Síntesis de proteínas

Las proteínas poseen una gran diversidad de funciones. Por ejemplo, las proteínas estructurales participan en el desarrollo del tamaño corporal, las pigmentarias dan distintas coloraciones presentes en los seres vivos, las enzimáticas regulan el metabolismo celular y las hormonales, el funcionamiento de los órganos. Otras actúan como defensas, produciendo resistencia a determinadas enfermedades.

Las características presentes en cada individuo se deben al tipo de proteínas que éste posee. Pero en cada sujeto existen:

* Características idénticas a las de otros sujetos, lo cual determina que todos ellos integran una misma especie .  Por ejemplo, todos los individuos que integran la especie humana tienen un desarrollo cerebral que les permite razonar.
* Características propias que lo hacen peculiar y lo diferencian de los demás integrantes de su especie.

Las primeras son atribuibles a las proteínas estructuralmente idénticas que poseen los individuos de igual especie; las segundas se explican porque en cada individuo existen otras proteínas específicas del mismo, pero que no tienen por qué estar presentes en los demás inidividuos.
¿Cuál es el mecanismos que hace que los hijos posean idénticas proteínas que sus padres, lo cual asegura la perpetuación de la especie?
¿Y cuál  es el mecanismo que permite que en los hijos aparezcan proteínas que en los padres no existían, lo cual asegura la diversidad de la especie?
Se conoce como síntesis de proteínas al proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de veinte aminoácidos esenciales. En este proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular.
En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero donde se unen en la posición adecuada para formar las nuevas  proteínas.
Al finalizar la síntesis de una proteína, se libera el ARN mensajero y puede volver a ser leído, incluso  antes de que la síntesis de una proteína termine, ya puede comenzar la siguiente, por lo cual, el mismo ARN mensajero puede utilizarse por varios ribosomas al mismo tiempo.

Cada aminoácido tiene un nombre, pero para simplificar, les pondremos números. Por ejemplo:

Las proteínas que consumimos son digeridas y desdobladas en los aminoácidos que las componen, los que en ese estado se distribuyen entre todas las células. Cada una de estas células selecciona y ordena en la secuencia debida los aminoácidos necesarios para producir o sintetizar sus propias proteínas.
¿Cómo sabe cada célula qué aminoácidos debe seleccionar y en qué lugar de la cadena proteica los ordenará? En el núcleo de cada célula existe un "patrón" o "molde" que transmite la orden genética de selección y acomodamiento de los aminoácidos.
Ese patrón es el ácido desoxirribonuvleico o ADN. La secuencia de aminoácidos en una cadena proteica sintetizada por la célula, responde en forma indirecta a la secuencia de bases nitrogenadas características del ADN.

El proceso por el cual la secuencia de bases nitrogenadas del ADN  determina la selección y ordenamiento de aminoácidos en cada proteína, se denomina Biosíntesis de proteínas y se lleva a cabo del siguiente modo:

1er Paso: Se produce el desdoblamiento de la cadena de ADN por ruptura de los puentes de hidrógeno, de modo tal que las bases nitrogenadas quedan expuestas.

2do Paso: Los escasos ribonucleótidos libres en el núcleo, se acoplan sobre las bases expuestas de ADN, apareándos según corresponda. De este modo se forma una cadena de ARN cuya secuencia de bases nitrogenada es completamentaria y opuesta a la del ADN sobre la cual se formó.

3er Paso: La cadena de ARN así formada, se desprende del ADN y atraviesa los poros de la membrana nuclear, trasladándose el mensaje genético al citopĺasma, llamándose por ello ARN mensajero (ARN m).

4to Paso: El ARNm se traslada por el citoplasma celular y se ubica entre las dos subunidades que conforman a los organoides llamados ribosomas, recibiendo el nombre de ARN ribosomal  (ARNr).

5to Paso: Mientras esto sucede, se produce el ingreso a través  de la membrana plasmática, de distintos nutrientes, entre ellos, diferentes aminoácidos. Existe en el citoplasma un tercer tipo de ARN llamado de transferencia (ARNt).
La estructura de este ARN es diferente a los otros, puesto que sus moléculas son más pequeñas, dado que cada una está constituida sólo por 3 nucleótidos. Según la secuencia de estos tres ribonucleótidos, cada molécula de ARNt tiene afinidad por un aminoácido especial. A medida que los aminoácidos van ingresando en la célula, son seleccionados por las moléculas de ARNt, las cuales los transportan hasta el ARNr.

