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PROTEÍNASPROTEÍNASPROTEÍNASPROTEÍNAS

El nombre proteínas proviene de la palabra griega proteios, que significa “primer lugar”. Las proteínas representan más del 50% de la masa seca de la mayoría de las células e intervienen en casi todo lo que los organismos efectúan. Las diferentes funciones de las proteínas se detallan en el siguiente cuadro.-

Tipo de proteína Función Ejemplos

Proteínas enzimáticas

Aceleración selectiva de reacciones químicas

Las enzimas digestivas catalizan la hidrólisis de los polímeros en los

alimentos

Proteínas estructurales

Sostén

Los insectos y las arañas usan las fibras de seda para elaborar

sus capullos y telarañas,

respectivamente. Él colágeno y la elastina

proporcionan un entramado fibroso en tejidos conectivos

animales: La queratina es la proteína del pelo, los cuernos, las plumas y otros apéndices de la

piel

Proteínas de almacenamiento

Almacenamiento de aminoácidos

La ovoalbúmina es la proteína de la clara del huevo, usada como una fuente de aminoácidos para el desarrollo embrionario. La caseína, la proteína de la leche es la principal fuente de aminoácidos para las crías de los mamíferos. Las plantas tienen proteínas de almacenamiento en sus semillas

Proteínas de transporte

Transporte de otras sustancias

La hemoglobina, es la proteína de la sangre de

los vertebrados que contiene hierro,

transporta oxígeno

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desde los pulmones hacia otras partes del cuerpo. Otras proteínas transportan moléculas

a través de las membranas celulares

Proteínas hormonales

Coordinación de las actividades de un

organismo

La insulina, una hormona secretada por el páncreas, ayuda a

regular las concentraciones de

azúcar en la sangre de los vertebrados

Proteínas receptoras

Respuesta de la célula a un estímulo químico

Los receptores que se encuentran dentro de la

membrana de una célula nerviosa detectan

señales químicas liberadas por otras células nerviosas

Proteínas motoras y contráctiles

Movimiento

La actina y la miosina son responsables del movimiento de los músculos. Otras proteínas son

responsables de las ondulaciones de los

orgánulos denominados cilios y flagelos

Proteínas defensivas Protección contra enfermedades

Los anticuerpos combaten a bacterias y

virus

Las proteínas son las moléculas estructuralmente más complejas que se conocen. Varían ampliamente es estructura y cada tipo de proteína tiene una forma tridimensional, o conformación única.-

PolipéptidosPolipéptidosPolipéptidosPolipéptidos

Las proteínas son polímeros sintetizados a partir del mismo conjunto de 20 aminoácidos. Los polímeros de los aminoácidos de denominan polipéptidospolipéptidospolipéptidospolipéptidos. Una proteínaproteínaproteínaproteína se compone de uno o más polipéptidos plegados y enrollados en conformaciones específicas.-

Los aminoácidosaminoácidosaminoácidosaminoácidos son moléculas orgánicas portadoras de grupos carboxilo y amino.-

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En el centro del aminoácido se encuentra un átomo de carbono asimétrico denominado carbono alfaamino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un grupo variable simbolizado por la R, también denominado cadena lateral, difiere en cada aminoácido.-

A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para obtenerlos se les llama dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Para el ser humano, los aminoac

Valina (Val) Leucina (Leu) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano (Trp)

Histidina (His) Fenilalanina (Phe) Isoleucina (Ile) Arginina (Arg) (Requerida en niños y ancianos)

A los aminoácidos que pueden ser scomo no esencialesno esencialesno esencialesno esenciales y son:

Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina (Cys)

Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr) Ácido aspártico (Asp)

Ácido glutámico (Glu)

En el pH de una célula los grupos amino y carboxilo se encuentran ionizados. Según las propiedades físicas y químicas de las cadenas laterales, los aminoácidos pueden se

Cuando dos aminoácidos están posicionados carboxilo de uno se encuentre adyacente al grupo amino del otro, una enzima puede hacer que se unan al catalizar una reacción de deshidratación, con la eliminación de una molécula de agua. El enlace

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Estructura básica de un aminoácido

En el centro del aminoácido se encuentra un átomo de carbono asimétrico carbono alfa. Sus cuatro compañeros diferentes son un grupo

amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un grupo variable simbolizado por la R, también denominado cadena lateral, difiere en cada

A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para se les llama esenciales,esenciales,esenciales,esenciales, la carencia de estos aminoácidos en la

dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del crecimiento. Para el ser humano, los aminoacidos escenciales son:

Valina (Val) Leucina (Leu) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano

Histidina (His) Fenilalanina (Phe) Isoleucina (Ile) Arginina (Arg) (Requerida en niños y ancianos)

A los aminoácidos que pueden ser sintetizados por el cuerpo se les conoce y son:

Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina

Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr) Ácido aspártico

En el pH de una célula los grupos amino y carboxilo se encuentran ionizados. Según las propiedades físicas y químicas de las cadenas laterales, los aminoácidos pueden ser hidrófobos, hidrófilos, ácidos o básicos.

Cuando dos aminoácidos están posicionados de forma que el grupo carboxilo de uno se encuentre adyacente al grupo amino del otro, una enzima puede hacer que se unan al catalizar una reacción de deshidratación, con la eliminación de una molécula de agua. El enlace

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Estructura básica de un aminoácido

En el centro del aminoácido se encuentra un átomo de carbono asimétrico diferentes son un grupo

amino, un grupo carboxilo, un átomo de hidrógeno y un grupo variable simbolizado por la R, también denominado cadena lateral, difiere en cada

A los aminoácidos que necesitan ser ingeridos por el cuerpo para la carencia de estos aminoácidos en la

dieta limita el desarrollo del organismo, ya que no es posible reponer las células de los tejidos que mueren o crear tejidos nuevos, en el caso del

idos escenciales son:

Valina (Val) Leucina (Leu) Treonina (Thr) Lisina (Lys) Triptófano

Histidina (His) Fenilalanina (Phe) Isoleucina (Ile) Arginina (Arg)

intetizados por el cuerpo se les conoce

Alanina (Ala) Prolina (Pro) Glicina (Gly) Serina (Ser) Cisteina

Asparagina (Asn) Glutamina (Gln) Tirosina (Tyr) Ácido aspártico

En el pH de una célula los grupos amino y carboxilo se encuentran ionizados. Según las propiedades físicas y químicas de las cadenas laterales,

hidrófobos, hidrófilos, ácidos o básicos.-

de forma que el grupo carboxilo de uno se encuentre adyacente al grupo amino del otro, una enzima puede hacer que se unan al catalizar una reacción de deshidratación, con la eliminación de una molécula de agua. El enlace

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covalente resultante se denomina cadena polipeptídica se encuentra un grupo amino libre (Nextremo opuesto se encuentra un grupo carboxilo libre (Cpolipéptido posee una columna vertebral polipeptìdica, unidos a esta columna vertebral hay diferentes tipos de anexos, las cadenas laterales de los aminoácidos. Cada polipéptido tiene una secuencia lineal única de aminoácidos.-

dos aminoácidos mediante un enlace peptídico

El pionero en la determinación de la secuencia de aminoácidos de las proteínas fue Frederick Sanger, quien, con su colegas en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, investigó la hormona insulina al final de la década de 1940 y principios de la de 1950.

