LAS SINTESIS DE PROTEINAS

SINTESIS DE PROTEINAS

Aunque la secuencia de bases de ADN determina la secuencia de aminoácidos en los polipéptidos, las células no utilizan la información en el ADN directamente. En su lugar, un ácido nucleico relacionado, el ácido ribonucleico (ARN), vincula al ADN con las proteinas. La expresión de un gen que codifica a una proteína, implica primero la realización de una copia de ARN con base en la información del ADN. Esta copia de ARN es la que proporciona la información del ADN. Esta copia de ARN es la que proporciona la información que dirige la síntesis del polipéptido. Al igual que el ADN, el ARN es un polímero de nucleótidos, pero tiene algunas diferencias importantes (Figura1-1).  Anqué normalmente el ARN es una cadena simple, algunas moléculas pueden tener secuencias complementarias en las regiones internas que le permiten plegarse hacia atrás y emparejarse para formar cortos segmentos de cadena doble. Como se muestra en la figura 1-1, el azúcar en el ARN es la ribosa, que es similar a la desoxirribosa del ADN, pero tiene un grupo hidroxilo en la posición 2’. La base uracilo sustituye a la timina y, al igual que la timina, es una piramidina que puede formar dos enlaces de hidrogeno con la adenina. Por lo tanto, el uracilo y la adenina son un par complementario. [pic 1][pic 2]

El ADN se transcribe para formar ARN

El proceso mediante el cual se sintetiza la cadena de ARN se parece a la replicación del ADN en que la secuencia de bases que lo conforman está determinada por el emparejamiento de bases con una de las cadenas del ADN, la cadena codificante o molde (Figura 1-2). Como la síntesis de ARN implica tomar la información de un tipo de ácido nucleico (ADN) y copiarlo como otro ácido nucleico (ARN), entonces este proceso se llama transcripción.[pic 3]

Se transcriben tres principales tipos de moléculas de ARN: ARN mensajero, ARN de transferencia y ARN ribosómico. El ARN mensajero (ARNm) costa de una sola cadena del ARN que porta la información para elaborar la proteína. Cada uno de los casi 45 tipos de ARN de transferencia (ARNt) es una cadena simple de ARN que pueden plegarse hacia atrás sobre sí misma para tomar una forma específica. Cada tipo de ARNt se une con sólo un tipo de aminoácido y lo transfiere al ribosoma. El ARN ribosómico (ARNr), que tiene forma globular, es una parte importante de la estructura de los ribosomas y tiene funciones catalíticas necesarias durante la síntesis proteínica. [pic 4]

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El ARN se traduce para formar un polipéptido

Posterior al proceso de transcripción, la información copiada en el ARNm se utiliza para especificar la secuencia de aminoácidos de un polipéptido (ver la figura 1-2). Este proceso se llama traducción porque implica la conversación de “lenguaje de ácido nucleico” en la molécula de ARNm al “lenguaje de aminoácido” de la proteína.

En la traducción de las instrucciones genéticas para formar un polipéptido cada secuencia de res bases nucleótidos consecutivas en el ARNm, llamada codón, especifica de un aminoácido. Por ejemplo, un codón que corresponde al aminoácido fenilalanina es 5’—UUC—3’. Como cada codón consiste en tres nucleótidos, el código se describe como un código de tripletes. A las asignaciones de los codones para aminoácidos y a las señales de inicio y de parada del proceso, se les conoce en conjunto como el código genético. (Figura 1-3) [pic 6]

Los ARN de transferencia son partes cruciales de la maquinaria de decodificación porque actúan como “adaptadores” que conectan aminoácidos y ácidos nucleicos. Este mecanismo es posible porque cada ARNt se puede (1) unir con un aminoácido especifico y (2) reconocer el apropiado codón ARNm para ese aminoácido particular (Figura 1-4).  Un ARNt particular puede reconocer un codón particular porque tiene una secuencia de tres bases, llamada el anticodón, que forma enlaces de hidrogeno con el codón ARNm mediante emparejamiento complementario de bases. En el ejemplo, el anticodón exacto que es complementario al codón para fenilalanina es 3’—AAG – 5’.

La traducción requiere que cada anticodón ARNt tenga enlaces de hidrogeno con el codón ARN, complementario y que los aminoácidos transportados por los ARNt estén acoplados en el orden especificado ´por la secuencia e codones en el ARNm. Los ribosomas, el sitio donde ocurre la traducción, son organelos compuestos de dos diferentes subunidades, cada una de las cuales contienen proteína y ARNr. Los ribosomas se adhieren al extremo 5’ del ARNm y viajan con él, permitiendo a los ARNt adherirse secuencialmente a los codones del ARN. De esta manera los aminoácidos portados por los ARNt ocupan su propia posición para unirse mediante enlaces peptídicos en la secuencia correcta para formar un polipéptido. [pic 7][pic 8]

El código genético es redundante

Dados 64 posibilidades codones y sólo 20 aminoácidos comunes, no es sorprendente que más de un codón especifique cierto aminoácido. Esta redundancia en el código genético tiene ciertos patrones característicos. Los codones CCU, CC, CCA y CCG son “sinónimos” porque todos ellos codifican el aminoácido prolina. La ´nica diferencia entre los 4 codones implica al nucleótido en el extremo 3’ del triplete. Aunque el código puede leer tres nucleótidos a la vez, sólo los primeros dos nucleótidos parecen contener información específica para prolina. Un patrón similar se puede ver en algunos otros aminoácidos. Sólo la metionina y el triptófano están especificados por un solo codón. Cada uno de los otros aminoácidos se especifican mediante 2 a 6 diferentes codones.

Crick fue el primero en proponer la hipótesis del balanceo para referirse a esta aparente violación de las reglas de emparejamiento de bases. Razonó que el tercer nucleótido de un anticodón de ARNt algunas veces puede formar enlaces de hidrogeno con más de un tipo de tercer nucleótido de un codón. Algunas ARNt se unen exclusivamente a un codón, pero otras moléculas ARNt se emparejan por separado con hasta tres codones que difieren en su tercer nucleótido pero que especifican el mismo aminoácido. Así, la hipótesis del balanceo considera la posible variación correspondiente base en su anticodón. Los resultados “balancean” en varias formas aceptables de emparejamiento de bases entre el ARNm y ARNt.

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