6to Paso: Cada "triplete" o "codón" de ARNt busca en la cadena de ARNm el lugar correspondiente, apareando allí sus bases. Así, los aminoácidos irán ocupando un lugar en especial. Una vez que esto ocurre, los aminoácido se separan del ARNt y se unen entre ellos por enlaces peptídicos, constituyendo una  proteína.


Actividad de aplicación:

1) Nombrar los distintos tipos de ARN.
2) ¿Dónde ocurre la síntesis de proteínas?
3) Completar la siguiente ejercitación:

Nucleótidos

Los nucleótidos son moléculas formadas por átomos de carbono, oxígeno, nitrógeno y fósforo.
Cada nucleótido está formado por la unión de tres moléculas menores que son:

*un grupo fosfato que es un conjunto de átomos derivados de un ácido fosfórico y que se representa con una P

* el azúcar pentosa que puede ser una ribosa, en cuyo caso se forma un ribonucleótido o una desoxirribosa, que da origen a un desoxirribonucleótido.

*las bases nitrogenadas que son compuestos que poseen átomos de nitrógeno, carbono, oxígeno, hidrógeno y cuyas moléculas se clasifican en purinas (más grandes) y pirimidinas (más pequeñas).

Los nucleótidos son fundamentales para la vida de las células, pues al unirse con otras moléculas cumplen tres funciones cruciales:

*transportan energía
*transportan átomos
*transmiten los caracteres hereditarios

*Transporte de energía

Toda célula realiza en su actividad metabólica, dos tipos de reacciones: en unas libera la energía contenida en los alimentos recibidos; en las otras consume dicha energía para realizar trabajos (intelectuales, musculares, conducción de impulsos nerviosos, etc.).
La energía liberada en las primeras de estas reacciones debe ser almacenada hasta que sea utilizada en las segundas.
Para almacenar la energía, la célula cuenta con algunos nucleótidos como el de adenosina que también se llama adenosín monofosfato (AMP) que tiene la propiedad de adicionar a su molécula hasta dos nuevos grupos fosfato, los que se encuentran libres en toda célula.
La unión del AMP con cada nuevo grupo fosfato requiere para formarse gran cantidad de energía, la cual queda contenida en los enlaces formados.
De modo inverso, cuando la célula requiere energía para sus trabajos, el ATP (adenosín trifosfato) suelta sus fosfatos de a uno, en cada instancia, grandes cantidades de energía, transformándose sucesivamente en ADP (adenosín difosfato)  y en AMP.

*Transporte de átomos o moléculas

En algunas reacciones metabólicas sucede que un grupo de átomos se separa de un compuesto y es transportado a otro compuesto.
Para que esto ocurra es necesario que dicho grupo de átomos se una temporalmente con un coenzima (molécula transportadora de sustancias).
Por ejemplo, A es una sustancia y BH es otra sustancia que contiene átomos de hidrógeno. Ambas sustancias reaccionan combinándose formando el compuesto AB, para lo cual es necesario que BH pierda su átomo de hidrógeno; este átomo es captado por el conezima NAD que se transforma en NADH ( NAD hidrogenado).
En una reacción química posterior, el H del NAD pasará a formar parte de la sustancia CDH. El NADH deha de serlo y vuelve a su estado de NAD, capaz de volver a tomar átomos de H para transferirlos nuevamente.

*Transmisión de caracteres hereditarios

Para cumplir con esta función, los nucleótidos se polimerizan formando polinucleótidos en forma de cadena, llamados ácidos nucleicos. Estos polímeros se disponen enrollados helicoidalmente en el espacio, sobre un eje imaginario.
Esta disposición espacial fue propuesta en 1953 por los científicos Watson y Crick, quienes construyeron un modelo teórico de la estructuración de dichos  ácidos, trabajo que les valió el premio Nobel de Química en 1961. Su función consiste en:
- elaboración o sínstesis de proteínas espercíficas de la célula.
-control de la transmisión de caracteres hereditarios.
Existen dos tipos de ácidos nucleicos, los cuales estan presentes en todas las células de cualquier ser vivo. En los virus, como excepción, se encuentra uno u otro  de ellos, pero nunca ambos.
Estos dos ácidos se denominan:
-Ácido Desoxirribonucleico o ADN.
-Ácido Ribonucleico o ARN.




 Actividad de aplicación:

1- Completar el siguiente esquema de un nucleótido:

2- ¿Cuáles son las tres funciones de los nucleótidos?


3- ¿Cuáles son las bases nitrogenadas purinas y cuáles son las bases nitrogenadas pirimidinas?