ConformaciConformaciConformaciConformación y función proteicaón y función proteicaón y función proteicaón y función proteica

El término polipéptidoproteína. Una proteína funcional es un conjunto de polipéptidos plegados y enrollados con precisión en una molécula de forma única, con una secuencia única de aminoácidos.-

Cuando una célula sintetiza un polipéptido la cadena generalmente se pliega de forma espontánea y adquiere la conformación funcional para esa proteína. Este plegamiento se dirige y refuerza por la formación de una variedad de enlaces entre pa

La conformación específica de una proteína determina como funciona. En casi todos los casos, la función de una proteína depende de su capacidad de reconocer y unirse a alguna otra molécula, por ejemplo, un anticuerpo que se une a una sustancia extraña en particular que invade el cuerpo. La función de una proteína es una propiedad emergente del sofisticado orden molecular.-

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covalente resultante se denomina enenenenlace peptídicolace peptídicolace peptídicolace peptídico. En un extremo de la cadena polipeptídica se encuentra un grupo amino libre (N-terminal); en el extremo opuesto se encuentra un grupo carboxilo libre (C-terminal). Cada polipéptido posee una columna vertebral polipeptìdica, unidos a esta

umna vertebral hay diferentes tipos de anexos, las cadenas laterales de los aminoácidos. Cada polipéptido tiene una secuencia lineal única de

Formación de un dipéptido por la unión de dos aminoácidos mediante un enlace peptídico

n la determinación de la secuencia de aminoácidos de las proteínas fue Frederick Sanger, quien, con su colegas en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, investigó la hormona insulina al final de la década de 1940 y principios de la de 1950.-

ón y función proteicaón y función proteicaón y función proteicaón y función proteica

polipéptido no es exactamente un sinónimo del término . Una proteína funcional es un conjunto de polipéptidos plegados y

enrollados con precisión en una molécula de forma única, con una secuencia

Cuando una célula sintetiza un polipéptido la cadena generalmente se pliega de forma espontánea y adquiere la conformación funcional para esa proteína. Este plegamiento se dirige y refuerza por la formación de una variedad de enlaces entre partes de una cadena.-

La conformación específica de una proteína determina como funciona. En casi todos los casos, la función de una proteína depende de su capacidad de reconocer y unirse a alguna otra molécula, por ejemplo, un anticuerpo que se

ustancia extraña en particular que invade el cuerpo. La función de una proteína es una propiedad emergente del sofisticado orden

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. En un extremo de la terminal); en el terminal). Cada

polipéptido posee una columna vertebral polipeptìdica, unidos a esta umna vertebral hay diferentes tipos de anexos, las cadenas laterales de

los aminoácidos. Cada polipéptido tiene una secuencia lineal única de

Formación de un dipéptido por la unión de

n la determinación de la secuencia de aminoácidos de las proteínas fue Frederick Sanger, quien, con su colegas en la Universidad de Cambridge en Inglaterra, investigó la hormona insulina al final de la década

no es exactamente un sinónimo del término . Una proteína funcional es un conjunto de polipéptidos plegados y

enrollados con precisión en una molécula de forma única, con una secuencia

Cuando una célula sintetiza un polipéptido la cadena generalmente se pliega de forma espontánea y adquiere la conformación funcional para esa proteína. Este plegamiento se dirige y refuerza por la formación de una

La conformación específica de una proteína determina como funciona. En casi todos los casos, la función de una proteína depende de su capacidad de reconocer y unirse a alguna otra molécula, por ejemplo, un anticuerpo que se

ustancia extraña en particular que invade el cuerpo. La función de una proteína es una propiedad emergente del sofisticado orden

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En la compleja arquitectura de una proteína podemos reconocer niveles de estructura superpuestos, conocidos como estructura primaria, secundaria y terciaria. Un cuarto nivel, la estructura cuaternaria, surge cuando una proteína está compuesta por dos o más cadenas polipeptídicas.-

Estructura primariaEstructura primariaEstructura primariaEstructura primaria

Es una secuencia única de aminoácidos, por ejemplo, transtiretina, una proteína que se encuentra en la sangre que transporta vitamina A y una hormona tiroidea concreta por todo el cuerpo, está compuesta de 127 aminoácidos. Su estructura está determinada por la información genética.-

Estructura secundariaEstructura secundariaEstructura secundariaEstructura secundaria

La mayoría de las proteínas tienen segmentos en sus cadenas polipeptídicas enrolladas o plegadas repetidamente en patrones que contribuyen a la conformación global de la proteína. Estos enrollamientos y plegamientos son el resultado de los enlaces de hidrógeno entre los constituyentes repetitivos de la columna vertebral polipeptídica. Individualmente estos enlaces de hidrógeno son débiles, pero debido a que se repiten muchas veces a lo largo de una región relativamente extensa de una cadena polipeptídica pueden sostener una forma particular para esa forma de proteína. Una de estas estructuras secundarias es la hélice alfahélice alfahélice alfahélice alfa, un enrollamiento delicado que se mantiene unido mediante enlaces de hidrógenos cada cuatro aminoácidos, por ejemplo, alfa-queratina, proteína estructural del cabello. El otro tipo principal de estructura secundaria es la hojahojahojahoja o lámina plegada betalámina plegada betalámina plegada betalámina plegada beta. En esta estructura dos o más regiones de la cadena polipeptídica que se extienden lado a lado están conectadas por enlaces de hidrógeno entre partes de las dos columnas vertebrales polipeptídicas paralelas, por ejemplo, la proteína de la seda de una telaraña. El trabajo conjunto de tantos enlaces de hidrógeno vuelve a cada fibra de seda más fuerte que una hebra de acero del mismo peso.-

Estructura terciariaEstructura terciariaEstructura terciariaEstructura terciaria

Superpuesta a los patrones de la estructura secundaria se encuentra la estructura terciariaestructura terciariaestructura terciariaestructura terciaria. Es la forma global de un polipéptido resultante de las interacciones entre las cadenas laterales de los diversos aminoácidos. Un tipo de interacción que contribuye a la estructura terciaria se denomina, interacción hidrófobainteracción hidrófobainteracción hidrófobainteracción hidrófoba. A medida que un polipéptido se pliega en su conformación funcional, los aminoácidos con cadenas laterales hidrófobas generalmente terminan en agrupaciones en el centro de la proteína, fuera del contacto con el agua. Esto es causado por acción de moléculas de agua, que excluyen las sustancias no polares a medida que se forman enlaces de

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hidrógeno entre sí y con las partes hidrófilas de la proteína. Una vez que las cadenas laterales de aminoácidosder Waals ayudan a mantenerlas juntas. Estas son todas interacciones débiles, pero su efecto acumulativo ayuda a conferir a la proteína una forma única. La conformación de una proteína puede ser reforzada aún más penlaces covalentes llamados donde dos monómeros de sobre sus cadenas laterales, se acercan por el plegamiento de la proteína. El azufre de una cisteína se unaS---S---) mantiene partes de la proteína juntas.

Estructura cuaternariaEstructura cuaternariaEstructura cuaternariaEstructura cuaternaria

Algunas proteínas se componen de dos o más cadenas polipeptídicas agregadas en una macromolécula funcional., por ejemplo, el colágeno es una proteína fibrosa que tiene subunidades helicoidales entrelazadas que forman una triple hélice más grande, que confifuerza. Esto es apropiado para la función de las fibras de colágeno como vigas del tejido conectivo en la piel, los huesos, los tendones, los ligamentos y otras partes del cuerpo. Otro ejemplo, la hemoglobina, que fija el oxígelos glóbulos rojos, se compone de cuatro subunidades polipeptídicas, dos del tipo alfa y dos del tipo beta. Cada subunidad tiene un componente no polipeptídico, llamado hemo, con un átomo de hierro que fija oxígeno.

Estructura tridimensional de la hemoglobina

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hidrógeno entre sí y con las partes hidrófilas de la proteína. Una vez que las cadenas laterales de aminoácidos están cercanas, las interacciones de van der Waals ayudan a mantenerlas juntas. Estas son todas interacciones débiles, pero su efecto acumulativo ayuda a conferir a la proteína una forma única. La conformación de una proteína puede ser reforzada aún más penlaces covalentes llamados puentes disulfuropuentes disulfuropuentes disulfuropuentes disulfuro. Estos puentes se forman donde dos monómeros de cisteína, aminácidos con grupos sulfhidrilo (sobre sus cadenas laterales, se acercan por el plegamiento de la proteína. El azufre de una cisteína se una al azufre del segundo y el puente disulfuro (

) mantiene partes de la proteína juntas.-

Estructura cuaternariaEstructura cuaternariaEstructura cuaternariaEstructura cuaternaria

Algunas proteínas se componen de dos o más cadenas polipeptídicas agregadas en una macromolécula funcional., por ejemplo, el colágeno es una proteína fibrosa que tiene subunidades helicoidales entrelazadas que forman una triple hélice más grande, que confiere a las fibras largas gran fuerza. Esto es apropiado para la función de las fibras de colágeno como vigas del tejido conectivo en la piel, los huesos, los tendones, los ligamentos y otras partes del cuerpo. Otro ejemplo, la hemoglobina, que fija el oxígelos glóbulos rojos, se compone de cuatro subunidades polipeptídicas, dos del tipo alfa y dos del tipo beta. Cada subunidad tiene un componente no polipeptídico, llamado hemo, con un átomo de hierro que fija oxígeno.

