V.RIBOSOMAS
Características del ribosoma:
• Son partículas ribonucleoproteícas responsables de la síntesis de proteínas
• Se localizan libres en el citosol o asociadas a las membranas del retículo endoplásmico
• Con tinción negativa se observa que los ribosomas tienen 2 subunidades, una mayor y otra menor
Estructura:
Subunidad mayor: es 60 S. Tiene tres tipos de ARNr: 5 S, 28 S y 5,8 S y tiene 49 proteínas, todas ellas distintas a las de la subunidad menor.
§ Subunidad menor: es 40 S. Tiene una sola molécula de ARNr 18 S y contiene 33 proteínas. Dependiendo de qué organismo eucariota sea, este ARNr 18 S puede sufrir alteraciones.
Biogénesis del ribosoma:
b)Función: Síntesis de proteínas
• Las proteínas representan aproximadamente el 50% del peso seco de la célula
• La síntesis proteica o traducción corresponde al 2º etapa de la expresión de la información
Expresión de la información genética:
Clave Genética
• 3 nucleótidos (triplete) codifican un aminoácido CODON
• Los 64 codones posibles, codifican para los 20 aminoácidos existentes
• Cada aa puede estar codificado por varios codones diferentes
(sinónimos) clave degenerada
• Un mismo codon no codifica jamás dos aa distintos
• La señal de inicio es siempre el triplete AUG (metionina)
• La señal de paro puede ser uno de estos tres tripletes: UGA UAA UAG
• Es igual para todos los seres vivos .
El Nucléolo
Puede definirse como la expresión morfológica de la transcripción del RNA prerribosómico por los organizadores nucleolares (o sus copias) y de la maduración posterior de ese RNA hasta convertirse en los rRNA. Por eso, el nucléolo es mucho más visible en los momentos de mayor síntesis de ribosomas, y cuando no hay transcripción desaparece, como durante la mitosis.
Se corresponde con una formación densa dentro del núcleo, observada en diversos tipos celulares animales y vegetales, principalmente.
Se distinguen los siguientes componentes:
- - Parte amorfa o nucleoloplasma: Corresponde a los espacios de escasa densidad a los electrones que forman cavidades intercomunicadas en la parte densa. Contiene gránulos de DNA.- Parte densa o nucleolonema: Se distinguen:
- · Parte granular: Contienen ribonucleoproteínas.
· Parte fibrilar: Más densa que la anterior, también formadas por ribonucleoproteínas.
· Centro fibrilar: Muy evidente en algunos nucléolos, donde puede haber varios centros fibrilares y de densidad inferior a la de las partes granular y fibrilar. Contiene DNA y algo de RNA.
En muchos nucléolos se observa también una masa fibrilar densa que contiene exclusivamente DNA. Es la heterocromatina asociada al nucléolo y corresponde a la heterocromatina telomérica de los organizadores nucleolares.
Ciclo del nucléolo
El comportamiento del nucléolo es muy diferente según se consideren células interfásicas o mitóticas. En la interfase no se observan grandes cambios en el nucléolo: Suele aumentar su volumen y hay tendencia a la fusión de nucléolos, lo que ocurre cuando dos organizadores nucleolares se sitúan próximos.
Durante la división celular, el nucléolo muestra una serie de cambios que determinan un tipo de conducta nucleolar: el ciclo mitótico típico del nucléolo. Este consiste fundamentalmente en tres procesos:
- Desorganización profásica: Es un proceso en el que el nucléolo presenta las siguientes características: disminución de tamaño, forma irregular, disminución de la afinidad tintorial y aparición de pequeñas masas de material nucleolar libres entre los cromosomas profásicos.- Transporte metafásico y anafásico: el nucléolo ha perdido su individualidad.
- Reorganización telofásica: En la primera mitad de la telofase aparecen cuerpos laminares entre los cordones cromosómicos en vías de descondensación.
Avanzada la telofase, los cuerpos prenucleolares se hacen mayores y comienzan a formar un nucléolo interfásico, por coalescencia y fusión.
El ciclo nucleolar aparece ligeramente retrasado en sus fases morfológicas respecto al ciclo
cromosómico.
Transcripción en el nucléolo
En los ribosomas de eucariotas se encuentran presentes 4 tipos de rRNA: un RNA de 18S en la subunidad menor, y tres RNA de 28S, 5,8S y 5S en la subunidad mayor.
Sin embargo, la mayoría de los RNA del nucléolo son RNA de 45S en la parte fibrilar y 32S en la granular Los rRNA de la subunidad ribosómica mayor se localizan en menor cantidad en la parte fibrilar, mientras que no se encuentra apenas rRNA de la subunidad ribosómica menor dentro del nucléolo. Esto indica que el rRNA es sintetizado a partir de un precursor que por maduración y empalme dará lugar a los rRNA.
La unidad de transcripción del RNA precursor del rRNA corresponde a un gen de copias múltiples, que forma el organizador nucleolar.
