LENGUAJE DE PROTENAS

Desde las instrucciones de construccin a la implementacin, el mensaje codificado en el DNA sigue una ruta predecible.Primero, el DNA proporciona el molde para la transcripcin del mensaje en RNA.El RNA sale del ncleo, va al citoplasma para proporcionar los planes de construccin para las protenas.

Todas las cosas vivientes estn hechas de protenas , largas cadenas de aminocidos, llamados polipptidos, que se pliegan en formas complejas y se enganchan en formas innovadoras.Las protenas tienen la capacidad de organizar otros componentes, como azcares, grasas, agua, minerales.

Todas las caractersticas fsicas (el fenotipo) del cuerpo estn hechas de miles de diferentes protenas.Las protenas llevan a cabo todas las funciones que el organismo necesita como la respiracin, digestin y la eliminacin.Cuando Watson y Crick descubrieron que el DNA est compuesto de dos hebras con 4 bases, la principal pregunta que tuvieron que enfrentar fue: Cmo nicamente 4 bases pueden contener suficiente informacin para fenotipos tan complejos?

Los fenotipos complejos (estructura sea, color de ojos, la capacidad para digerir alimento condimentado) son el resultado de la combinacin de protenas.

El cdigo gentico proporciona las instrucciones para construir estas protenas.

Contienen largas cadenas de aminocidos.Se conocen 20 aminocidos que se encuentran unidos en varias combinaciones para formar los polipptidosLa longitud de los polipptidos vara de 50 a 1000 aminocidos.Debido a que las cadenas de aminocidos son con frecuencia mayores a 100 aa, la variedad de combinaciones es muy alta.Un polipptido de 5 aminocidos tiene 3200000 combinaciones.

Si el cdigo gentico se leyera considerando una base = un aminocido, no habra suficientes bases para 20 aminocidos.Es obvio que el cdigo debera leerse con mltiples bases para completar los 20 aa.Un cdigo de dos bases tampoco funciona porque slo producen 16 combinaciones. 42=16

Un cdigo gentico de 3 bases dara 64 combinaciones 43=64.Si slo son 20 aminocidos, y el cdigo se lee en tripletes, entonces tiene mucha redundancia (degenerado).Cdigo gentico degenerado: Forma sofisticada de decir mucha informacin. El cdigo es muy flexible y tolera algunos errores.

Triplete, las bases se leen de tres en tres.Degenerado, 18 de los 20 aminocidos se especifican por dos o ms codones.Ordenado, cada codn se lee en una forma y en una direccin.Casi universal, cada organismo en la tierra interpreta el lenguaje del cdigo en exactamente la misma forma.

Slo 61 de los 64 codones se usan para especificar los 20 aa encontrados en las protenas.Los 3 codones restantes significan detener, indican al ribosoma que cese la traduccin.El codn que indica a los ribosomas que el RNAm est maduro y listo para la traduccin el codn de iniciacin- codifica para la metionina (en una forma especial).

Para la mayora de los aminocidos, la lectura alternativa slo vara en una base, la tercera base del codn.Leucina: Cuatro de las lecturas empiezan con CU.Esta flexibilidad en la tercera posicin del codn se le conoce como tambaleo (titubeo).La tercera base del RNAm puede tambalearse sin que cambie su significado del codn y por lo tanto, del aminocido para el que codifica.

Cdigo genticoHiptesis del tambaleo (Crick): El apareamiento de la 3 base del codn no es rgido

El tambaleo es posible por la forma en que el RNAt y el RNAm se aparean durante la traduccin.Las primeras dos bases del RNAm y sus complementarias en el RNAt deben acoplarse correctamente. Sin embargo, la tercera base del RNAt puede romper la regla, permitiendo la unin con las bases del RNAm diferentes a las usuales.

La violacin a la regla de complementariedad o tambaleo permite, que diferentes lecturas codifiquen para el mismo aminocido.Algunos codones, como el de terminacin UGA, tiene solo un significado. El tambaleo en este codn cambia el significado de terminacin a cistena (UGU o UGC) o triptofano (UGG).

Cdigo gentico

A U G C G A G U C U U G C A G . . .

A U G C G A G U C U U G C A G. . .

CDIGO GENTICO: Marcos de LecturaEl primer codn de la secuencia establece el marco de lectura, en el que empieza un nuevo codn cada tres residuos nucleotdicos. En este esquema existen tres marcos de lectura posiblesAAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (1er. marco)AAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (2do. marco)AAUCCGGACUUACGUUAACGGUACAGUAC (3er. marco)Una vez establecido el marco de lectura, los codones se traducen ordenadamente sin solapamiento ni puntuacin hasta que se encuentra un codn de terminacin. Los otros dos marcos de lectura posibles dentro de un gen normalmente no contienen informacin gentica til, pero hay excepciones. En algunos virus la misma secuencia produce dos protenas distintas al utilizar diferentes marcos de lectura.