Estructura tridimensional de la hemoglobina

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hidrógeno entre sí y con las partes hidrófilas de la proteína. Una vez que las están cercanas, las interacciones de van

der Waals ayudan a mantenerlas juntas. Estas son todas interacciones débiles, pero su efecto acumulativo ayuda a conferir a la proteína una forma única. La conformación de una proteína puede ser reforzada aún más por

. Estos puentes se forman con grupos sulfhidrilo (----SH)

sobre sus cadenas laterales, se acercan por el plegamiento de la proteína. El al azufre del segundo y el puente disulfuro (---

Algunas proteínas se componen de dos o más cadenas polipeptídicas agregadas en una macromolécula funcional., por ejemplo, el colágeno es una proteína fibrosa que tiene subunidades helicoidales entrelazadas que

ere a las fibras largas gran fuerza. Esto es apropiado para la función de las fibras de colágeno como vigas del tejido conectivo en la piel, los huesos, los tendones, los ligamentos y otras partes del cuerpo. Otro ejemplo, la hemoglobina, que fija el oxígeno a los glóbulos rojos, se compone de cuatro subunidades polipeptídicas, dos del tipo alfa y dos del tipo beta. Cada subunidad tiene un componente no polipeptídico, llamado hemo, con un átomo de hierro que fija oxígeno.-

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Un cambio simple en la estructura primaria modifica las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias, afectando la conformación y función de una proteína. Esta modhumana, a veces mortal, por ejemplo, la sustitución del aminoácido valina por el aminoácido ácido glutámico, en una posición particular de la estructura primaria de la hemoglobina, puede causar trastorno sanguíneo hereditario. La vida de una persona con la enfermedad se ve interrumpida por las “crisis de anemia falciforme”. Que tiene lugar cuando las células angulares obstruyen pequeños vasos sanguíneos e impiden el flujo sanguíneo. El númeropacientes es un trágico ejemplo de cómo un simple cambio en la estructura proteica puede tener efectos devastadores en la función proteica.

El proceso de plegamiento normal se lleva a cabo a medida que la proteína se va sintetizando dentro de la célula. La conformación proteica también depende de las condiciones físicas y químicas del medio proteico. Si se alteran el pH, la concentración salina, la temperatura u otros aspectos de

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Un cambio simple en la estructura primaria modifica las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias, afectando la conformación y función de una proteína. Esta modificación puede traducirse en una patología humana, a veces mortal, por ejemplo, la sustitución del aminoácido valina por el aminoácido ácido glutámico, en una posición particular de la estructura primaria de la hemoglobina, puede causar anemia falciformetrastorno sanguíneo hereditario. La vida de una persona con la enfermedad se ve interrumpida por las “crisis de anemia falciforme”. Que tiene lugar cuando las células angulares obstruyen pequeños vasos sanguíneos e impiden el flujo sanguíneo. El número de víctimas cobrado en estos pacientes es un trágico ejemplo de cómo un simple cambio en la estructura proteica puede tener efectos devastadores en la función proteica.

El proceso de plegamiento normal se lleva a cabo a medida que la tizando dentro de la célula. La conformación proteica

también depende de las condiciones físicas y químicas del medio proteico. Si se alteran el pH, la concentración salina, la temperatura u otros aspectos de

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Un cambio simple en la estructura primaria modifica las estructuras secundarias, terciarias y cuaternarias, afectando la conformación y función

ificación puede traducirse en una patología humana, a veces mortal, por ejemplo, la sustitución del aminoácido valina por el aminoácido ácido glutámico, en una posición particular de la

anemia falciforme, un trastorno sanguíneo hereditario. La vida de una persona con la enfermedad se ve interrumpida por las “crisis de anemia falciforme”. Que tiene lugar cuando las células angulares obstruyen pequeños vasos sanguíneos e

de víctimas cobrado en estos pacientes es un trágico ejemplo de cómo un simple cambio en la estructura proteica puede tener efectos devastadores en la función proteica.-

El proceso de plegamiento normal se lleva a cabo a medida que la tizando dentro de la célula. La conformación proteica

también depende de las condiciones físicas y químicas del medio proteico. Si se alteran el pH, la concentración salina, la temperatura u otros aspectos de

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su ambiente, la proteína puede llegar a desenrollarse y perder su conformación nativa, este cambio se denomina desnaturalizacióndesnaturalizacióndesnaturalizacióndesnaturalización. La proteían se vuelve inactiva.-

Los solventes orgánicos, como el éter y el cloroformo, también desnaturalizan las proteínas. Otras sustancias desnaturalizantes son compuestos orgánicos que destruyen los enlaces de hidrógeno, los enlaces iónicos y los puentes disulfuro, que mantienen la forma de la proteína. La desnaturalización también puede ser el resultado de un calor excesivo, que agita la cadena polipeptídica suficientemente como para vencer las interacciones débiles que estabilizan la conformación. Esto explica por qué las fiebres extemadamentes altas pueden ser fatales: las proteínas en la sangre comienzan a desnaturalizarse por las temperaturas corporales elevadas.-

La proteína desnaturalizada puede renaturalizarserenaturalizarserenaturalizarserenaturalizarse si eliminamos los causantes de la desnaturalización.-

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS SÍNTESIS DE PROTEÍNAS SÍNTESIS DE PROTEÍNAS SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

Las investigaciones realizadas durante la primera mitad el siglo XX establecieron que los genes están en los cromosomas y que la información genética está codificada en un lenguaje propio, en la secuencia de nucleótidos de la molécula de ADN. La información genética “dicta” la síntesis de proteínas, que son las verdaderas encargadas de construir las estructuras biológicas y de desarrollar las funciones de un ser vivo. La cuestión en ese momento se centró entonces en el problema de la traducción.-

Modelo computarizado de un ribosoma

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La evolución del concepto de gen La evolución del concepto de gen La evolución del concepto de gen La evolución del concepto de gen

En la década de 1940, los biólogos estaban completamente convencidos de que la célula necesita enzimas para sus actividades bioquímicas. Que la síntesis de enzimas depende de otras enzimas y que la especificidad de una enzima depende de su estructura primaria, es decir, de la secuencia lineal de los aminoácidos en la molécula de proteína.-

El genetista estadounidense George Beadle (1903-1989) estudiaba mutaciones que afectan el color de ojos en la mosca Drosóphila obtenidas en el laboratorio de Morgan. Beadle había desarrollado la hipótesis de que cada cada cada cada variación en el color de los ojos de las moscas se debía al cambio de una sola variación en el color de los ojos de las moscas se debía al cambio de una sola variación en el color de los ojos de las moscas se debía al cambio de una sola variación en el color de los ojos de las moscas se debía al cambio de una sola enzima en una ruta de biosíntesis.enzima en una ruta de biosíntesis.enzima en una ruta de biosíntesis.enzima en una ruta de biosíntesis. En 1941, Beadle y el bioquímico estadounidense Edward L. Tatum (1909-1975) escogieron un nuevo modelo experimental para contrastar la hipótesis: el moho rosado del pan, Neurospora. Como Drosóphila y los guisantes de Mendel, Neurospora presentaba características de crecimiento muy convenientes para la experimentación.-

Beadle y Tatum irradiaron los mohos con rayos X para aumentar la tasa de mutación y luego probaron la capacidad de los mutantes para crecer en un medio con un minino de nutrientes, que contenía sólo algunos azúcares, una vitamina y unos pocos minerales. Los hongos normales sintetizarían sus propios aminoácidos, como generalmente lo hacen, pero algunos mutantes no podrían hacerlo. Beadle y Tatum obtuvieron y aislaron esos mutantes y lograron identificar las mutaciones que afectaban de manera específica la actividad de una enzima, lo cual impedía que el hongo sinterizara un aminoácido determinado.-

