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TEMA 9 RIBOSOMASRibosomas procariotas y eucariotas Tienen distinta velocidad de sedimentación: procariota 70s y eucariota 80s Ambos están formados por proteínas y ARNr pero son distintos. Ambos están formados por una subunidad grande y otra pequeña: Subunidad grande: Formada por una protuberancia ce...

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TEMA 9 RIBOSOMAS Ribosomas procariotas y eucariotas -

Tienen distinta velocidad de sedimentación: procariota 70s y eucariota 80s Ambos están formados por proteínas y ARNr pero son distintos. Ambos están formados por una subunidad grande y otra pequeña: Subunidad grande: Formada por una protuberancia central, una cresta, un tallo y un valle. Subunidad pequeña: Formada por una cabeza, una hendidura y una plataforma.

PROCARIOTAS (70s) Subunidad pequeña (30s): ARNr de 16s y 21 proteínas. Subunidad grande (50s): ARNr de 23s y 5s y 34 proteínas. EUCARIOTAS (80s) Subunidad pequeña (40s): ARNr de 18s y 30 proteínas (33 en seres humanos) Subunidad grande (60s): ARNr de 28s, 5,8s y 5s y 45 proteínas (49 en seres humanos)

Tipos de ARN y función:

maduración

Regulación de la expresión génica

TIPO DE ARN:

FUNCIÓN:

ARNm

ARN mensajero. Codificante de proteínas.

ARNr

ARN ribosómico. Forma la estructura básica de los ribosomas y cataliza la síntesis de proteínas.

ARNt

ARN transferente. Participa en la síntesis de proteínas como adaptador entre ARNm y aminoácidos.

ARNsn

ARN nuclear pequeño. Maduración del pre-ARNm.

ARNsno

ARN nucleolar pequeño. Maduración del ARNr

ARNsca

ARN de Cajal pequeño. Maduración de ARNsn y ARNsno.

ARNmi

microARN. Bloquea la traducción de algunos ARNm.

ARNsi

ARN pequeño interferente. Dirige la degradación de algunos ARNm.

Otros ARN no codificantes

Actúan en diversos procesos celulares como: - Actividad telomerasa: Genera telómeros en los extremos del ARNm para evitar la pérdida de información genética. - Inactivación de cromosomas X: Las mujeres tienen 2 cromosomas X, por lo que se inactiva uno.

No todos los genes codifican proteínas: no todos los ARN que se transcriben son traducidos a proteínas. Ej. ARNr.

Composición de los ribosomas ARNr: -

-

2/3 de ARNr, que forma la estructura general. 1/3 de proteínas ribosomales, se encuentran en la superficie. Forma más de un 80% del ARN celular. Un 70 % de su estructura es una doble hélice monocatenaria. Tiene bases metiladas (-CH3 ) Funciones estructurales y catalíticas: - No tienen CAP - No tienen poli- A - No codifican proteínas ARNr en la subunidad grande: La ribozima cataliza la formación del enlace peptídico entre aminoácidos en la traducción del ARNm ARNr en la subunidad pequeña: Encajan ARNt con los codones del mensajero y reclutan a la subunidad grande cuando se encuentran con el codón de inicio AUG.

Las subunidades se unen por autoensamblaje secuencial y forman una estructura compacta e hidratada. Los ARNr forman interacciones hidrofóbicas y puentes de hidrógeno.

Regiones Funcionales Subunidad Grande: - 3 sitios de unión a ARNt: - Lugar A (aminoacilo): donde se une el aminoácido. - Lugar P (peptidilo): donde se une el péptido. - Lugar E (Exit): - Peptidil-transferasa: crea los enlaces peptídicos entre los aminoácidos. - GTP-asa: genera energía. - Salida del péptido Subunidad Pequeña: - 1 sitio de unión a ARNm por (5’) con la hendidura. - Ensamblaje

