Tema 5, ribosomas PDF

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ALEJANDRA DÍAZ DE AGUINAGA

: Los ribosomas son complejos supramoleculares no membranosos, estos se encuentran formados en un 65% por RNA y un 35% de proteínas, su función es la síntesis de proteínas, y su ensamblaje se lleva a cabo en el nucléolo. Podemos encontrarlos en diversos lugares de la célula; libres en el citoplasma, asociados al retículo endoplasmático, y en el interior de orgánulos como las mitocondrias y cloroplastos. Se componen por una unidad grande y una subunidad pequeña, que salen del nucleolo por separado. Esta subunidad grande y pequeña posee sitios de unión para el ARN mensajero y el ARN transferencia. Cuando la subunidad pequeña recluta al ARN mensajero, ensamblándose con los codones de éste, se une a la subunidad grande en la que los anticodones del ARNm se aparean con los anticodones del ARNt, iniciando así, la síntesis de la cadena polipeptídica. Sin embargo, en ARNm no es exclusivo para un solo ribosoma, sino que este ARNm, puede unirse a la vez a otro ribosoma entrando por el extremo 5’-3’, e ir sintetizando la misma proteína. Poseen una estructura muy conservada entre procariotas y eucariotas, teniendo un tamaño de 20nm. Se llama “S” a la velocidad que sedimentan los ribosomas en un proceso de centrifugación, ésta es una medida de la densidad llamada Sverded

1. LOS RIBOSOMAS EUCARIOTAS Y PROCARIOTAS En la célula procariota, los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 70S. Éstos, contienen un 66% de RNA ribosomal. Este, se divide en dos subunidades de de distinto tamaño. La Subunidad mayor posee un coeficiente de sedimentación (S), de 50S. Posee dos tipos de ARNr, 5S y 23S, posee 31 proteínas. Por el contrario, la subunidad menor posee un coeficiente de sedimentación es 30S. Sólo tiene una molécula de ARNr, 16S y contiene 21 proteínas. En la célula eucariota, los ribosomas tienen un coef. De sedimentación de 80S. Contienen un 60% de

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ARNr y un 40% de proteínas. Al igual que en células procariotas, sus subunidades se dividen por tamaño. La subunidad mayor posee un coeficiente de sedimentación es de 60S. posee tres tipos de ARNr: 5S,28S y 5,8S, y se compone por 49 proteínas las cuales no están en la subunidad menor. El coeficiente de sedimentación de la subunidad menor es de 40S. Tiene una sola molécula de ARNr 18S, contiene 33 proteína. En función del organismo, esta molécula de RNA puede presentar diversas variaciones. PORCENTAJE RNA PORCENTAJE PROTEÍNA RNAr SUBUNIDAD GRANDE RNAr SUBUNIDAD PEQUEÑA

PROCARIOTA 66% 34%

EUCARIOTA 60% 40%

Dos tipos

Tres tipos

Un tipo

Un tipo

2. TRADUCCIÓN Y SÍNTESIS DE PROTEÍNAS En el ribosoma, los aminoácidos se unen en una secuencia específica la cual se encuentra determinada por los codones, una sucesión de tres bases consecutivas, de una cadena de RNA mensajero. Es por tanto el ribosoma quien realiza la traducción de la información contenida en el RNA mensajero a una cadena polipeptídica. Es pues, la biosíntesis de proteínas, el proceso anabólico mediante el cual se sintetizan las proteínas. El proceso en cuestión cuenta con dos VELOCIDADES EN etapas; la traducción del RNA mensajero, en el cual, los FUNCIÓN DEL TIPO DE aminoácidos de la cadena polipeptídica son ordenados de RIBOSOMA manera precisa a partir de la secuencia dictada por el PROCARIOTA 20 aa/s DNA, y, en segundo lugar, las modificaciones EUCARIOTA 2 aa/s postraduccionales que sufre la cadena polipeptídica hasta alcanzar su estado funcional. COMPONENTES DEL EQUIPO DE TRADUCCIÓN: El ARNm, transmite la información genética almacenada en el ADN mediante el proceso de transcripción: donde secuencias específicas de ADN (las que codifica para una cierta proteína) Los aminoácidos, los cuales componen las proteínas, se unen a los ARNt, que los lleva a los ribosomas. Estos aminoácidos, serán encadenados uno tras otro. Esta unión aminoácido-ARNt, se cataliza mediante la enzima aminoacil-ARNtsintetasa, este proceso supone un gasto energético, es decir, ATP Los ribosomas, son los encargados de la síntesis proteica. Se encargan de unir los aminoácidos