A partir de estos resultados realizaron mapas cromosómicos similares a los realizados con Drosóphila. Los resultados de estos experimentos les permitieron a Beadle y Tatum corroborar la hipótesis de Beadle y formular una síntesis: un gen especifica una enzimaun gen especifica una enzimaun gen especifica una enzimaun gen especifica una enzima.-

Pero “un gen una enzima” constituía una simplificación del problema, ya que muchas proteínas no son enzimas, algunas son hormonas, como la insulina, o son estructurales, como el colágeno, mientras que otra son transportadoras, como la bomba de sodio – potasio. Todas estas proteínas están especificadas en los genes. En consecuencia “un gen una enzima” se generalizó a “un gen una proteína”“un gen una proteína”“un gen una proteína”“un gen una proteína”, pero este cambio no modificaba demasiado el concepto. Cuando se verificó que varias proteínas están formadas por más de una cadena de polipéptidos, se modifica nuevamente la definición a la menos memorable “un gen“un gen“un gen“un gen una cadena polipeptídica”una cadena polipeptídica”una cadena polipeptídica”una cadena polipeptídica”.-

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EEEEl flujo de la información dentro de la célulal flujo de la información dentro de la célulal flujo de la información dentro de la célulal flujo de la información dentro de la célula

En 1957, Francis Crick dio una conferencia en la Sociedad Británica de Biología Experimental en la que estableció el llamado dogma central de la dogma central de la dogma central de la dogma central de la BiologíaBiologíaBiologíaBiología: el dogma central establece que “LA INFORMACIÓN PUEDE “LA INFORMACIÓN PUEDE “LA INFORMACIÓN PUEDE “LA INFORMACIÓN PUEDE FLUIR DE UN ÁCIDO NUCLEICO A UNA PROTEÍNA, PERO NO DE FLUIR DE UN ÁCIDO NUCLEICO A UNA PROTEÍNA, PERO NO DE FLUIR DE UN ÁCIDO NUCLEICO A UNA PROTEÍNA, PERO NO DE FLUIR DE UN ÁCIDO NUCLEICO A UNA PROTEÍNA, PERO NO DE UNA PROTEÍNA A OTRA PROTEÍNA, NI DE UNA PROTEÍNA A UN UNA PROTEÍNA A OTRA PROTEÍNA, NI DE UNA PROTEÍNA A UN UNA PROTEÍNA A OTRA PROTEÍNA, NI DE UNA PROTEÍNA A UN UNA PROTEÍNA A OTRA PROTEÍNA, NI DE UNA PROTEÍNA A UN ÁCIDO NUCLEICO”ÁCIDO NUCLEICO”ÁCIDO NUCLEICO”ÁCIDO NUCLEICO”.-

Replicación

ADN ARN PROTEÍNA

Transcripción Traducción

“Dogma” fue una denominación poco acertada, ya que un dogma se refiere a una premisa que no se pone en duda y la ciencia justamente se caracteriza por ser un proceso de cuestionamiento permanente. Pero el término persistió.-

Muchos investigadores estaban obsesionados con conocer quién es el traductor de la información genética del ADN a una secuencia de aminoácido. Un buen candidato para desempeñar este papel era el ARN, un pariente químico cercano del ADN. Sólo se tenían nociones parciales de la existencia de lo que posteriormente se conoció como ribosomas, estructuras formadas por ARN y proteínas, y de la existencia de los “adaptadores”, capaces de fijar aminoácidos y de interactuar con una secuencia de nucleótidos. Los trabajos de varios bioquímicos permitieran armar una gran parte del rompecabezas del complejo mecanismo de síntesis de proteínas, que reveló el papel de los aminoácidos y de los ácido nucleícos. El ARN, en tres de sus variedades, RNA mensajero (mRNA o ARNm)RNA mensajero (mRNA o ARNm)RNA mensajero (mRNA o ARNm)RNA mensajero (mRNA o ARNm), RNA ribosómico RNA ribosómico RNA ribosómico RNA ribosómico (rRNA o ARNr) (rRNA o ARNr) (rRNA o ARNr) (rRNA o ARNr) y RNA de transferencia (tRNA o ARNt)RNA de transferencia (tRNA o ARNt)RNA de transferencia (tRNA o ARNt)RNA de transferencia (tRNA o ARNt), resultó una verdadera pieza clave del proceso.-

El ARN mensajero fue descubierto en 1960, por los biólogos franceses François Jacob y Jacques Monod (1910 - 1976), quienes sospechaban que existía un intermediario de vida corta entre los genes y las partículas que forman los ribosomas, y su sospecha resultó acertada.-

El mRNA copia la información, el “mensaje” del ADN, que será utilizado para la síntesis de proteínas. Los trabajos de Jacob y Monod contribuyeron a establecer la relación precisa entre al ADT, el ARN y las proteínas y a dilucidar los mecanismos generales de la transcripcióntranscripcióntranscripcióntranscripción por la cual se forma

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ARN a partir de ADN, y de la traduccióntraduccióntraduccióntraducción, por la cual la secuencia de aminoácidos que se ensamblan para formar las proteínas.-

Después de haber publicado su teoría, Crick fue criticado por usar la palabra “dogma”. Él mismo, reconoció que hubiera sido más adecuado llamarla “hipótesis central”. Desde su formulación, se ha visto que, con algunas excepciones, el “dogma” generalmente se cumple.-

En el mundo biológico las excepciones suelen ser muy significativas y En el mundo biológico las excepciones suelen ser muy significativas y En el mundo biológico las excepciones suelen ser muy significativas y En el mundo biológico las excepciones suelen ser muy significativas y reveladoras de la complejidad y mulreveladoras de la complejidad y mulreveladoras de la complejidad y mulreveladoras de la complejidad y multiplicidad de los procesos vitales, cuya tiplicidad de los procesos vitales, cuya tiplicidad de los procesos vitales, cuya tiplicidad de los procesos vitales, cuya pluralidad por lo general no se ajusta a leyes universalespluralidad por lo general no se ajusta a leyes universalespluralidad por lo general no se ajusta a leyes universalespluralidad por lo general no se ajusta a leyes universales.-

Una de esas excepciones fue revelada en 1962 por el virólogo estadounidense Howard M. Temin (1934 - 1994). Descubrió que en algunos virus que contienen ARN como material genético se produce ADN a partir del ARN. Temin y otros investigadores, dirigidos por el virólogo estadounidense David Baltimore, en 1970, aislaron la enzima capaz de revertir el sentido del flujo de información postulado por el dogma. La llamaron transcriptasa inversatranscriptasa inversatranscriptasa inversatranscriptasa inversa.-

Si bien este es un ejemplo de que la transcripción puede ser reversible, hasta hoy nadie demostró que esto ocurre con la traducción. Baltimore, Temin y el director de ambos, el estadounidense Renato Dulbeco, recibieron el Premio Nobel de Medicina en 1975 por sus investigaciones.-

El código genéticoEl código genéticoEl código genéticoEl código genético

Watson y Crick suponían la existencia de un código genético pero no tenían una idea clara de cómo podía operar. Investigadores de las más diversas disciplinas estaban intrigados por el rompecabezas del código. Uno de ellos era el astrónomo estadounidense de origen ruso George Gamow (1904 - 1968).-

Las proteínas tienen 20 tipos de aminoácidos (dos nuevos aminoácidos se han sumado a la lista), pero el ADN y el ARN tienen sólo cuatro tipos de nucleótidos. Como señaló Gamow, si un único nucleótido “codificara” un aminoácido, entonces sólo cuatro aminoácidos podrían ser especificados por las cuatro bases nitrogenadas. Por medio de conceptos matemáticos (usando la expresión 4n, donde n es el número de nucleótidos que especifican un aminoácido) podemos deducir que si la combinación de dos nucleótidos especificara un aminoácido podría haber un número máximo de 16 aminoácidos distintos, lo cual es insuficiente, ya que los aminoácidos son 20. Por lo menos tres nucleótidos en secuencia debían especificar cada aminoácido. Esto daría por resultado 64 combinaciones posibles (43 = 64).-

