Biology for Majors i

Figura 1. Un enlace peptídico une el extremo carboxilo de un aminoácido con el extremo amino de otro, expulsando una molécula de agua. Para simplificar en esta imagen, solo se muestran los grupos funcionales involucrados en el enlace peptídico. Las designaciones R y R ‘ se refieren al resto de la estructura de cada aminoácido.,

la síntesis de proteínas consume más energía de una célula que cualquier otro proceso metabólico. A su vez, las proteínas representan más masa que cualquier otro componente de los organismos vivos (con la excepción del agua), y las proteínas realizan prácticamente todas las funciones de una célula. El proceso de traducción, o síntesis de proteínas, implica la decodificación de un mensaje de ARNm en un producto polipéptido. Los aminoácidos se encadenan covalentemente mediante enlaces peptídicos entrelazados en longitudes que van desde aproximadamente 50 residuos de aminoácidos hasta más de 1,000., Cada aminoácido individual tiene un grupo amino (NH2) y un grupo carboxilo (COOH). Los polipéptidos se forman cuando el grupo amino de un aminoácido forma un enlace amida (es decir, péptido) con el grupo carboxilo de otro aminoácido (Figura 1). Esta reacción es catalizada por los ribosomas y genera una molécula de agua.

Maquinaria de síntesis de proteínas

Además de la plantilla de ARNm, muchas moléculas y macromoléculas contribuyen al proceso de traducción., La composición de cada componente puede variar entre las especies; por ejemplo, los ribosomas pueden consistir en diferentes números de ARNr y polipéptidos dependiendo del organismo. Sin embargo, las estructuras y funciones generales de la maquinaria de síntesis de proteínas son comparables de bacterias a células humanas. La traducción requiere la entrada de una plantilla de ARNm, ribosomas, ARNt y varios factores enzimáticos.

Polisomas

incluso antes de que se traduzca un ARNm, una célula debe invertir energía para construir cada uno de sus ribosomas. En E., coli, hay entre 10.000 y 70.000 ribosomas presentes en cada célula en un momento dado. Un ribosoma es una macromolécula compleja compuesta de ARNr estructurales y catalíticos, y muchos polipéptidos distintos. En eucariotas, el nucléolo está completamente especializado para la síntesis y ensamblaje de ARNr.

los ribosomas existen en el citoplasma en procariotas y en el citoplasma y retículo endoplasmático rugoso en eucariotas., Las mitocondrias y los cloroplastos también tienen sus propios ribosomas en la matriz y estroma, que se parecen más a los ribosomas procarióticos (y tienen sensibilidades similares a los fármacos) que los ribosomas justo fuera de sus membranas externas en el citoplasma. Los ribosomas se disocian en subunidades grandes y pequeñas cuando no están sintetizando proteínas y se vuelven a asociar durante el inicio de la traducción. En E. coli, la subunidad pequeña se describe como 30S, y la subunidad grande es 50S, para un total de 70s (recordemos que las unidades Svedberg no son aditivos)., Los ribosomas de los mamíferos tienen una subunidad pequeña de 40S y una subunidad grande de 60S, para un total de 80S. la subunidad pequeña es responsable de unir la plantilla del ARNm, mientras que la subunidad grande se une secuencialmente a los ARNt. Cada molécula de ARNm es traducida simultáneamente por muchos ribosomas, todos sintetizando proteínas en la misma dirección: leyendo el ARNm de 5′ a 3 ‘ y sintetizando el polipéptido desde el extremo N AL EXTREMO C. La estructura completa de ARNm / poli-ribosoma se llama polisoma.,

ARN

los ARN son moléculas estructurales de ARN que fueron transcritas de genes por ARN polimerasa III. dependiendo de la especie, existen de 40 a 60 tipos de ARN en el citoplasma. Los ARN de transferencia sirven como moléculas adaptadoras. Cada ARNt lleva un aminoácido específico y reconoce uno o más de los codones de ARNm que definen el orden de aminoácidos en una proteína. Los aminoacil-tRNAs se unen al ribosoma y añaden el aminoácido correspondiente a la cadena polipeptídica. Por lo tanto, los ARNt son las moléculas que realmente «traducen» el lenguaje del ARN al lenguaje de las proteínas.,

de los 64 posibles codones de ARNm—o combinaciones triples de A, U, G y C—tres especifican la terminación de la síntesis de proteínas y 61 especifican la adición de aminoácidos a la cadena polipeptídica. De estos 61, un codón (AUG) también codifica el inicio de la traducción. Cada anticodón de ARNt puede emparejarse con uno de los codones de ARNm y agregar un aminoácido o terminar la traducción, de acuerdo con el código genético., Por ejemplo, si la secuencia CUA ocurrió en una plantilla de ARNm en el marco de lectura adecuado, se uniría a un ARNt expresando la secuencia complementaria, GAU, que estaría vinculada al aminoácido leucina.

como las moléculas adaptadoras de la traducción, es sorprendente que los tRNAs puedan encajar tanta especificidad en un paquete tan pequeño. Considere que los ARNt necesitan interactuar con tres factores:

1. Deben Ser reconocidos por la aminoacil sintetasa correcta.
2. Deben Ser reconocidos por los ribosomas.
3. deben unirse a la secuencia correcta en mRNA.,

aminoacil ARNt Sintetasas

el proceso de síntesis pre-ARNt por ARN polimerasa III solo crea la porción de ARN de la molécula adaptadora. El aminoácido correspondiente debe añadirse posteriormente, una vez procesado el ARNt y exportado al citoplasma. A través del proceso de «carga» de ARNt, cada molécula de ARNt está vinculada a su aminoácido correcto por uno de un grupo de enzimas llamadas aminoacil ARNt sintetasas. Al menos existe un tipo de aminoacil ARNt sintetasa para cada uno de los 20 aminoácidos; el número exacto de aminoacil ARNt sintetasas varía según la especie., Estas enzimas primero se unen e hidrolizan ATP para catalizar un enlace de alta energía entre un aminoácido y el monofosfato de adenosina (AMP); una molécula de pirofosfato es expulsada en esta reacción. El aminoácido activado se transfiere entonces al tRNA, y AMP se libera. El término «carga» es apropiado, ya que el enlace de alta energía que une un aminoácido a su ARNt se usa más tarde para impulsar la formación del enlace peptídico. Cada ARNt recibe su nombre por su aminoácido.

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