Ribosomas: definición, función y estructura (eucariotas y procariotas)

Ribosomas: definición, función y estructura (eucariotas y procariotas)

Los grandes minoristas en estos días tienen "centros de cumplimiento" para manejar el gran volumen de pedidos en línea que reciben de todo el mundo. Aquí, en estas estructuras tipo almacén, los productos individuales son rastreados, empaquetados y enviados a millones de destinos de la manera más eficiente posible. Las estructuras diminutas llamadas ribosomas son, en efecto, los centros de cumplimiento del mundo celular, reciben pedidos de innumerables productos proteicos del ácido ribonucleico mensajero (mrna) y los ensamblan de manera rápida y eficiente y se dirigen hacia donde se necesitan.

Los ribosomas generalmente se consideran org√°nulos, aunque los puristas de la biolog√≠a molecular a veces se√Īalan que se encuentran en procariotas (la mayor√≠a de los cuales son bacterias), as√≠ como en eucariotas y carecen de una membrana que los separa del interior de la c√©lula, dos rasgos que podr√≠an ser descalificadores. en cualquier caso, tanto las c√©lulas procari√≥ticas como las eucariotas poseen ribosomas, cuya estructura y funci√≥n se encuentran entre las lecciones m√°s fascinantes de la bioqu√≠mica, debido a la cantidad de conceptos fundamentales que destacan la presencia y el comportamiento de los ribosomas.

¬ŅDe qu√© est√°n hechos los ribosomas?

los ribosomas consisten en alrededor del 60 por ciento de proteína y alrededor del 40 por ciento de rna ribosomal . esta es una relación interesante, dado que se requiere un tipo de ARN (mensajero ARN o ARN) para la síntesis de proteínas o la traducción. así, en cierto modo, los ribosomas son como un postre que consiste en granos de cacao no modificados y chocolate refinado.

El ARN es uno de los dos tipos de ácidos nucleicos que se encuentran en el mundo de los seres vivos, el otro es el ácido desoxirribonucleico o ADN. El ADN es el más notorio de los dos, ya menudo se los menciona no solo en los principales artículos científicos, sino también en las historias de crímenes. Pero el ARN es en realidad la molécula más versátil.

los √°cidos nucleicos est√°n formados por mon√≥meros, o unidades distintas que funcionan como mol√©culas independientes. el gluc√≥geno es un pol√≠mero de los mon√≥meros de glucosa, las prote√≠nas son pol√≠meros de los mon√≥meros de amino√°cidos y los nucle√≥tidos son los mon√≥meros a partir de los cuales se hacen el ADN y el ARN. los nucle√≥tidos a su vez consisten en una porci√≥n de az√ļcar de cinco anillos, una porci√≥n de fosfato y una porci√≥n de base nitrogenada. en el ADN, el az√ļcar es desoxirribosa, mientras que en el ARN es la ribosa; estos difieren solo en que rna tiene un grupo -oh (hidroxilo) donde dna tiene un -h (un prot√≥n), pero las implicaciones para la impresionante gama de funcionalidades de rna son considerables. Adem√°s, mientras que la base nitrogenada en un nucle√≥tido de ADN y un nucle√≥tido de ARN es uno de los cuatro tipos posibles, estos tipos de ADN son adenina, citosina, guanina y timina (a, c, g, t) mientras que en ARN, se sustituye el uracilo. para la timina (a, c, g, u). finalmente, el ADN es casi siempre de doble cadena, mientras que el ARN es de una sola cadena. Es esta diferencia de rna la que quiz√°s contribuye m√°s a la versatilidad de rna.

los tres tipos principales de rna son los mencionados mrna y rrna junto con la transferencia de rna (trna). mientras que cerca de la mitad de la masa de los ribosomas es rrna, mrna y trna disfrutan de relaciones íntimas e indispensables con ambos ribosomas y entre sí.

En los organismos eucariotas, los ribosomas se encuentran principalmente unidos al retículo endoplásmico, una red de estructuras membranosas que se asemeja mejor a una carretera o sistema ferroviario para las células. Algunos ribosomas eucariotas y todos los ribosomas procarióticos se encuentran libres en el citoplasma de la célula. Las células individuales pueden tener desde miles hasta millones de ribosomas; Como puede esperarse, las células que producen una gran cantidad de productos proteínicos (p. ej., células pancreáticas) tienen una mayor densidad de ribosomas.

la estructura de los ribosomas

en procariotas, los ribosomas incluyen tres mol√©culas de ARN separadas, mientras que en los eucariotas los ribosomas incluyen cuatro mol√©culas de ARN separadas. Los ribosomas consisten en una subunidad grande y una subunidad peque√Īa. a principios del siglo XXI, se mape√≥ la estructura tridimensional completa de las subunidades. basado en esta evidencia, el ARN, no las prote√≠nas, proporciona al ribosoma su forma y funci√≥n b√°sicas; Los bi√≥logos lo hab√≠an sospechado durante mucho tiempo. Las prote√≠nas en los ribosomas ayudan principalmente a llenar los vac√≠os estructurales y mejorar el trabajo principal del ribosoma: la s√≠ntesis de prote√≠nas. La s√≠ntesis de prote√≠nas puede ocurrir sin estas prote√≠nas, pero lo hace a un ritmo mucho m√°s lento.