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La idea de un código de tres nucleótidos o código de tripletes –más tarde llamados codonescodonescodonescodones- fue ampliamente adoptada. Esta hipótesis recién se comprobó cuando el código finalmente se descifró, una década después de que Watson y Crick publicaran su modelo de la estructura del ADN. Los experimentos iniciales y cruciales que permitieron descifrar el código fueron realizados por los investigadores estadounidenses Marshall Nirenberg y Heinich Matthaei.-

Luego de varios experimentos se encontraron codones del mRNA para todos los aminoácidos. De las 64 combinaciones posibles de tripletes, 61 especifican aminoácidos particulares y 3 son codones “sin sentidosin sentidosin sentidosin sentido” o de terminaterminaterminaterminación. ión. ión. ión. Dado que 61 combinaciones codifican 20 aminoácidos es evidente que debe haber más de un codón para la mayoría de los aminoácidos. Por esta razón se dice que el código genético es degeneradodegeneradodegeneradodegenerado. El término “degenerado” en este caso no indica juicio moral. Es un vocablo usado por los físicos para describir los estados múltiples que se refieren a una misma cosa. La palabra persiste en biología como testimonio del papel de los físicos Delbrück, Wilkins, Crick y Gamow y otros, en la investigación que finalmente llevó a descifrar el código genético. Podría decirse que el código genético es redundanteredundanteredundanteredundante. Así se estableció la correspondencia entre el lenguaje de nucleótidos en el ADN y el lenguaje de aminoácidos en las proteínas:

El código genético consiste en la asignación de tripletes de nucleótidos en El código genético consiste en la asignación de tripletes de nucleótidos en El código genético consiste en la asignación de tripletes de nucleótidos en El código genético consiste en la asignación de tripletes de nucleótidos en el RNA el RNA el RNA el RNA ––––copiado a partir del DNAcopiado a partir del DNAcopiado a partir del DNAcopiado a partir del DNA---- a cada uno de los aminoácidos que a cada uno de los aminoácidos que a cada uno de los aminoácidos que a cada uno de los aminoácidos que formarán una cadena polipeptídicaformarán una cadena polipeptídicaformarán una cadena polipeptídicaformarán una cadena polipeptídica.-

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La universalidad del código genéticoLa universalidad del código genéticoLa universalidad del código genéticoLa universalidad del código genético

Desde que se descifró el código genético se ha examinado el DNA y las proteínas de muchos organismos. La evidencia actual es abrumadora: para virtualmente todos los seres vivos, desde Escherichia coli a Homo sapiens, el código genético es el mismo, es UNIVUNIVUNIVUNIVERSALERSALERSALERSAL. Se han encontrado unas pocas excepciones interesantes, que son principalmente de dos tipos:

• En algunos casos, un codón de terminación codifica un aminoácido, como ocurre en la bacteria Mycoplasma, en el ciliado Parmecium y en las mitocondrias de varios organismos.-

• En otros casos, un codón es reasignado a un aminoácido diferente del original, como se observó en las mitocondrias y en el núcleo de varias especies de levaduras.-

Con el conocimiento del código en la mano, y los personajes principales de la síntesis de polipéptidos identificados, las investigaciones de los siguientes años develaron finalmente los detalles del proceso.-

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LLLLa transcripcióna transcripcióna transcripcióna transcripción: : : : del del del del DNA DNA DNA DNA al al al al RNARNARNARNA

El mRNA lleva la información que dicta qué aminoácidos formarán la proteína que se va a sintetizar. El tRNA y el rRNA forman parte de la maquinaria de síntesis proteica. Los tres tipos de RNA están codificados por genes distintos.-

La transcripción es el proceso por el cual se sintetiza RLa transcripción es el proceso por el cual se sintetiza RLa transcripción es el proceso por el cual se sintetiza RLa transcripción es el proceso por el cual se sintetiza RNA a partir de un NA a partir de un NA a partir de un NA a partir de un molde de DNAmolde de DNAmolde de DNAmolde de DNA.-

El mecanismo de transcripción: síntesis de RNA mensajeroEl mecanismo de transcripción: síntesis de RNA mensajeroEl mecanismo de transcripción: síntesis de RNA mensajeroEl mecanismo de transcripción: síntesis de RNA mensajero: Las moléculas de mRNA son secuencias largas –de 500 a 10.000 nucleótidos- copiadas a partir de una de las dos cadenas de DNA. La información más importante que lleva el mRNA está codificada en forma de tripletes de nucleótidos o codones, que indican que aminoácidos formarán la nueva proteína. Cada nueva molécula de mRNA se transcribe, a partir de una

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cadena de DNA –la cadena moldecadena moldecadena moldecadena molde- según el mismo principio de apareamiento de bases que gobierna la replicación del DNA.-

En cada evento de la transcripción, sólo una de las dos cadenas se transcribe y, según el gen, se transcribe una cadena o la otra, pero nunca las dos. Al igual que una cadena de ADN , cada molécula de RNA tiene un extremo 5'y un extremo 3'. Los ribonucleótidos presentes en la célula como trifosfatos son añadidos por una enzima, en este caso, la RNA polimerasaRNA polimerasaRNA polimerasaRNA polimerasa. Esta enzima cataliza la adición de ribonucleótidos, uno a uno, al extremo 3' de la cadena de RNA en crecimiento. Se mueve en dirección 3' a 5' a lo largo de la cadena molde da DNA, sintetizando la nueva cadena complementaria de ribonucleótidos en la dirección 5' a 3'. La cadena de mRNA es antiparalelaantiparalelaantiparalelaantiparalela a la cadena molde de DNA de la cual es transcripta. El RNA

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tiene una secuencia complementaria a la cadena molde de DNA, que es igual a la otra cadena del DNA denominada codificantecodificantecodificantecodificante, salvo el reemplazo de T por U. para simplificar y por convención, cuando se informa la secuencia de un gen, se escribe, de izquierda a derecha, la secuencia de la cadena codificante en dirección 5' a 3'.-

La RNA polimerasa no requiere de un cebador para comenzar la síntesis de RNA e inicia una nueva cadena simplemente uniendo dos ribonucleótidos.-

Para iniciar la transcripción, la RNA polimerasa se une al DNA en una secuencia específica denominada promotorpromotorpromotorpromotor. Esta secuencia define el punto exacto de inicio de la transcripción y la dirección hacia la cual avanzará la RNA polimerasa. Una vez definida la dirección, queda automáticamente establecido cuál de las dos cadenas de la doble hélice de ese gen será la cadena molde y cuál la codificante. Es posible orientarse a lo largo de un gen: en la terminología de los biólogos moleculares se dice que toda región que se encuentra hacia el extremo 5' de la hebra codificante se encontrará “río arriba” de otra región ubicada hacia el extremo 3' de la hebra codificante (es decir, la segunda se encuentra “río abajo” de la primera).-

En el promotor de los eucariontes, en una región localizada unos 50 nucleótidos “río abajo” del nucleótido en el que comienza la transcripción, hay una secuencia conocida como caja TATA. La caja TATA (5'-TATAAAA- 3') es importante para determinar con precisión el sitio donde se inicia la transcripción.-

Una vez unida al DNA, la RNA polimerasa abre una pequeña región de la doble hélice de manera que quedan expuestos unos pocos nucleótidos. La enzima va añadiendo ribonucleótidos, moviéndose a lo largo de la cadena molde, desenrollando la hélice y exponiendo así nuevas regiones con las que se aparearán los ribonucleótidos complementarios.-

En procariontes, el proceso de elongación de la nueva cadena de mRNA continúa hasta que la enzima encuentra una secuencia especial en la molécula naciente, la señal de terminaciónseñal de terminaciónseñal de terminaciónseñal de terminación de la transcripción. En eucariontes, el proceso finaliza cuando el RNA es cortado en una secuencia específica.-

Cuando finaliza la transcripción, la RNA polimerasa se detiene, libera la cadena de DNA molde y también la recién sintetizada cadena de mRNA.-

