SÍNTESIS DE PROTEINAS

LAS PROTEÍNAS.

¿QUE SON LAS PROTEÍNAS?

Los nutrientes de gran importancia biológica que son las proteínas, son macromoléculas que constituyen el principal nutriente para la formación de los músculos del cuerpo. Además de la formación de tejidos, las proteínas también regulan varias funciones del organismo.

Una de la funciones de las proteínas consiste en transportar las sustancias grasas a través de la sangre, elevando así las defensas de nuestro organismo. Por lo tanto la ingesta diaria de estos nutrientes que son las proteínas es implescindible para una dieta sana y saludable para todos siendo la ingesta de alimentos ricos en proteínas de especial importancia en lanutrición deportiva.

Antes de continuar hablando de qué son las proteínas, cabe señalar que la importancia de las proteínas es tal que la práctica totalidad de las funciones biológicas que son desempeñadas en cualquier organismo vivo son realizadas por las proteínas. Esto da una idea de lo importantes que son las proteínas. Para profundizar en esta definición definición de proteínas, continuaremos hablando de su estructura.

FUNCIONES DE LAS PROTEINAS

Las funciones de las proteínas son de gran importancia aunque mucha gente piensa que sirven sólo para crear los músculos y poco más, sin embargo, las funciones de las proteínas son varias y bien diferenciadas. Las proteínas determinan la forma y la estructura de las células y dirigen casi todos los procesos vitales.

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Las funciones de las proteínas son específicas de cada tipo de proteína y permiten que las células defenderse de agentes externos, mantener su integridad, controlar y regular funciones, reparar daños... Todos los tipos de proteínas realizan su función de la misma forma: Por unión selectiva a moléculas.

Las proteínas estructurales se unen a otras moléculas de otrasproteínas y funciones que realizan incluyen la creación una estructura mayor mientras que otras proteínas se unen a moléculas diferentes: hemoglobina a oxígeno, enzimas a sus sustratos, anticuerpos a los antígenos específicos, hormonas a sus receptores específicos, reguladores de la expresión génica al ADN...

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS.

Se conoce como síntesis de proteínas al proceso por el cual se componen nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. En estre proceso, se transcribe el ADN en ARN. La síntesis de proteínas se realiza en los ribosomas situados en el citoplasma celular.

En el proceso de síntesis, los aminoácidos son transportados por ARN de transferencia correspondiente para cada aminoácido hasta el ARN mensajero donde se unen en la posición adecuada para formar las nuevas proteínas.

Al finalizar la síntesis de una proteína, se libera el ARN mensajero y puede volver a ser leido, incluso antes de que la síntesis de una proteína termine, ya puede comenzar la siguiente, por lo cual, el mismo ARN mensajero puede utilizarse por varios ribosomas al mismo tiempo.

A continuación puedes ver más información sobre en qué consiste el proceso de la síntesis de proteínas, cuales son sus fases y los pasos que se realizan en cada fase de la síntesis de proteínas.

Fases de las síntesis de proteínas

La realización de la biosíntesis de las proteínas, se divide en las siguientes fases:

1. Fase de activación de los aminoácidos.
2. Fase de traducción que comprende:
   1. Inicio de la síntesis proteica.
   2. Elongación de la cadena polipeptídica.
   3. Finalización de la síntesis de proteínas.
3. Asociación de cadenas polipeptídicas y, en algunos casos, grupos prostésicos para la constitución de las proteínas.

Fase de activación de los aminoácidos

Mediante la enzima aminoacil-ARNt-sintetasa y de ATP, los aminoácidos pueden unirse ARN específico de transferencia, dando lugar a un aminoacil-ARNt. En este proceso se libera AMP y fosfato y tras él, se libera la enzima, que vuelve a actuar.

Inicio de la síntesis proteica

En esta primera etapa de síntesis de proteínas, el ARN se une a la subunidad menor de los ribosomas, a los que se asocia el aminoacil-ARNt. A este grupo, se une la subunidad ribosómica mayor, con lo que se forma el complejo activo o ribosomal.

