Mecanismos de la Traducción Genética: Síntesis de Proteínas en el Ribosoma

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El Ribosoma: Estructura y Sitios de Unión

En el ribosoma se distinguen tres lugares diferentes de unión para el ARN de transferencia (ARNt):

  • Sitio P (Peptidil): Donde se sitúa la cadena polipeptídica en formación.
  • Sitio A (Aminoacil): Donde entran los aminoácidos (aa) que se van a unir a la cadena proteica.
  • Sitio E (Exit): Donde se sitúa el ARNt antes de salir del ribosoma.

Función y Estructura del ARN de Transferencia (ARNt)

Los ARNt son los encargados de transportar los aminoácidos hasta el ribosoma e incorporarlos a las proteínas en formación, según indica la secuencia de bases del ARN mensajero (ARNm). Existen más de 20 tipos diferentes de ARNt.

Zonas Clave del ARNt

  • El Anticodón: Formado por tres bases nitrogenadas que son complementarias con las que forman un codón del ARNm. Así, cada tipo de ARNt reconoce un codón específico del ARNm.
  • El Extremo 3´: Lugar al que se une el aminoácido que corresponde al codón reconocido por ese ARNt.

Activación de los Aminoácidos (Carga del ARNt)

La activación consiste en la unión de un aminoácido con el ARNt que le corresponde. En este proceso interviene la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa, que da lugar a un complejo denominado aminoacil-ARNt.

La reacción requiere energía, la cual es aportada por la molécula de ATP. La unión del aminoácido y su ARNt se realiza entre el grupo carboxilo del aminoácido y el grupo –OH del extremo 3´del ARNt.

Fases de la Traducción: Síntesis de Proteínas

1. Iniciación de la Cadena Polipeptídica

La síntesis se inicia cuando la subunidad pequeña del ribosoma y el ARNm se unen en un punto localizado cerca del codón AUG, que es el codón iniciador y marca el inicio de la proteína.

A continuación, entra en el sitio P del ribosoma el primer aminoacil-ARNt, aquel cuyo anticodón está formado por tres bases complementarias a las del codón iniciador. Este primer ARNt lleva unido el aminoácido:

  • En procariontes: N-formilmetionina.
  • En eucariontes: Metionina.

La subunidad pequeña del ribosoma, el ARNm y el primer aminoacil-ARNt forman el complejo de iniciación, al que después se une la subunidad grande del ribosoma.

2. Elongación de la Cadena Polipeptídica

La elongación consiste en el alargamiento de la cadena proteica y se desarrolla en ciclos:

  1. Un segundo aminoacil-ARNt entra en el ribosoma y ocupa el sitio A, que se halla libre.
  2. Se produce la formación de un enlace peptídico entre el aminoácido que ocupa el sitio P y el nuevo aminoácido que ocupa el sitio A.

La reacción de formación del nuevo enlace peptídico está catalizada por la enzima peptidil-transferasa, cuya actividad catalítica reside en el ARN que forma parte de la subunidad grande (ribozima).

Como consecuencia de la formación de este enlace, el segundo ARNt queda unido por un extremo al dipéptido formado, y por el otro, a su codón complementario.

Translocación

A continuación, se produce la translocación del ribosoma. Esto implica el desplazamiento del ribosoma a lo largo del ARNm en sentido 5' → 3'. Como este desplazamiento es exactamente de 3 bases (un codón):

  • El primer ARNt abandona el ribosoma por el sitio E.
  • El peptidil-ARNt pasa a ocupar el sitio P.
  • El sitio A queda libre.

En estas condiciones, otro aminoacil-ARNt se puede incorporar al sitio A, de manera que el proceso de alargamiento de la cadena proteica puede continuar.

3. Terminación de la Traducción

La terminación tiene lugar cuando el ribosoma llega a un codón de terminación (stop) en el ARNm, el cual no es reconocido por ningún ARNt, sino por unos factores de liberación.

Estos factores se sitúan en el sitio A y hacen que la peptidil-transferasa separe la cadena polipeptídica del ARNt.

Una vez completada la traducción, la proteína formada, el ARNm y el ARNt abandonan el ribosoma, el cual se disocia en sus dos subunidades hasta el momento en que se inicie una nueva síntesis.

Traducción Simultánea en Procariontes

En los procariontes, al no haber división entre el núcleo y el citoplasma, la traducción es simultánea a la transcripción: el ARNm comienza a traducirse antes de que termine la transcripción.

Componentes Esenciales para la Traducción

Para que tenga lugar el proceso de traducción o síntesis de proteínas, se necesitan:

  • Ribosomas: Donde se realiza la síntesis proteica. La subunidad pequeña se une al ARNm, mientras que en la subunidad grande se unen los aminoácidos para formar la cadena polipeptídica. Ambas se unen cuando se van a sintetizar proteínas.
  • ARN Mensajero (ARNm): Que lleva la información para sintetizar cada proteína.
  • Aminoácidos: Que son los componentes de las proteínas.
  • ARN de Transferencia (ARNt): Que aporta los aminoácidos en el orden preciso.

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