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transportados por la ARNt siguiendo la secuencia de codones del ARNm. EL PROCESO DE TRADUCCIÓN: La traducción se divide generalmente en tres etapas: iniciación, elongación y terminación. La cadena polipeptídica va creciendo a medida que se le añaden sucesivos aminoácidos. Cuando el ribosoma se encuentra con un codón de terminación, el polipéptido se libera y el ribosoma se disocia. El proceso se lleva a cabo en cinco pasos:

1. El ARNm se une con la subunidad pequeña del ribosoma. Mientras que el ARNt se convierte en ARNt iniciador mediante la unión de una metionina. Esta reacción es asistida por la enzima aminoacil-ARNt- sintetasa. Una vez que se forma el aRNt iniciador, este se sitúa en el sitio P de la subunidad pequeña del ribosoma. Y entonces,cuando interaccionan el codón de iniciación de ARNm con el anticodoón de el ARNt, es cuando se forma el complejo ribosomal activo (subunidad grande y subunidad pequeña). 2. Una vez que tenemos el sitio A vacío, el ribosoma se orienta de tal modo que pueda avanzar a lo largo de la molécula de ARNm en dirección 5’→3’.

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Entra un tRNa aminoacil que interacciona con el segundo codón de la molécula de ARNm, el cual determina cual es el posterior aminoácido que debe unirse. 3. Cuando los sitios P y A se encuentran ocupados, la enzima peptidil transferasa, cataliza la formación del enlace peptídico entre los dos aminoácidos. El dipéptido queda unido al ARNt que ocupa el sitio A, de manera que el ARNt del sitio P, sale del ribosoma para ser utilizado. 4. El ARNt que se encuentra en el sitio A, el que posee la cadena peptídica unida, se desplaza al sitio P que se encuentra vacío. De nuevo, el ribosoma se desplaza en el ARNm tres nucleótidos, y entra el AminoacilARNt al sitio A, cuyo anticodón, interacciona con el codón del ARNm, el cual determina qué aminoácido es el siguiente en la cadena polipeptídica. Entra este aminoácido, la cadena polipeptídica del sitio P, se enlaza a este aminoácido, quedando unida al ARNt del sitio A. Como el ARNt del sitio P se encuentra libre, se desprende. Repitiéndose los pasos 2, 3 y 4 sucesivamente. 5. La síntesis continua hasta que el ribosoma, encuentra un codón que señala el final de la cadena polipeptídica, codones de terminación o codones stop. Cuando uno de 4estos codones ocupa el sitio A del ribosoma, no hay ningún ARNt que interactúe con él. Sino que lo hacen unas proteínas denominadas factores de liberación. Estos factores, provocan la liberación de la cadena polipeptídica del ribosoma, y como consecuencia, la disociación del complejo ribosomal activo. LOS POLIRRIBOSOMAS: Un polisoma o polirribosoma es un conjuto de ribosomas asociados a una molécula de ARNm para realizar la traducción simultánea de una misma proteína. A partir de una molécula de ARNm, se sintetizan más de una cadena polipeptídica al mismo tiempo. Cuando el ribosoma se transloca a lo largo de ARNm, el codón de inicio queda libre, uniéndose otro ribosoma que inicia la traducción. Una vez que un ribosoma se aleja de un sitio de iniciación, otro puede unirse para iniciar la síntesis de una cadena. Por tanto, a pesar de traducir la misma secuencia, cada ribosoma se encuentra sintetizando un punto diferente de la proteína.

