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BIOSÍNTESIS DE PROTEÍNAS Código genético La biosíntesis de proteínas es un proceso complejo. Este proceso permite que la información genética almacenada en los ÁCIDOS NUCLEICOS finalmente se plasme en forma de PROTEÍNAS. El código de 4 letras del ADN (A,T,G y C) deben codificar 20 aminoácidos. Aglunos de los rasgos clave del código genético son:    

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Un codón es un triplete de nucleótidos que codifica un aminoácido específico. La traducción tiene lugar de manera que los tripletes nucleotídicos son leídos sucesivamente y sin solapamiento. Varios codones tienen funciones especiales: El codón de iniciación, AUG, señala el principio de las cadenas polipepítidicas en todas las células. Tres de los 64 tripletes posibles (UAA,UAG y UGA) no codifican ningún aminoácido conocido. Estos codones de terminación normalmente señalan el final de la síntesis de un polipéptido. Un aminoácido determinado puede ser especificaco por más de un codón, de manera que el código se designa como degenerado. Los ARN de transferencia se aparean con los codones del ARN mensajero mediante una secuencia de tres bases del ARNt denominada anticodón. La primera base del codón del ARNm se aparea con la tercera base del anticodón.

Síntesis proteica Tiene fases de inicio, elongación y terminación. La síntesis de proteínas sigue este patrón. La activación de los aminoácidos antes de su incorporación en los polipéptidos y la modificación postradución del polipéptido una vez completado juegan papeles muy importantes que aseguran la fidelidad de la síntesis y el correcto funcionamiento del producto proteico. 

Fase1: activación de los aminoácidos.

El grupo carboxilo de cada aminoácido debe ser activado para facilitar la formación del enlace peptídico, cada nuevo aminoácido debe ser incormporado de acuerdo con la información contenida en el ARNm. La activación tiene lugar en el citosol y no en los ribosomas. Cada uno de los 20 aminoácidos se une covalentemente a un ARNt específico, consumiendo energía del ATP y usando ezimas activadores dependientes de Mg2+, denominados aminoacil-ARNt sintetasas. Los 20

aminoácidos diferentes son esterificados en el citosol con sus correspondientes ARNt por las aminoacil-ARNt sintetasas. Esta reacción consigue dos objetivos: (1) la activación de un aminoácido para formar un enlace peptídico y (2) la unión del aminoácido a un ARNt adaptador que asegura la colocación apropiada del aminoácido en una cadena polipeptídica en crecimiento. 

Fase 2: Inicio

El ARNm se une a la menor de las dos subunidades ribosómicas y al aminoacilARNt iniciador. La subunidad ribo´somica mayor se une a continuación para formar el complejo de inicio. El aminoacil-ARNt iniciador se aparea con el codón AUG del ARNm que señala el principio del polipéptido. Este proceso que requiere GTP, es promovido por proteínas citosólicas específicas denominadas factores de iniciación. La síntesis de proteínas empieza en el extremo aminio-terminal y avanza por adición de sucesivos aminoácidos hacia el extremo carboxilo-terminal del polipéptido. Todos los organismos tienen dos ARNt para la metionina. Uno es exclusivo para cuando el AUG es el codón de inicio de la síntesis. El segundo se utiliza para codificar la metionina cuando se encuentra en una posición interna. En las células eucariotas todos los polipéptidos sintetizados por los ribosomas citosólicos empiezan con un residuo de Met. El inicio de la síntesis requiere: (1) La subunidad ribosómica 30S (2) El ARNm que codifica el polipéptido que se ha de sintetizar (3) El Met.ARNt iniciador (4) Un conjunto de tres proteínas denominadas factores de inicio (5) GTP (6) La subunidad ribosómica 50S (7) Mg2+ 

Fase 3: Elongación

La unión covalente de sucesivas unidades de aminoácidos, transportada cada una al ribosoma y posicionada correctamente por su ARNt, que se aparea con su correspondiente codón en el ARNm. La elongación requiere proteínas citosólicas denominadas factores de elongación. La fijación de los aminoacil-ARNt entrantes y el desplazamiento de los ribosomas a lo largo del ARNm están facilitados por la hidrólisis de GTP a medida que los residuos son añadidos al polipéptido en crecimiento. Se forma el enlace peptídico, la enzima que cataliza es la peptidil transferasa.