Cada unidad de transcripción nucleolar consiste en dos segmentos de DNA, uno mudo (no se transcribe) y otro que se transcribe. En este último se ven unos abultamientos en la cadena de DNA, constituidos por la RNA polimerasa I, de cada uno de los cuales parte una cadena de RNA asociada a proteínas.
ARNs ribosómicos
Todos los RNA originados en el nucléolo provienen del transcrito primario de 45S, que debe sufrir un procesamiento.
El RNA de 45S se transcribe en unos pocos minutos en relación con los organizadores nucleolares. Se transcribiría en el centro fibrilar, de donde pasaría inmediatamente a formar las fibrillas ribonucleoproteícas que constituyen la parte fibrilar del nucléolo. Este RNA de 45S se encuentra asociado a diversas proteínas, nucleolina y snRNP, formando partículas de 80S. Estas proteínas son importadas del citoplasma. En las partículas de 80S se encuentra también incluido otro tipo de RNA de 5S, de origen no nucleolar; pues no se hibrida con el DNA del organizador nucleolar. En su síntesis interviene la RNA polimerasa III, que también sintetiza el tRNA.
Las partículas ribonucleoproteícas de RNA de 45S permanecen unos 15 minutos en la parte fibrilar del nucléolo. A continuación, este RNA va a sufrir una serie de cambios. Principalmente, metilación activa en las ribosas, pérdida de bases no metiladas y ruptura de la hebra, para dar lugar a los otros tipos de RNA mencionados. Las proteínas sufren también algunos cambios.
Lo primero que ocurre es que el RNA de 45S pierde parte de la cadena y se transforma en RNA de 41S. Parte de este RNA de 41S va a transformarse en RNA de 20S y, finalmente, en RNA de 18S. Este último y sus proteínas forman partículas de 40S que constituyen las subunidades ribosómicas menores, las cuales emigran al citoplasma. Todo este proceso es muy rápido y apenas puede detectarse RNA de 20S y de 18S en el nucléolo.
Parte del RNA de 41S va a transformarse en RNA de 32S, que permanecerá durante unos 40 minutos en la parte granular del nucléolo, formando partículas ribonucleoproteícas de 65S. En estas partículas está el RNA de 5S. Seguidamente, este RNA de 32S se transforma en un RNA de 28S y otro de 5,8S que permanece unido a él. Ambos, junto con sus proteínas asociadas y el RNA de 5S, forman partículas ribonucleoproteícas de 60S. Estas partículas están durante unos 30 minutos en el nucléolo y forman las subunidades mayores de los ribosomas. Después emigran al citoplasma. En los procesos madurativos mencionados no sólo hay cambios en el RNA: se producen también cambios en las proteínas asociadas, pero no hay cambios fuera del núcleo.
Así, al finalizar los procesos de maduración del rRNA se obtienen las subunidades ribosómicas de 60S y 40S terminadas y libres en nucléolo. Los diferentes tipos de RNA (18S, 28S, 5,8S y 5S) sólo son transportados al citoplasma bajo la forma de subunidades ribosómicas maduras. En el citoplasma se ensamblan ambas subunidades en presencia de mRNA y los factores de iniciación, formando los ribosomas funcionales y comenzando la síntesis de proteínas.
Transmisión de la información genética
Síntesis de proteínas
Los procesos que se llevan a cabo para la síntesis de proteínas constan de dos pasos
fundamentales, la transcripción y la traducción, a través de los cuales la información
contenida en el ADN se convierte en proteínas.
- En la transcripción se sintetiza ARN a partir de un molde de ADN
- En la traducción, la secuencia de bases del ARNm especifica la secuencia de aminoácidos que se ensamblarán para formar las proteínas.
1) Transcripción
Las moléculas de ARNm son copias (transcriptos) de secuencias de ADN, pero a diferencia de
las moléculas de ADN, las moléculas de ARN son de cadena única (monocatenaria). En cada
evento de transcripción, se transcribe solo una de las dos cadenas del ADN y según el gen en
cuestión, se transcribe una cadena o la otra, nunca las dos.
Como ocurre en la síntesis de ADN, los ribonucleótidos presentes en la célula como
trifosfatos son añadidos por una enzima ARN polimerasa, que se desplaza por la cadena patrón
de ADN y va insertando nucleótidos de ARN siguiendo la complementariedad de bases.
Por ejemplo: si la secuencia de ADN es: 3'... TACGCT...5', la correspondiente secuencia de
ARNm mediada por la ARN polimerasa será: 5'... AUGCGA...3'. Es decir, esta enzima
cataliza la adición de ribonucleótidos, uno a uno, al extremo 3´de la cadena de ARN en
crecimiento. Existe el remplazo de timina (T) por uracilo (U).