Las unidades de masa de facto de los ribosomas son sus valores de svedberg, que se basan en la rapidez con que las subunidades se asientan en el fondo de los tubos de ensayo bajo la fuerza centr√≠peta de una centr√≠fuga. Los ribosomas de las c√©lulas eucariotas suelen tener valores de svedberg de 80 y consisten en subunidades de 40 y 60. (tenga en cuenta que las unidades s claramente no son masas reales; de lo contrario, las matem√°ticas aqu√≠ no tendr√≠an sentido). En contraste, las c√©lulas procariotas contienen ribosomas que alcanzan los 70, se dividen en subunidades de 30 y 50 a√Īos.

tanto las proteínas como los ácidos nucleicos, cada uno de ellos compuesto por unidades monoméricas similares pero no idénticas, tienen una estructura primaria, secundaria y terciaria. La estructura primaria de rna es su ordenamiento de nucleótidos individuales, que a su vez depende de sus bases nitrogenadas. por ejemplo, las letras aucggcaugc describen una cadena de ácido nucleico de diez nucleótidos (llamada "polinucleótido" cuando es tan corta) con las bases adenina, uracilo, citosina y guanina. La estructura secundaria de rna describe cómo la cuerda asume curvas y pliegues en un solo plano gracias a las interacciones electroquímicas entre los nucleótidos. Si colocas una cadena de cuentas en una mesa y la cadena que las une no es recta, estarías mirando la estructura secundaria de las cuentas. finalmente, la estenosis terciaria se refiere a cómo toda la molécula se organiza en el espacio tridimensional. continuando con el ejemplo de cuentas, podría levantarlo de la mesa y comprimirlo en una forma de bola en su mano, o incluso doblarlo en forma de bote.

cavando más profundo en la composición ribosomal

mucho antes de que los m√©todos de laboratorio avanzados de hoy en d√≠a estuvieran disponibles, los bioqu√≠micos pudieron hacer predicciones sobre la estructura secundaria del ARN bas√°ndose en la secuencia primaria conocida y las propiedades electroqu√≠micas de las bases individuales. por ejemplo, ¬Ņestaba dispuesto a emparejarse con u si se formaba un pliegue ventajoso y los acercaba? a principios de la d√©cada de 2000, el an√°lisis cristalogr√°fico confirm√≥ muchas de las ideas de los primeros investigadores sobre la forma de rrna, lo que ayud√≥ a arrojar m√°s luz sobre su funci√≥n. por ejemplo, los estudios cristalogr√°ficos demostraron que rrna participa en la s√≠ntesis de prote√≠nas y ofrece apoyo estructural, al igual que el componente proteico de los ribosomas. rrna constituye la mayor parte de la plataforma molecular en la que se produce la traducci√≥n y tiene actividad catal√≠tica, lo que significa que rrna participa directamente en la s√≠ntesis de prote√≠nas. esto ha llevado a algunos cient√≠ficos a usar el t√©rmino "ribozima" (es decir, "enzima ribosoma") en lugar de "ribosoma" para describir la estructura.

mi. Las bacterias coli ofrecen un ejemplo de la cantidad de cient√≠ficos que han podido aprender sobre la estructura ribosomal procariota. la subunidad grande, o lsu, de la e. El ribosoma de Coli se compone de distintas unidades de rrna 5s y 23s y 33 prote√≠nas, llamadas r-prote√≠nas para "ribsomal". la subunidad peque√Īa, o ssu, incluye una porci√≥n de 16s de rrna y 21 r-prote√≠nas. en t√©rminos generales, entonces, el ssu es aproximadamente dos tercios del tama√Īo del lsu. Adem√°s, el rrna del lsu incluye siete dominios, mientras que el rrna del ssu se puede dividir en cuatro dominios.

el rrna de los ribosomas eucari√≥ticos tiene aproximadamente 1,000 nucle√≥tidos m√°s que el rrna de los ribosomas procari√≥ticos, aproximadamente 5,500 frente a 4,500. mientras que e. Los ribosomas de Coli presentan 54 prote√≠nas r entre el lsu (33) y el ssu (21), los ribosomas eucariotas tienen 80 prote√≠nas r. El ribosoma eucariota tambi√©n incluye segmentos de expansi√≥n de ARN, que desempe√Īan funciones tanto estructurales como de s√≠ntesis de prote√≠nas.

función ribosoma: traducción

El trabajo del ribosoma es hacer que toda la gama de prote√≠nas que requiere un organismo, desde enzimas a hormonas, a porciones de c√©lulas y m√ļsculos. este proceso se llama traducci√≥n, y es la tercera parte del dogma central de la biolog√≠a molecular: ADN a mrna (transcripci√≥n) a prote√≠na (traducci√≥n).