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EL PLEGAMIENTO ASISTIDO POR CHAPERONAS: Las chaperonas son un conjunto de proteínas presentes en las células cuya función es ayudar al plegamiento de proteínas recién formadas. -CHAPERONAS (HSP70): Se denominan proteínas de choque térmico. Éstas están implicadas en el plegamiento de las proteínas. Las chaperonas, son necesarias para el correcto desarrollo de la fisiología ceular. Estas chaperonas reconocen a la cadena polipeptídica conforme sale de ella. Se une a ella y la mantiene desplegada, impidiendo su agregación y pérdida de funcionalidad, hasta que se sintetiza del todo y posteriormente, la ayuda a plegarse correctamente. -CHAPERONINAS (HSP60): Cuando una proteína se encuentra mal plegada, la chaperonina, la capta y la pliega correctamente.

3. PRODUCCIÓN DE RIBOSOMAS EN LA CÉLULA Los ribosomas se generan en el nucléolo, el RNA ribosómico se encuentran codificados por genes del núcleo, concretamente en el núcleolo. Dentro del nucleo se encuentran muchas copias de los genes que codifican para el RNA ribosómico, de manera que estos son transcritos rápidamente, dando en primer lugar un precursor del RNAr. Las proteínas que constituyen el ribosoma son sintetizadas en el citoplasma, aunque los genes que las codifican se encuentran situadas en el nucléolo. Una vez se han sintetizado las proteínas, éstas se dirigen hacia el núcleo de la célula, donde se unen al RNA ribosómico, formando la subunidad mayor y menor en el nucléolo, las cuales salen por separadas hacia el citoplasma.

4. EL PROTEASOMA Existe un equilibrio entre la degradación y la síntesis proteica. La degradación proteica la lleva a cabo el proteosoma. Se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma. El proteosoma degrada proteínas mal plegadas, desnaturalizada, presentando alguna anomalía que no puede ser reparada o proteínas que deben desaparecer una vez llevada a cabo su función específica, por

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ejemplo, hay proteínas del ciclo celular que deben de ser eliminadas cuando ya han sido utilizada. El proteosoma se encarga de degradar las proteínas endógenas y se encuentra tanto en el núcleo como en el citoplasma, aproximadamente, un tercio de las proteínas de nueva síntesis han de ser degradadas. Su centro catalítico se encuentra orientado hacia el interior, y decimos que es un complejo multienzimático debido a la abundancia de proteasas que se encuentran en él. Para que el proteosoma reconozca la proteína, ésta debe estar marcada por la ubiquitina (mínimo 4). EL MARCAJE CON UBIQUITINA: La unión de la ubiquitina a los sustratos, la realizan una serie de enzimas. El sustrato debe llevar una cadena de poliubiquitina. E1: Es una enzima activadora de la ubiquitina E2+E3: Es una ligasa de la ubiquitina.

LA UBIQUITINA El descubrimiento del marcaje de proteínas con ubiquitina fue descubierto por tres científicos que recibieron el nobel por ello. La ubiquitina es un polipéptido compuesto por 76 aminoácidos altamente conservados. Para que una proteína sea degradada por el proteasoma, se ha de unir de forma covalente a al menos tres moléculas de ubiquitina

La primera enzima activa la ubiquitina gastando ATP, esta ubiquitina activada pasa a la segunda enzima la cual se asocia con la tercera, que se encuentra unida a la proteína, y juntas actúan procediendo al marcaje. La degradación de proteínas es una manera de regulación de los niveles de ésta dentro de la célula, siendo causa de enfermedades el déficit o exceso de degradación de proteínas. Esto se debe a que cuando no hay degradación suficiente, pueden aparecer proteínas oncogénicas, lo que induce al cáncer. Y si hay una degradación excesiva, pueden eliminarse las proteínas supresoras de tumores, lo cual puede inducir al igual cáncer.

5. LA SECUENCIA SEÑAL Las proteínas sintetizadas en los ribosomas pueden tener como destino numerosos orgánulos diferentes, como el núcleo, la mitocondria, etc. Sin embargo, ¿qué es lo que determina ese destino y no otro? El destino de una proteína se determina mediante la secuencia señal, la cual varía en función del destino. Esta secuencia se encuentra generalmente en el extremo amino, pero también pueden encontrarse dentro de la cadena, o regiones señales, donde la secuencia se encuentra partida dentro de la cadena polipeptídica, pero que, al plegarse, forma una región en la que todos estos fragmentos se encuentran próximos....