En una primera etapa, la enzima ARN polimerasa se asocia a secuencias específicas de
nucleótidos del ADN, que se conoce como promotoras. Las cuales dirigen la transcripción de
segmentos adyacentes de ADN. Esta secuencia define además el punto exacto de inicio de la transcripción y la dirección hacia la cual avanzará la ARN polimerasa.
Una vez unida la ARN polimerasa, abre y desenrolla la doble hélice de manera que queden
expuestos algunos nucleótidos. Ésta va añadiendo ribonucleótidos, moviéndose a lo largo de la
de la hebra de ADN que se utiliza como patrón, desenrollando la hélice y exponiendo así
nuevas regiones para transcribir, hasta que se encuentra con otras secuencias específicas del
ADN, llamadas terminadoras, que señalan la detención de la síntesis de ARN.
Cuando se ha copiado toda la hebra al final del proceso, las instrucciones genéticas copiadas o
transcriptas al ARNm están listas para salir al citoplasma. La cadena de ARN queda libre y el
ADN se cierra de nuevo, por apareamiento de sus cadenas complementarias. Esta
etapa, se denomina terminación de la transcripción.
Fenómenos postranscripcionales
Una molécula de ARN recién sintetizada recibe el nombre de transcripto primario. Por ejemplo, antes de salir del núcleo para ser traducido, el ARNm sufre varias modificaciones. Es decir que, aún antes de haberse completado la transcripción,
cuando la cadena de ARNm tiene aproximadamente 25 pares de bases de largo, al extremo 5’
del ARNm se le une un nucleótido inusual, la 7-metil guanina (caperuza). Esta caperuza es
necesaria para la unión del ARNm al ribosoma. Completada la transcripción el ARNm se
separa de la cadena molde de ADN, y enzimas específicas agregan al extremo 3’ una cadena
de nucleótidos de adenina (que se puede denominar poliadenina, cola o poliA).
Contiene:
Intrones: fragmentos que interrumpen la región codificantes (Regulación al mensajero).
Exones: Segmentos codificantes.
Corte o Splicing: hacen la eliminación de secuencias no codificantes
Los ARNm son finalmente transportados al citoplasma asociados a proteínas
(ribonucleoproteínas), que ayudan a transportar las moléculas de ARNm a través de los poros
nucleares y además ayudan a unir estos ARNm a los ribosomas.
2) Traducción
La unidad ribosomal se une en la región de inicio al ARNm en el extremo 5´
El aminoacil-ARNt (con el anticodon) se une al codón de inicio en el ARNm, que codifica para la metionina. La unidad ribosomal mayor se acopla completando el complejo de inicio.
Una vez completo el complejo de inicio, el aminoacil-ARNt ocupa el sitio P del ribosoma. El sitio A queda vacante, para el siguiente codón que codifica otro aminoácido.
El siguiente ARNt con su aminoácido unido (en este caso alanina se coloca en el sitio A y su anticodon se acopla con el ARNm. La peptidil transfersa, enzima de la subunidad mayor del ribosoma, forma un enlace peptidico entre la metionina y la alanina. El dipeptido queda unido al ARNt ubicado en el sitio A.
En el ribosoma se mueve a lo largo del ARNm en direccion 5´a 3´de manera que el ARNt unido al dipeptido queda ubicado en el sitio P del ribosoma, al mismo tiempo que el primer ARNt (ya descargado) se desprende del mismo. Nuevamente el sitio A queda libre para que se una un nuevo ARNt.
El proceso se repite. El tercer ARNt se une al sitio A. La cadena peptidica que se forma siempre está unida al ARNt que se mueve del sitio A al sitio P y el ARNt cargado que lleva el siguiente aminoácido ingresa al sitio A.
Hacia el final de la secuencia del ARNm, hay un codón de terminación ( en este caso UGA) el cual no codifica para ningún aminoácido. El factor de liberación se une al sitio A, donde se encuentra el codón de terminación del ARNm
El factor de liberación altera la actividad de la peptidil transferasa. Hace que el polipeptido se separe del ARNt. El ARNt el liberado.
Las unidades ribosomales se separan, dejando libre ael ARNm. El factor de liberación también se separa,
Procesos de postraducción
Una vez traducidas, las proteínas deben adoptar una estructura tridimensional adecuada.
La cadena polipeptídica naciente se pliega y es modificada para adquirir su forma
biológicamente activa. En algunos casos, el plegamiento se consigue gracias a la ayuda
de otras proteínas denominadas chaperonas moleculares. Además pueden ser
modificadas mediante la unión de distintas moléculas como azúcares, nucleósidos, o
fosfatos y dirigidas a lugares específicos de la célula, como por ejemplo, la membrana
celular, el núcleo, etc., de acuerdo con su función. Cuando una proteína cumplió su
función o cuando no se plegó correctamente, es degradada. Las proteínas que van a ser
degradadas son “marcadas” por la unión de una proteína llamada ubiquitina. Una vez
marcadas, un complejo multiproteico denominado proteosoma, degrada las proteínas en
aminoácidos por ruptura de los enlaces peptídicos.
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