Las RNA polimerasa no corrigen errores como ocurre con las DNA polimerasas cuando replican el DNA. Esto no resulta un problema, ya que

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de una misma secuencia de DNA se producen varias copias de RNA; los posibles errores que pudieran aparecer en alguna molécula de RNA afectarían exclusivamente a la molécula proteica sintetizada a partir de la molécula defectuosa de mRNA y no serían heredables.-

El mRNA transcripto a partir del DNA es la copia activa de la información genética.-

Diferencias en la transcripción entre eucariontes y procariontes (bacteria)

EUCARIONTESEUCARIONTESEUCARIONTESEUCARIONTES PROCARIONTES PROCARIONTES PROCARIONTES PROCARIONTES (BACTERIAS)(BACTERIAS)(BACTERIAS)(BACTERIAS)

Características Características Características Características generales de la generales de la generales de la generales de la transcripcióntranscripcióntranscripcióntranscripción

Cada gen que codifica proteínas y por ende, cada molécula de mRNA transcrita, codifica un único

polipéptido: mRNA mRNA mRNA mRNA monocistrónicomonocistrónicomonocistrónicomonocistrónico

La transcripción y la traducción son procesos

secuenciales que ocurren en el núcleo y

en el citoplasma, respectivamente

Una única molécula de mRNA puede codificar varios polipéptidos: mRNA policistrónicomRNA policistrónicomRNA policistrónicomRNA policistrónico

La traducción y la

transcripción ocurren en forma acoplada en el mismo (el único)

compartimiento celular

RNA polimerasas RNA polimerasas RNA polimerasas RNA polimerasas involucradasinvolucradasinvolucradasinvolucradas

Hay tres RNA polimerasa diferentes: la RNA polimerasa I cataliza la síntesis del precursor del RNA que

formará las subunidades de los ribosomas. La RNA

polimerasa II cataliza la síntesis de todos los

mRNA y algunos snRNA. La RNA

polimerasa III cataliza la síntesis de los tRNA, un tipo de rRNA y una

variedad de RNA pequeños

Hay una sola RNA polimerasa que cataliza la biosíntesis de los tres tipos de RNA: mRNA,

tRNA y r RNA

Secuencias reguladoras Secuencias reguladoras Secuencias reguladoras Secuencias reguladoras de la transcripciónde la transcripciónde la transcripciónde la transcripción

Hay múltiples regiones de control. Una de las regulaciones es la unión al promotor de factores factores factores factores

de transcripciónde transcripciónde transcripciónde transcripción

Hay dos secuencias (denominadas

secuencias consensosecuencias consensosecuencias consensosecuencias consenso) a -10 y -35 pares de bases desde el sitio de inicio

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(proteínas importantes par diversos

mecanismos). Algunas secuencias están cerca del sitio de inicio (caja TATA) y otras más

distantes.

de la transcripción.

El procesamiento del RNA mensajeroEl procesamiento del RNA mensajeroEl procesamiento del RNA mensajeroEl procesamiento del RNA mensajero

En eucariontes las moléculas de mRNA, llamadas transcritos primariostranscritos primariostranscritos primariostranscritos primarios, son modificadas. Esto ocurre antes de que sean transportadas al citoplasma, que es el sitio donde ocurre la traducción. Las modificaciones son:

o Adición del CAPAdición del CAPAdición del CAPAdición del CAP. Un nucleótido modificado (CAP) se añade al extremo 5' del mensajero. Este “casquete” es imprescindible para la unión del mRNA al ribosoma y protege al mRNA de la degradación.-

o PoliadenilaciónPoliadenilaciónPoliadenilaciónPoliadenilación. En el extremo 3' del mRNA hay una secuencia señal (AAUAAA) a la que se unen factores específicos y la enzima polipolipolipoli----A polimerasaA polimerasaA polimerasaA polimerasa. Esta enzima estimula la escisión en un sitio ubicado 10 a 35 nucleótidos hacia el extremo 3' de la señal. La enzima agrega, de a uno, una cola de ribonucleótidos de A (cola poli-A) y así se genera el extremo 3' del mRNA maduro. Esta cola de poli-A, contiene 200 – 250 nucleótidos y parecería que influye en la estabilidad y en la capacidad de que los mRNA sean traducidos en el citoplasma.-

o Corte y empalme o splicingCorte y empalme o splicingCorte y empalme o splicingCorte y empalme o splicing. Durante la transcripción, el mRNA sufre un proceso de corte y eliminación de secuencias, llamadas intronesintronesintronesintrones y el posterior emplame de las secuencias restantes, los exonesexonesexonesexones.-

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En un primer paso se unen al mRNA inmaduro unas pequeñas partículas de RNA nucleares asociadas con proteínas denominadas snRNP (del inglés, small nuclear ribonucleo-protein particles). Las snRNP se unen a secuencias cortas ubicadas entre los intrones y los exones. Luego se añaden más proteínas y forman un gran complejo con el RNA que se denomina spliceosomaspliceosomaspliceosomaspliceosoma. Además de desempeñar funciones de reconocimiento, de esas secuencias, las snRNP llevan a cabo funciones catalíticas.-

El proceso de splicingsplicingsplicingsplicing, catalizado por spliceosomasspliceosomasspliceosomasspliceosomas, ocurre solo en organismos eucariotas. Las secuencias que se eliminan son intrones, mientras que las secuencias que permanecen y forman parte del mRNA son los exones.-

En muchos casos un solo transcrito primario puede ser procesado por splicingsplicingsplicingsplicing en más de una forma. Este empalme alternativoempalme alternativoempalme alternativoempalme alternativo permite obtener moléculas de mRNA maduro diferentes a partir de moléculas de mRNA inmaduro, igualmente idénticas, lo cual da por resultado polipéptidos con distintas funciones. En estos casos, unos o varios exones son eliminados junto con los intrones.-

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El investigador Thomas R. Cech y sus colaboradores, en los Estados Unidos, estudiando el splicingsplicingsplicingsplicing del rRNA en un ciliado de agua dulce llamado Tetrahymena, encontraron que en estos organismos unicelulares eucariontes el propio intrón del rRNa inmaduro actúa como catalizador de la escisión y el empalme autocatalítico. Esta secuencia de RNA se pliega formando una estructura compleja que funciona como enzima, que se ha denominado ribozimaribozimaribozimaribozima. Se han encontrado otros ejemplos de empalme autocatalítico en varios organismkos, en RNA codificados por genes mitocondriales o de cloroplastos, en algunos genes nucleares de eucariontes y en algunos genes de bacteriófagos, pero no en eucariontes multicelulares.-

LLLLa traduccióna traduccióna traduccióna traducción: : : : del del del del RNARNARNARNA al pollipéptidoal pollipéptidoal pollipéptidoal pollipéptido

Una vez sintetizados los mRNA, tiene lugar la siguiente etapa en el flujo de información, la traducción.-

LA TRADUCCIÓN ES LA CONVERSIÓN DE LA SECUENCIA DE LA TRADUCCIÓN ES LA CONVERSIÓN DE LA SECUENCIA DE LA TRADUCCIÓN ES LA CONVERSIÓN DE LA SECUENCIA DE LA TRADUCCIÓN ES LA CONVERSIÓN DE LA SECUENCIA DE NUCLEÓTIDOS DEL RNA EN LA SECUANCIA DE AMINOÁCIDOS DE NUCLEÓTIDOS DEL RNA EN LA SECUANCIA DE AMINOÁCIDOS DE NUCLEÓTIDOS DEL RNA EN LA SECUANCIA DE AMINOÁCIDOS DE NUCLEÓTIDOS DEL RNA EN LA SECUANCIA DE AMINOÁCIDOS DE UN POLIPÉPTIDOUN POLIPÉPTIDOUN POLIPÉPTIDOUN POLIPÉPTIDO.-

Los participantes clave en el proceso de traducción son: los mRNA, los RNA ribosómicos o rRNA y los RNA de transferencia o tRNA.-

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El RNA ribosómico y los ribosomasEl RNA ribosómico y los ribosomasEl RNA ribosómico y los ribosomasEl RNA ribosómico y los ribosomas

