SÍNTESIS DE PROTEÍNAS y SISTEMA DE MEMBRANAS INTERNAS

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS y SISTEMA DE MEMBRANAS INTERNAS


SÍNTESIS DE PROTEÍNAS
Las proteínas son los productos finales de la mayoría de las rutas informativas. Una célula necesita miles de proteínas diferentes en cualquier instante. Estas proteínas deben sintetizarse en respuesta a las necesidades celulares del momento, ser transportadas a la localización celular adecuada y degradarse cuandoya ha pasado la necesidad de su presencia.
En las células eucarióticas la síntesis proteica requiere la participación de más de 70 proteínas ribosómicas diferentes, 20 o más enzimas para activar los aminoácidos precursores, una docena o más de enzimas auxiliares y otros factores específicos para el inicio, elongación y terminación de polipéptidos, quizás unas 100 enzimas adicionales para lamodificación de las diferentes clases de proteínas y 40 o más clases de ARN. De este modo han de cooperar casi 300 macromoléculas diferentes para sintetizar un polipéptido. La síntesis consume hasta el 90% de la energía química utilizada por la célula en todas las reacciones biosintéticas. Cuando se suman los 20.0000 ribosomas, los 100.000 factores proteicos y enzimas relacionadas y los 200.000 ARNtpresentes en una célula bacteriana típica (con un volumen de 100 nm3) ellos representan más del 35% del peso celular seco. A pesar de esta gran complejidad, las proteínas se fabrican a velocidades vertiginosas. Una cadena polipeptídica completa de 100 residuos se sintetiza en una célula de Escherichia coli a 37ºC en aproximadamente 5 segundos.


SÍNTESIS PROTEICA Y CÓDIGO GENÉTICO
Tresdescubrimientos importantes en la década del ‘50 prepararon el escenario para el conocimiento que actualmente se posee del proceso de síntesis de proteínas. El primero fue tratar de responder a la pregunta ¿en qué lugar se sintetizan las proteínas? Experiencias con aminoácidos radioactivos determinaron que se realizaba en una fracción celular de naturaleza ribonucleoproteica, los ribosomas. El segundodescubrimiento trascendente fue el descubrir que los aminoácidos eran activados en presencia de ATP antes de incorporarse al polipéptido que estaba por sintetizarse, uniéndose a una forma de ARN termoestable, el ARNt (ácido ribonucleico de transferencia), formando el complejo aminoacil-ARNt, proceso llevado a cabo por enzimas específicas denominadas aminoacil-ARNt-sintetasas. El tercer descubrimientoimportante tuvo lugar cuando Francis Crick se preguntó de qué modo se traduce el código de cuatro letras representado por las cuatro bases. La respuesta se obtuvo al comprobar que el ARNt traduce la secuencia nucleotídica de un ARNm a la secuencia de aminoácidos de un polipéptido. El proceso global de síntesis de proteínas guiada por el ARNm es conocido como traducción.
Dado que existen tan sólocuatro bases diferentes en el ARNm (A, U, C y G), es obvio que hace falta una combinación de ellas para poder expresar a los veinte diferentes aminoácidos que forman parte de las proteínas. Las 4 bases agrupadas de a dos sólo pueden dar 16 combinaciones diferentes (42), cantidad insuficiente para los 20 aminoácidos proteicos. Obviamente, las bases deberían estar combinadas en grupos de a tres, loque ofrece 64 posibilidades (43), más del triple de las necesarias. Cada triplete de bases o codón representa a un aminoácido o indica el final de la cadena. Por otra parte los codones no están separados, sino que son contiguos, por lo que la secuencia de una proteína está definida por una secuencia lineal de codones contiguos. El primer codón de la secuencia establece el marco de lectura, en elque empieza un nuevo codón cada tres residuos nucleotídicos. En este esquema existen tres marcos de lectura posibles para cualquier secuencia de bases que contenga el ARNm (y, obviamente, el ADN):

AAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (primer marco)
AAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (segundo marco)
AAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (tercer marco)

De acuerdo al primer marco de lectura AAU corresponde al...