Localización de los ribosomas Se encuentran en todas las células menos en espermatozoides maduros y en menor cantidad en eritrocitos. Según el destino de las proteínas dentro de la célula se encuentran: - En el citoplasma - Unidos a membranas (por la subunidad grande): en la membrana plasmática en procariotas y en el retículo endoplasmático rugoso en eucariotas - En el interior de mitocondrias (Mitorribosomas) - En cloroplastos

Ya sean libres o asociados a membrana. Los podemos encontrar aislados o formando polisomas (polirribosomas). Polisomas Los polisomas/polirribosomas son varios ribosomas que usan el mismo fragmento de ARNm para hacer una síntesis simultánea de la misma proteína. Adoptan una forma de espiral en la que interaccionan la CAP del 5’ y la cola de poli-A del 3’ del ARNm. La proximidad de los extremos del ARNm hace que cuando los ribosomas acaben la síntesis por el extremo 3´del ARNm tengan cerca el extremo 5´ y puedan volver a empezar la traducción usando el mismo ARNm. Esto permite una mayor velocidad de síntesis, estabilidad y protección. Los polisomas están formados por 9-40 ribosomas que se encuentran a 80 nucleótidos de distancia entre sí.

Ribosomas libres Traducen los ARNm que llevan información para la síntesis de proteínas del núcleo, de la mitocondria, del citoplasma, de la cara interna de la membrana plasmática, de los cloroplastos y de los peroxisomas.

Ribosomas unidos a membrana Los ribosomas se unen a la membrana del RER, mediante la subunidad grande. A medida que se sintetiza la proteína, esta va entrando a la luz del RER. Traducen los ARNm que llevan información para la síntesis de proteínas de la cara externa de la membrana plasmática, de los lisosomas y de las vesículas secretoras.

Ribozimas Las ribozimas son ARN con función catalítica. Son menos versátiles que las enzimas. No tienen tantos grupos funcionales diferentes y no poseen iones metálicos en el centro activo. En el caso de las procariotas está el ARNr 23S y en eucariotas el ARNr 28S. Pueden formar puentes de hidrógeno en su centro activo

Fases de la síntesis de proteínas 1. Iniciación: El ribosoma se une al ARNm por el codón de iniciación (AUG). La subunidad pequeña encuentra en el ARNm el codón de inicio y posteriormente se une la subunidad grande. 2. Elongación: Se alarga la cadena polipeptídica por adición sucesiva de aminoácidos. La lectura del ARNm se hace en dirección 5´→3´. 3. Terminación: El ribosoma llega a un codón de terminación (UAA, UAG y UGA), se libera el polipéptido y se disocia el ribosoma.

Fases de la elongación Los ARNt se unen al extremo carboxiterminal de los aminoácidos formando un aminoacil-ARNt y mediante puentes de hidrógeno a los nucleótidos del ARNm. La cadena de aminoácidos crece por el extremo carboxilo-terminal. Se forma un enlace amida/peptídico entre el extremo carboxiterminal del aminoácido anterior con el amino-terminal del nuevo. 1. Aparece un nuevo ARNt en el sitio A , cuyo anticodón es complementario al codón del ARNm. La peptidil-transferasa cataliza la formación de un enlace peptídico entre ambos aminoácidos. La cadena de aminoácidos está unida a este nuevo ARNt. 2. El ribosoma se desplaza 3 nucleótidos más (primero se mueve la subunidad grande y luego la pequeña). El ARNt ahora se encuentra en el sitio P dejando libre el sitio A. 3. Se une un nuevo ARNt con su aminoácido en el sitio A, se forman los enlaces y la cadena pasa a estar unida al ARNt del sitio A. 4. El ribosoma se desplaza de nuevo otros 3 nucleótidos y el ARNt que estaba en el sitio P pasa al sitio E donde se libera, el ARNt que estaba en el sitio A pasa al sitio P y aparece un nuevo ARNt en el sitio A.