Es el proceso de convertir informacin de un lenguaje a otro. En este caso, el lenguaje gentico del cido nucleico a la protena.Se lleva a cabo en el citoplasma de la clula, con los siguientes requerimientos:RibosomasCdigo gentico (mensaje en el RNAm)AminocidosRNAt

Ribosoma

1. Un ribosoma(subunidad menor) reconoce un RNAm y lo intercepta en su extremo 5. El ribosoma rpidamente adsorbe y escrutiniza el RNAm buscando los codones que forman las palabras del cdigo gentico empezando con el codn de iniciacin.

Procariotas

El elemento Shine-Delgarno se encuentra en el extremo 5' del codn iniciador AUG en mRNAs policistrnicos de procariotas. El elementos es complementario a las secuencias presente cerca del extremo 3' del rRNA 16S del ribosoma procaritico.

2. Los RNAt proporcionan los aminocidos dictados por cada codn cuando el ribosoma lee las instrucciones. La cadena polipeptdica se ensambla gracias a la accin del ribosoma y varias protenas.

tRNA

3. El ribosoma contina ensamblando la cadena polipeptdica hasta que alcanza el codn de terminacin. La cadena completa de polipptido se libera de los ribosomas. sta es modificada posteriormente para formar la protena madura.

La molcula de RNAt debe enganchar al aminocido correcto en un proceso llamado cargaLa subunidad menor del ribosoma se ensambla en el codn de iniciacin del RNAm

Los dos elementos claves del RNAt son:Anticodn: Una secuencia de tres bases en uno de los bucles de RNAt, complementarias a uno de los codones de RNAm.Brazo aceptor: La cola monocatenaria del RNAt, donde el aminocido se une al RNAt.Cada clula contiene entre 30 a 50 diferentes molculas de RNAt.Cada aminocido tiene su propio RNAt, pero algunos aminocidos pueden acarrearse por ms de un RNAt. Estos RNAt son conocidos como RNAt isoaceptores.

Como cualquier batera, los RNAt requieren cargarse para que puedan funcionar.Las enzimas que participan en la carga de los RNAt se conocen como aminoacil RNAt sintetasas.Existen 20 sintetasas, una para cada aminocido especificada por los codones del RNAm.

La aminoacil RNAt sintetasa reconoce las secuencias de bases en el anticodn del RNAt que anuncia que aminocido llevar ese RNAt en particular.Cuando la aminoacil RNAt sintetasa encuentra la molcula de RNA que le corresponde a su aminocido, la sintetasa une el aminocido al RNAt a su brazo aceptor. (carga)

Las sintetasas realizan lecturas de prueba para asegurarse de que cada aminocido est unido con el RNAt apropiado.Este tipo de lectura garantiza que los errores en la carga sean extremadamente raros en la traduccin. Con el aminocido unido al RNAt (cargado), se inicia el viaje hacia los ribosomas.

Los ribosomas consisten de dos partes llamadas subunidades, y las subunidades tienen dos tamaos conocidos como subunidad grande y subunidad pequea.Las dos subunidades (juntas o separadas) flotan en el citoplasma hasta que inicia la traduccin.A diferencia de los RNAt, que se acoplan con codones especficos del RNAm, los ribosomas son completamente flexibles y pueden trabajar con cualquier RNAm que encuentren.

Cuando se encuentran totalmente ensamblados, cada ribosomas tiene dos sitios y una ranura:Sitio A (sitio aceptor): Donde la molcula de RNAt inserta sus brazos anticodn para acoplarse con el codn de la molcula de RNAt.Sitio P (sitio peptidil): Donde los aminocidos se enganchan usando enlaces peptdicos.Ranura de salida : Donde los RNAt son liberados del ribosoma despus de que sus aminocidos forman parte de la cadena polipeptdica creciente.

Antes de que inicie la traduccin, la subunidad pequea del ribosoma reconoce y se une al extremo cap 5 del RNAm con la ayuda de protenas llamadas factores de iniciacinLa subunidad pequea se desliza a lo largo del RNAm hasta que alcanza el codn de iniciacin (AUG).

El sitio P de la subunidad pequea se alinea con el codn de iniciacin, y la subunidad pequea se junta con el RNAt que acarrea metionina (UAC), el aminocido que se acopla con el codn de iniciacin.El RNAt de iniciacin, acarrea una versin especial de la metionina llamada fMet (N-formilmetionina).

La fMet es el nico aminocido que puede iniciar la cadena polipeptdica porque slo l puede ingresar al sitio P sin pasar por el A.El RNAt utiliza su anticodn, complementario al codn en el RNAm para engancharlo.La subunidad grande del ribosoma se junta a la subunidad pequea para iniciar el proceso de unir todos los aminocidos especificados en el RNAm (formacin de la protena).