La raz√≥n por la que esto se denomina traducci√≥n es que los ribosomas, abandonados a sus propios dispositivos, no tienen una forma independiente de "saber" qu√© prote√≠nas producir y cu√°nto, a pesar de tener todas las materias primas, el equipo y la fuerza de trabajo requerida. volviendo a la analog√≠a del "centro de cumplimiento", imagine a unos pocos miles de trabajadores llenando los pasillos y las estaciones de uno de estos lugares enormes, mirando juguetes y libros y art√≠culos deportivos, pero sin obtener informaci√≥n de Internet (ni de ning√ļn otro lugar) sobre lo que que hacer. Nada pasar√≠a, o al menos nada productivo para el negocio.

lo que se traduce, entonces, son las instrucciones codificadas en mrna, que a su vez obtienen el c√≥digo del ADN en el n√ļcleo de la c√©lula (si el organismo es un eucariota; los procariotas carecen de n√ļcleo). en el proceso de transcripci√≥n, mrna se fabrica a partir de una plantilla de ADN, con los nucle√≥tidos agregados a la cadena de mrna en crecimiento correspondiente a los nucle√≥tidos de la cadena de ADN de plantilla en el nivel de apareamiento de bases. a en dna genera u in rna, c genera g, g genera c, y t genera a. Debido a que estos nucle√≥tidos aparecen en una secuencia lineal, pueden incorporarse en grupos de dos, tres, diez o cualquier n√ļmero. a medida que sucede, un grupo de tres nucle√≥tidos en una mol√©cula de ARN se llama un cod√≥n, o "cod√≥n triplete" para prop√≥sitos de especificidad. cada cod√≥n lleva las instrucciones para uno de los 20 amino√°cidos, que recordar√° que son los componentes b√°sicos de las prote√≠nas. por ejemplo, aug, ccg y cga son todos codones y contienen las instrucciones para crear un amino√°cido espec√≠fico. hay 64 codones diferentes (4 bases elevadas a la potencia de 3 es igual a 64) pero solo 20 amino√°cidos; como resultado, la mayor√≠a de los amino√°cidos est√°n codificados por m√°s de un triplete, y un par de amino√°cidos est√°n especificados por seis codones de triplete diferentes.

La s√≠ntesis de prote√≠nas requiere otro tipo de ARN, ARN. este tipo de ARN aporta f√≠sicamente los amino√°cidos al ribosoma. un ribosoma tiene tres sitios de uni√≥n de trna adyacentes, como espacios de estacionamiento personalizados. uno es el sitio de uni√≥n a aminoacilo , que es para la mol√©cula de trna unida al siguiente amino√°cido en la prote√≠na, es decir, el amino√°cido entrante. el segundo es el sitio de uni√≥n a peptidilo , donde se une la mol√©cula central de trna que contiene la cadena pept√≠dica en crecimiento. el tercero y √ļltimo es un sitio de uni√≥n de salida , donde se utilizan, las mol√©culas de trna ahora vac√≠as se descargan del ribosoma.

Una vez que los aminoácidos se polimerizan y se forma un esqueleto proteico, el ribosoma libera la proteína, que luego se transporta en procariotas al citoplasma y en eucariotas a los cuerpos de golgi. Las proteínas se procesan y liberan completamente, ya sea dentro o fuera de la célula, ya que todos los ribosomas producen proteínas para uso local y lejano. Los ribosomas son muy eficientes; uno solo en una célula eucariota puede agregar dos aminoácidos a una cadena de proteínas en crecimiento cada segundo. en procariotas, los ribosomas funcionan a un ritmo casi frenético, agregando 20 aminoácidos a un polipéptido cada segundo.

Nota de evoluci√≥n: en los eucariotas, los ribosomas, adem√°s de estar localizados en los puntos mencionados anteriormente, tambi√©n se pueden encontrar en las mitocondrias de los animales y en los cloroplastos de las plantas. Estos ribosomas son muy diferentes en tama√Īo y composici√≥n de otros ribosomas que se encuentran en estas c√©lulas, y escuchan a los ribosomas procari√≥ticos de c√©lulas de algas bacterianas y azul-verdes. esto se considera una evidencia razonablemente s√≥lida de que las mitocondrias y los cloroplastos evolucionaron a partir de procariotas ancestrales.



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