Mecanismos Celulares Clave: Transporte Activo, Ingeniería Genética y Transcripción
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Transporte Activo
Se realiza en contra de gradiente y con consumo de energía metabólica.
Las proteínas transportadoras que intervienen se denominan bombas, siendo las más importantes las que transportan los cationes sodio, potasio, calcio y protones.
Bomba de Na+-K+
La mayoría de las células animales tienen una alta concentración de K+ y una baja concentración de Na+ con respecto al medio externo. Estos gradientes se generan por la llamada bomba de Na+-K+, debido a que el movimiento de ambos iones se produce simultáneamente. Se bombean tres Na+ hacia el exterior y dos K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. La bomba de Na+-K+ tiene actividad enzimática.
El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho, todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen (y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.
Funciones principales de la bomba de Na+-K+:
- Controla el volumen celular.
- Por otra parte, la energía potencial almacenada en el gradiente de Na+-K+ generado por la bomba:
- Permite que las células nerviosas y musculares sean eléctricamente excitables.
- Impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos hacia el interior de algunas células.
Etapas de Ingeniería Genética
- Localizar el gen que se desea transferir (transgén); en este caso, el gen humano de la insulina, situado en el cromosoma 11.
- Aislar el gen; para ello, se utilizan enzimas que cortan el ADN por lugares precisos, "tijeras moleculares".
- Insertar el gen en otro ADN que actúa como vehículo o vector. El ADN resultante es un ADN recombinante o recombinado.
- Introducir el ADN recombinado en una célula receptora, en este caso en una bacteria que recibe el ADN recombinado formando parte de un plásmido.
- Confirmar que la célula receptora es capaz de traducir el mensaje contenido en el transgén y fabricar la proteína correspondiente, la insulina.
- Clonar el gen, para lo que se deja que las bacterias se multipliquen y de esta forma se consigue obtener una gran cantidad de insulina.
Transcripción en Eucariotas
Existen tres tipos de RNA polimerasa: I, II y III. La RNA polimerasa I se encarga de transcribir los genes de la mayoría de los RNA ribosomales (rRNA). La polimerasa II sintetiza mRNA y la polimerasa III transcribe los genes del tRNA y de un RNA ribosomal, el denominado 5S.
Los tres tipos de RNA polimerasa actúan procesivamente, tal como ocurre en procariotas. También son diferentes los promotores de los distintos tipos de genes y los complejos de iniciación que se tienen que formar, en los que participa la correspondiente RNA polimerasa y diversos factores proteicos.
En los procariotas es muy frecuente que una sola molécula de mRNA lleve información para la síntesis de varias proteínas (mRNA policistrónico). En eucariotas, cada mRNA lleva información para una sola proteína.
El mRNA transcrito inicialmente en las células eucarióticas debe procesarse hasta llegar al mRNA maduro. Antes de la traducción, los intrones deben eliminarse. Para ello, se combinan con unas proteínas que hacen que el intrón adopte una forma de bucle. Después, se escinde enzimáticamente el RNA y se suelda de nuevo.