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Fase 4: Terminación y liberación

La finalización de la cadena polipeptídica está señalada por un codón de terminación del ARNm. A continuación la cadena polipeptidica nueva se desprende del ribosoma con ayuda de proteínas denominadas factores de liberación. La elongación continua hasta que el ribosoma añade el último aminoácido codificado por el ARNm. La terminación está señalada por uno de los tres codones de terminación: UAA, UAG, UGA. 

Fase 5: Plegamiento y modificación postraducional

Para adoptar su forma biológicamente activa, el polipéptido nuevo ha de plegarse en su conformación tridimensional adecuada.

DESTINO DE LAS PROTEÍNAS Las proteínas destinadas a la secreción, la integración en la membrana plasmática o la inclusión en los lisosomas comparten, generalmente, los primeros pasos de una ruta de transporte que empieza en el retículo endoplasmático. Las proteínas destinadas a las mitocondrias, los cloroplastos o el núcleo utilizan tres mecanismos distintos, mientras que las proteínas destinadas al citosol simplemente permanecen en el lugar donde has sido sintetizadas. El elemento más importante en muchas de estas rutas de destino es una corta secuencia de aminoácidos denominada secuencia señal. La secuencia señal dirige una proteína hacia su localización apropiada en la célula. 

En las proteínas destinadas a las mitocondrias, los cloroplastos o el RE, la secuencia señal se encuentra en el extremo amino-terminal del polipéptido recién sintetizado.

Un mecanismo de direccionamiento utiliza señales peptídicas que se encuentran generalmente en el extremo amino de las proteínas recién sintetizadas. En las células eucariotas, una clase de estas secuencias señal es reconocida y unida por un complejo proteína-ARN de gran tamaño denominado partícula de reconocimiento de la señal (SRP). La SRP se une a la secuencia señal tan pronto ésta aparece en el ribosoma, transfiriendo el ribosoma entero y el polipéptido incompleto al retículo endoplasmático. Los polipétidos con estas secuencias señal se trasladan a la luz del retículo endoplasmático a medida que son sintetizadas; allí pueden ser modificados y transportados al complejo de Golgi para, a continuación, ser clasificados y enviados a los lisosomas, la membrana plasmática o las vesículas de transporte. Las proteínas destinadas a las mitocondrias y cloroplastos usan una secuencia señal amino-terminal. Otras señales de destino conocidas son los glúcidosy los parches señal. 

Hay fosforilacion de manosa en proteínas destinadas a lisosomas.

Degradación de proteínas. La degradación de proteínas impide la acumulación de proteínas defectuosas o innecesarias y permite el reciclado de aminoácidos. 

La ubiquitina se une covalentemente a proteínas destinadas a la destrucción, a través de una ruta dependiente de ATP, en la que intervienen

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tres enzimas diferentes (E1, E2, E3). El sistema proteolítico dependiente de ATP en las eucariotas es un gran complejo denominado proteasoma. El residuo amino-terminal, que permanece después de eliminar la metionina o de cualquier otra modificación proteolítica del extremo aminoterminal tiene una influencia profunda sobre la vida media de muchas proteínas. La proteólisis dependiente de ubiquitina es importante para la eliminación de las proteínas defectuosas.

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA. La expresión constante de un gen se denomina expresión génica constitutiva. Los niveles celulares de algunos productos génicos aumentan y disminuyen en respuesta a señales moleculares; esto es la expresión génica regulada. La expresión de muchos genes que codifican enzimas de reparación de ADN se inducen mediante niveles elevados de ADN dañado. Por el contrario, los productos génicos que disminuyen de concentración en respuesta a una señal molecular se denominan represibles y el proceso se denomina represión. 

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Los activadores ofrecen un contrapunto molecular a los represres; se unen al ADN y potencian la actividad de la ARN polimerasa en el promotor – Regulación positiva. Algunos activadores eucarióticos se unen a sitios del ADN denominados potenciadores que están distantes del promotor, influyendo en la tasa de transcripción en un promotor que puede estar localizado a miles de pares de bases de distancia. La mayoría de los genes procarióticos se regulan en unidades denominadas operones. El grupo de genes y el promotor, más secuencias adicionales que funcionan conjuntamente en la regulación, se denomina operón. Operador: Una secuencia regulatoria adyacente determina si se transcribe o no....