El ribosoma requiere al RNAt que acarrea el aminocido especificado por el codn que se encuentra en el sitio A. El RNAt apropiadamente cargado inserta su brazo anticodn en el sitio A.Las enzimas unen los dos aminocidos fijados a los brazos aceptores de los RNAt en los sitios P y A.

3. Tan pronto como los aminocidos se unen, el ribosoma se desliza al siguiente codn del RNAm. El RNAt que se encuentra en el sitio P ahora pasa a la ranura de salida, y dado que ya no est cargado con aminocido, se libera del ribosoma.4. El sitio A se desocupa, y el sitio P se ocupa por el RNAt que contiene su propio aminocido ms el aminocido del RNAt precedente.5. El proceso de movimiento de un codn al siguiente se llama translocacin.

El ribosoma contina deslizndose a lo largo del RNAm con direccin 5 a 3.La cadena polipeptdica creciente siempre est unida al RNAt que se encuentra situado en el sitio P.El sitio A se abre una y otra vez para aceptar el siguiente RNAt cargado complementario al codn.

El proceso llega a su fin cuando los ribosomas encuentran uno de los tres codones que especifican detenerse (stop)

No hay RNAt que se acoplen con los codones de terminacin, as que cuando el ribosoma lee detenerse, no entra ningn RNAt al sitio A.En este punto, un RNAt se posiciona en el sitio P con la nueva cadena polipeptdica unida a l por el aminocido propio del ltimo RNAt.

Los factores de liberacin se mueven y unen al ribosoma; uno de los factores de liberacin reconoce al codn de terminacin y desata la reaccin que libera la cadena polipeptdica del ltimo RNAt.El ribosoma se desmonta, liberando el ltimo RNAt del sitio P.

Las subunidades ribosomales se encuentran ahora libres para encontrar otro RNAm e iniciar nuevamente el proceso de traduccin.Los RNAt se recargan con aminocidos nuevos y pueden utilizarse una y otra vez.Una vez libres, las cadenas polipeptdicas asumen sus formas nicas y algunas veces se unen con otros polipptidos para llevar a cabo su funcin.

Los RNAm pueden traducirse ms de una vez, y de hecho, pueden traducirse por ms de un ribosoma al mismo tiempoTan pronto como el codn de iniciacin emerge del ribosoma despus de la iniciacin de la traduccin, otro ribosoma puede reconocer el cap 5 del RNAm se une e inicia la traduccin.

Aparte del agua, las sustancia ms comunes en el organismo son las protenas.La clave del funcionamiento de las protenas es su forma; pueden construirse de ms de una cadena polipeptdica que se pliegan y enganchan.La forma en que las protenas se juntan y pliegan depende de su secuencia de aminocidos

Cada aminocido en una cadena polipeptdica comparte varias caractersticas.Un grupo amino positivamente cargadoUn grupo carboxilo negativamente cargado unido al mismo carbono que el grupo amino.Una combinacin nica de tomos que forman las ramas y anillos llamados grupos radicales, que establecen la diferencia entre los 20 aminocidos especificados por el cdigo gentico

Los aminocidos pueden ser ms o menos hidroflicos (o ms o menos hidrofbicos), pueden estar cargados positiva o negativamente.Debido a sus afinidades diferenciales, los grupos radicales repelen o atraen grupos vecinos, este comportamiento dirige el plegamiento y da a la protena su forma.

Las protenas se pliegan en formas complejas, estos arreglos son el resultado tanto de atracciones espontneas entre grupos radicales como de ciertas regiones en la cadena polipeptdica que forman espirales (tambin llamadas hlices).Las espirales pueden ondear de un lado para otro para formar lminas.Las espirales y lminas constituyen la estructura secundaria

Las protenas frecuentemente sufren modificaciones postraduccionales y pueden engancharse con otros grupos qumicos y metales.En un proceso similar a la modificacin postranscripcional del RNAm, las protenas pueden cortarse y empalmarse.Algunas modificaciones proteicas dan como resultado plegamientos naturales, torceduras y curvaturas, pero algunas otras veces, las protenas requieren ayuda para llegar a tener su conformacin correcta, para esto estn las chaperonas

Las chaperonas son molculas que moldean las protenas como si fueran cirujanos plsticos.Las chaperonas jalan y empujan las cadenas polipeptdicas hasta que los grupos radicales apropiados se encuentran lo suficientemente cerca para formar enlaces qumicos. Este tipo de plegamiento se llama estructura terciaria.

Cuando dos o ms cadenas polipeptdicas se enganchan para formar una sola protena, adquieren su estructura cuaternaria

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