Plegamiento y ensamblaje de las proteínas (control de calidad de la síntesis de proteínas) Mientras se está sintetizando la proteína se pliega primero el dominio N-terminal/amino-terminal y luego el C-terminal/carboxilo-terminal. Finalmente el plegamiento se completa cuando la proteína se acaba de sintetizar y se libera. Algunas proteínas sufren un proceso de ensamblaje (unión con otras cadenas polipeptídicas) durante la traducción además del plegamiento. Si solo sufre un plegamiento solo tiene una estructura terciaria. Si también se ensambla tiene una estructura cuaternaria. El plegamiento puede ocurrir de manera espontánea o si ocurre un mal plegamiento o ensamblaje las chaperonas pueden ayudar a corregirlo con gasto de ATP. Si no se corrigen estos errores, las proteínas son marcadas y degradadas por los proteasomas. Si no son degradadas, pueden formar agregados peligrosos.

Inhibidores de la síntesis de proteínas Tienen diferente estructura y función: algunos afectan sólo a procariotas (potencial antibiótico), solo a eucariotas o a ambas. Antibióticos: son producidos por hongos u otras bacterias, inhiben la síntesis en bacterias y son tóxicas. Se pueden unir a distintos sitios de los ribosomas: - Al sitio A en las subunidades pequeñas impidiendo el reconocimiento del codón o la translocación. - A la subunidad grande impidiendo la formación del enlace peptídico por la peptidil-transferasa o la entrada del ARNt. - Al sitio E bloqueando el crecimiento. Se liberan péptidos más cortos de lo normal.

Biogénesis de Ribosomas (Eucariotas) En el par de cromosomas homólogo 1 hay múltiples copias del gen que codifica el ARNr 5S. El gen que codifica el ARNr 45S está presente en 5 pares de cromosomas homólogos (10 cromosomas) con múltiples copias en cada uno: los pares 13, 14, 15, 21 y 22. El número de copias son 400 en genoma diploide y 200 en haploide (gametos). El ARNr 45S (pre-ARNr) se madura para convertirse en 18S, 28S y 5,8S. Gracias a las múltiples copias de estos genes y la capacidad de unirse varias ARN polimerasas al mismo segmento de ADN podemos sintetizar un gran número de proteínas ya que necesitamos muchas.

Nucleolo No tiene membrana En el nucleolo se juntan: - Organizadores nucleolares: son copias seguidas/clúster de genes. Esto ocurre con las copias del 45S que están colocadas en tándem (los clusters están separados por zonas espaciadoras no transcritas). Estos clusters se encuentran cerca de los telómeros de los cromosomas 13, 14, 15, 21 y 22 paterno y materno. También ocurre con el el gen para 5S pero para este hay un único cluster en el cromosoma 1. - Pre-ARN (ARNr 45S) transcrito por la ARN polimerasa I - Ribonucleoproteínas sno (RNPsno): encargado de la maduración (modulación) del ARNr 45S en ARNr 28S, 5,8S y 18S (corta el ARNr 45S para sacar el ARNr 28S, 5,8S y 18S). Están hechas de ARNsno y proteínas unidas al ARN. - ARN 18S, 28S y 5,8S (madurados del 45S) - ARN 5S transcrito por la ARN polimerasa III - Proteínas ribosomales: traducidas desde ARNm transcrito por la ARN polimerasa II - Enzimas relacionadas con el nucleolo - Ribosomas parcialmente ensamblados En el nucleolo ocurre la transcripción y maduración de los ARNr y la formación de subunidades (pre-ensamblaje) y se juntan para formar ribosomas en el citoplasma (ensamblaje).

En microscopio electrónico En el microscopio electrónico durante la transcripción y el ensamblaje en el nucleolo se ven unas formas de lunas. La parte interna de las lunas es el centro fibrilar, los organizadores nucleolares. El componente denso fibrilar de las lunas es el ARNr que se está sintetizando. Los componentes granulares son las subunidades que se están formando.

Nucleolo durante el Ciclo Celular -

Interfase: se unen los pequeños nucleolos hasta que se forma el nucleolo completo. División: el nucleolo se divide en varios pequeños nucleolos y desaparece. - Telofase (al final de la división): Empieza a formarse pequeños nucleolos....