El rRNA forma los ribosomas, partículas que consisten en una aglomeración de varias moléculas de rRNA diferentes asociadas con un grupo de aproximadamente 50 proteínas. Cada ribosoma es una gran maquinaria de síntesis de polipéptidos y está constituido por dos subunidades de distinto tamaño.-

Durante la síntesis de polipéptidos, el mRNA que transporta el mensaje y los tRNa que cargan los aminoácidos se unen a las subunidades más pequeñas. La subunidad de mayor tamaño se agrega después y su función es catalizar la formación de la unión peptídica entre los aminoácidos. Existen tres sitios en la subunidad mayor a los que se une el tRNA: el sitio A sitio A sitio A sitio A (aminoacílico o aminoácido)(aminoacílico o aminoácido)(aminoacílico o aminoácido)(aminoacílico o aminoácido), el sitio P (peptidílico o peptídico)sitio P (peptidílico o peptídico)sitio P (peptidílico o peptídico)sitio P (peptidílico o peptídico) y el sitio E sitio E sitio E sitio E ((((exitexitexitexit o salida)o salida)o salida)o salida).-

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La longitud de las moléculas de rRNA y la cantidad de proteínas de cada subunidad son diferentes en procariontes y eucariontes, por lo que los ribosomas son de tamaños distintos en estos dos tipos de organismos. A pesar de estas diferencias, los ribosomas de todos los organismos son similares en estructura y función.-

El RNA de transferencia, un adaptador entre los aminoácidos y el mRNAEl RNA de transferencia, un adaptador entre los aminoácidos y el mRNAEl RNA de transferencia, un adaptador entre los aminoácidos y el mRNAEl RNA de transferencia, un adaptador entre los aminoácidos y el mRNA

Los tRNA son moléculas relativamente pequeñas, de 70 a 90 nucleótidos, cada una con dos sitios de unión. Uno de ellos, el anticodónanticodónanticodónanticodón, se aparea con el codón de la molécula de mRNA. El otro sitio, que se encuentra en el extremo 3' del tRNA, se acopla a un aminoácido particular en forma muy específica. Las moléculas de tRNA permiten que los aminoácidos se alinien de acuerdo con la secuencia de nucelótidos del mRNA, con lo que se constituye el eslabón entre los ácidos nucleicos y las proteínas.-

Todas las moléculas del tRNA presentan una estructura secundaria característica, similar a una hoja de trébol. Algunas regiones de la molécula incluso se aparean u forman regiones de doble cadena. Este plegamiento determina una estructura tridimensional esencial para la función de los tRNA.-

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La unión de cada molécula de tRNA a su aminoácido depende de un grupo de enzimas, aminoacilaminoacilaminoacilaminoacil----tRNAtRNAtRNAtRNA sintetasa. sintetasa. sintetasa. sintetasa. La precisión de esta unión es crucial ya que determinará que el aminoácido adecuado se ubique en el lugar correcto dentro de la secuencia del polipéptido que se está sintetizando.-

Hay por lo menos 20 aminoácil-tRNA sintetasa diferentes, una o más para cada uno de los 20 aminoácidos que normalmente forman parte de las proteínas. Cada una de estas enzimas tiene un sitio de unión para aminoácidos particular y otro para su molécula de tRNA correspondiente y cataliza la unión entre ambos.-

El complejo entre el aminoácido y su tRNA correspondiente se denomina aminoacilaminoacilaminoacilaminoacil----tRNAtRNAtRNAtRNA. Una vez formado, cada aminoacil-tRNA se une a la molécula de mRNA apareando su anticodón con codón del mRNA en forma antiparalela. El tRNA coloca al aminoácido específico en su lugar. Luego, sólo cuando se hubo formado un nuevo enlace entre el aminoácido recién llegado y el último aminoácido de la cadena polipeptídica en crecimiento, se rompe el enlace entre el tRNA y el aminoácido, la molécula de tRNA se libera y queda disponible para unirse a un nuevo aminoácido y así repetir el ciclo.-

El proceso de síntesis de polipéptidosEl proceso de síntesis de polipéptidosEl proceso de síntesis de polipéptidosEl proceso de síntesis de polipéptidos

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La síntesis de polipéptidos ocurre en tres etapas:

� IniciaciónIniciaciónIniciaciónIniciación: la síntesis de un polipéptido comienza con la formación del complejo de iniciación, que consta de la subunidad ribosómica pequeña, el mRNA y el tRNA iniciador. La subunidad ribosómica menor se acopla a una cadena de mRNA cerca de su extremo 5'. Luego, el primer tRNA (tRNA iniciadortRNA iniciadortRNA iniciadortRNA iniciador) aparea su anticodón con el primer codón del mRNA (codón iniciadorcodón iniciadorcodón iniciadorcodón iniciador). La formación del complejo de iniciación requiere proteínas adicionales, los factores factores factores factores de iniciaciónde iniciaciónde iniciaciónde iniciación, que se encuentran en la subunidad menor del ribosoma. La energía para este paso la suministra la hidrólisis del triftriftriftrifosfato de guanosina (GTP)osfato de guanosina (GTP)osfato de guanosina (GTP)osfato de guanosina (GTP).-

� ElongaciónElongaciónElongaciónElongación: una vez que el ribosoma completo se ensambló en el codón de iniciación, comienza la etapa de elongación. Durante esta etapa, el sitio A del ribosoma (cuyo sitio P está ocupado por un tRNA con la cadena peptídica en crecimiento o por el tRNA iniciador), será ocupado transitoriamente por sucesivos aminoacil-tRNA. Los aminoacil-tRNA que ocupen el sitio A serán aquellos anticodón que sea complementario al codón que queda expuesto en ese sitio. La entrada del aminoacil-tRNA al sitio A del ribosoma requiere su unión previa con una proteína llamada factor de elongaciónfactor de elongaciónfactor de elongaciónfactor de elongación, que en su forma activa está unida al GTP. Al aparearse el tRNA con el mRNA, se dispara la hidrólisis del GTP por parte del factor de elongación que luego se disocia, lo cual permite que el aminoacil-tRNA permanezca unido por un período corto al mRNA. Cuando tanto los sitios A como los P están ocupados, la peptiditransferasapeptiditransferasapeptiditransferasapeptiditransferasa, cuya actividad reside en el rRNA de la subunidad mayor del ribosoma, cataliza la formación de un

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enlace peptídico entre los dos aminoácidos acoplando el primero al segundo. Esto significa que el ribosoma es en realidad una gran ribozima. El primer tRNA se desplaza hacia el sitio de salida E y luego se libera. El ribosoma se mueve un codón a lo largo de la cadena de mRNA, es decir, se traslocatraslocatraslocatrasloca; en consecuencia, el segundo tRNA, al cual ahora se encuentra acoplados la formiformiformiformi----metioninametioninametioninametionina (o metioninametioninametioninametionina en eucariontes) y el segundo aminoácido, se transfiere de la posición A a la posición P. Un tercer aminocil-tRNA se ubica en la ahora vacante posición A, apareando al tercer colón del mRNA, y se repite el paso. La posición P acepta al tRNA que porta la cadena polipéptidica creciente; la posición A acepta al tRNA que porta el nuevo aminoácido que será añadido a la cadena. A medida que el ribosoma se mueve a lo largo de la cadena del mRNA, la porción iniciadora de la molécula de mRNA es liberada y otro ribosoma puede formar con ella un complejo de iniciación. Un grupo de ribosomas que leen la misma molécula de mRNA se conoce como polirribosomapolirribosomapolirribosomapolirribosoma o polisonapolisonapolisonapolisona.-

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� La terminación de la síntesisLa terminación de la síntesisLa terminación de la síntesisLa terminación de la síntesis: hacia el final de la secuencia de la molécula de mRNA, hay un codón que actúa como señal de señal de señal de señal de terminaciónterminaciónterminaciónterminación. Se conocen tres codones de teminación –UAG, UAA y UGA- y con frecuencia hay más de uno presente hacia el final de un mRNA dado. No existe ningún tRNA cuyo anticodón se aparee con estos codones, de manera que no entrará ningún tRNA al sitio A para aparearse con ellos. Existen ciertos factores de liberación que se unen a cualquier codón de terminación que alcanza el sitio A del ribosoma. Estas proteínas alteran la actividad de la peptiditransferasa, lo que provoca que el polipéptido se separa del tRNA. Cuando se alcanza un codón de terminación, se detiene la traducción, la cadena polipeptídica se desprende y las dos subunidades ribosómicas se separan.-

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Se estima que E. coli puede sintetizar hasta 3.000 proteínas diferentes, cada una de las cuales se ensambla de la misma forma.-

En los eucariontes la síntesis de proteínas se inicia siempre en el citosol, en ribosomas “libres”. Las proteínas destinadas al núcleo, las mitocondrias, los cloroplastos o los peroxisomas poseen ciertas secuencias aminoacídicas que funcionan como “señales” que les permiten llegar a su destino final, a través de los poros nucleares o por traslocación a través de la membrana de las organelas.-

Las proteínas que forman parte del sistema de endomembranas (RE, Golgi, lisosomas), de la membrana plasmática o las que van a ser secretadas fuera de la célula son sintetizadas, por ribosomas asociados con el retículo endoplasmático rugoso. Todas estas proteínas comienzan a sintetizarse en los ribosomas libres y tienen una misma secuencia señal que las dirige al retículo endoplasmático. Una vez allí se traslocan a su interior, el lumen.-

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Durante la síntesis, las cadenas polipeptídicas comienzan a plegarse. En muchos casos, un grupo de proteínas denominadas chaperonas chaperonas chaperonas chaperonas (nombre que se da a las damas de compañía) ayudan al plegamiento correcto. Existen dos tipos de chaperonas: un grupo denominado chaperonas moleculareschaperonas moleculareschaperonas moleculareschaperonas moleculares que, con gasto de energía, se unen y estabilizan las proteínas en formación, e impiden además su degradación; otro grupo, denominado chaperoninaschaperoninaschaperoninaschaperoninas, facilita el plegamiento.-

Una vez completada la síntesis, las proteínas viajan desde el lumen hacia el medio extracelular o bien hacia los diferentes compartimientos del sistema de endomembranas si disponen de señales o las “etiquetas” correspondientes. Por sus investigaciones sobre las señales que dirigen las proteínas, el biólogo celular alemán Günter Blobel recibió el Premio Nobel de Medicina en 1999.-

La vida media de las proteínas intracelulares varía desde unos minutos, como las ciclinas que intervienen en la mitosis, hasta toda la vida del organismo, como es el caso de las proteínas que forman el cristalino del ojo. Las células poseen varias vías para degradar proteínas mal plegadas o desnaturalizadas, proteínas en exceso o proteínas extrañas; por ejemplo la que ocurre en los lisosomas. Otra vía, que ocurre en el citosol es la mediada por ubiquitinaubiquitinaubiquitinaubiquitina, un polipéptido que recibe ese nombre porque tiene la cualidad de encontrarse en todas partes. En esta vía citosólica, ante una secuencia señal que posee la proteína que se ha de degradar, se adicionan enzimáticamente varias moléculas de ubiquitina, que forman una cadena. Esta cadena dirige a la proteína hacia un complejo voluminoso y cilíndrico denominado proteasomaproteasomaproteasomaproteasoma, donde la proteína se escinde en numerosos fragmentos peptídicos.-

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UNA REDEFINICIÓN DE LAS MUTACIONESUNA REDEFINICIÓN DE LAS MUTACIONESUNA REDEFINICIÓN DE LAS MUTACIONESUNA REDEFINICIÓN DE LAS MUTACIONES

Un ejemplo, interesante lo provee la anemia falciforme. En esta enfermedad, la hemoglobina, proteína que forma los glóbulos rojos, es defectuosa. La hemoglobina normal contiene ácido glutámico en una posición determinada de la secuencia de la proteína; la hemoglobina presente en la anemia falciforme contiene valina en esa misma posición. La diferencia entre los codones de mRNA para el ácido glutámico y la valina es un único nucleótido. La diferencia entre los dos aminoácidos se debe al reemplazo de una adenina por un uracilo.-

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La definición actual de mutación es:

Una mutación es un Una mutación es un Una mutación es un Una mutación es un cambio en la secuencia o en ecambio en la secuencia o en ecambio en la secuencia o en ecambio en la secuencia o en ellll número de nucleótidos número de nucleótidos número de nucleótidos número de nucleótidos en el DNA de una célulaen el DNA de una célulaen el DNA de una célulaen el DNA de una célula.-

Las mutaciones que ocurren en los gametos o en las células que originan los gametos, se transmiten a generaciones futuras. Las mutaciones que ocurren en las células somáticas sólo se transmiten a las células hijas que se originan por mitosis y citosinesis.-

La mayoría de las mutaciones implican solamente la sustitución de nucleótidos y reciben el nombre de mutaciones puntualesmutaciones puntualesmutaciones puntualesmutaciones puntuales. Como ocurre en la anemia falciforme. Otros cambios en una proteína son el resultado de la sustracción (deleción)sustracción (deleción)sustracción (deleción)sustracción (deleción) o de la adiciónadiciónadiciónadición de nucleótidos dentro del gen que la codifica. Cuando esto ocurre, el marco de lectura del gen suele desplazarse y el resultado es la síntesis de una proteína completamente nueva. Los corrimientos del marco de lectura casi invariablemente llevan a proteínas defectuosas o por lo general más cortas se aparece un codón de terminación en la fase nueva de lectura.-

Ciertas mutaciones afectan secuencias en regiones no codificantes del gen. Por ejemplo, una mutación en la caja TATA del promotor impedirá la transcripción del gen; una mutación en la secuencia donde se produce el splicingsplicingsplicingsplicing de un intrón provocará una falla en este procesamiento, por ejemplo, la inclusión errónea de un intrón. Esto muy probablemente alterará el marco de lectura o incorporará una secuencia de aminoácidos no relacionados con la proteína original.-

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CONCEPTO DEL GENCONCEPTO DEL GENCONCEPTO DEL GENCONCEPTO DEL GEN

Los genes tienen diferente longitud y no están ubicados en forma equidistante. Cada gen es una porción de una molécula de DNA y no tiene extremos físicos. Los extremos están dados por cambios en la calidad de la información. Los genes son contiguos, separados por regiones no codificantes de DNA. Algunos están agrupados y otros aislados en diferentes regiones del cromosoma.-

Una de las posibles definiciones de gen es la siguiente:

Un gen es todo segmento de DNA que se encuentra luego de un promotor Un gen es todo segmento de DNA que se encuentra luego de un promotor Un gen es todo segmento de DNA que se encuentra luego de un promotor Un gen es todo segmento de DNA que se encuentra luego de un promotor y que puede ser transcrito por una RNA polimerasa y oy que puede ser transcrito por una RNA polimerasa y oy que puede ser transcrito por una RNA polimerasa y oy que puede ser transcrito por una RNA polimerasa y originar un RNA riginar un RNA riginar un RNA riginar un RNA funcional (mRNA, tRNA, rRNA, ribosomas u otros tipos de RNA)funcional (mRNA, tRNA, rRNA, ribosomas u otros tipos de RNA)funcional (mRNA, tRNA, rRNA, ribosomas u otros tipos de RNA)funcional (mRNA, tRNA, rRNA, ribosomas u otros tipos de RNA).-

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA

� CURTIS, BARNES, SCHANEK, MASSARINI; CURTIS BIOLGÍACURTIS BIOLGÍACURTIS BIOLGÍACURTIS BIOLGÍA; Editorial Médica Panamericana; Buenos Aires; Argentina; Séptima Edición; 2008; Sección 1; Capítulo 3; páginas 58 a 71.-

� CAMPBELL, REECE; BIOLOGÍABIOLOGÍABIOLOGÍABIOLOGÍA; Editorial Médica Panamericana; Buenos Aires; Argentina; Séptima Edición; 2008; Unidad 2: Capítulo 7; páginas 124 a 137.-

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