Elongación de la cadena polipeptídica

El complejo ribosomal tiene dos centros o puntos de unión. El centro P o centro peptidil y el centro A. El radical amino del aminoácido inciado y el radical carboxilo anterior se unen mediante un enlace peptídico y se cataliza esta unión mediante la enzima peptidil-transferasa.

De esta forma, el centro P se ocupa por un ARNt carente de aminoácido. Seguidamente se libera el ARNt del ribosoma produciéndose la translocación ribosomal y quedando el dipeptil-ARNt en el centro P.

Al finalizar el tercer codón, el tercer aminoacil-ARNt se sitúa en el centro A. A continuación se forma el tripéptido A y después el ribosoma procede a su segunda translocación. Este proceso puede repetirse muchas veces y depende del número de aminoácidos que intervienen en la síntesis.

Finalización de la síntesis de proteínas.

En la finalización de la síntesis de proteínas, aparecen los llamados tripletes sin sentido, también conocidos como codones stop. Estos tripletes son tres: UGA, UAG y UAA. No existe ARNt tal que su anticodón sea complementario. Por ello, la síntesis se interrumpe y esto indica que la cadena polipeptídica ha finalizado.

INFLUENCIA GENÉTICA EN LA SÍNTESIS DE PROTEÍNAS

El ácido desoxyribonucleico, abreviado como ADN, contiene la información necesaria para la síntesis de proteínas. La secuencia de nucleótidos del ADN se corresponde con una secuencia específica de aminoácidos, actuando así el ADN como guía de instrucciones para la síntesis proteica. Sin ADN, los ribosomas celulares no sabrían en qué secuencia colocar los aminoácidos para formar las distintas proteínas que necesita el organismo; por ejemplo enzimas, anticuerpos o fibras musculares.

Esta función del ADN se da tanto en células eucariotas como células procariotas aunque existen diferencias en el proceso global de biosíntesis proteica entre ambos tipos celulares. Además, a partir del ADN se forma el rARN (ARN ribosómico), un tipo de ARN presente en los ribosomas que se encarga de la síntesis proteica. Por tanto, el papel del ADN en la síntesis de proteínas es fundamental: sin ADN, no hay proteínas.

La expresión genética: transcripción y traducción

El ADN es una doble cadena de nucleótidos que se puede dividir en bytes de información, lo que llamamos genes. El genoma humano contiene aproximadamente 20500 genes3 y cada uno codifica para una proteína especifica. Estas proteínas son las que constituyen estructuras celulares, catalizan las reacciones bioquímicas en el interior celular o se exportan fuera de la célula para ejercer otras funciones, por ejemplo, anticuerpos, hormonas, enzimas digestivas, etc.

El proceso de biosíntesis de proteínas a partir de la información contenida en el ADN se denomina expresión genética y tiene lugar en dos grandes pasos: la transcripción y la traducción. La transcripción es el proceso de lectura del ADN y copia de la información en mARN (ARN mensajero). La traducción es el proceso de transformación de la información del mARN en una secuencia específica de aminoácidos que dará lugar a una proteína funcional.

En células eucariotas la transcripción tiene lugar en el núcleo celular, dónde se forma el mARN. El mARN sale del núcleo y se dirige a los ribosomas dónde tiene lugar la traducción. En células procariotas, que no tienen núcleo, la transcripción y la traducción tienen lugar de forma simultánea pudiendo comenzar la traducción incluso antes de que la transcripción haya concluido.

La cadena de aminoácidos formada al traducir el mARN sufre posteriormente las conocidas como modificaciones postraducción hasta convertirse en la proteína funcional. Estas modificaciones incluyen una amplia variedad de procesos bioquímicos como pueden ser la unión a otras proteínas, inclusión de minerales o la unión a otras sustancias como glúcidos o lípidos.

Correspondencia de la secuencia de nucleótidos y aminoácidos

El ADN está formado por una cadena constituida por la combinación de 4 nucleótidos. Cada nucleótido está formado por una base nitrogenada unida a desoxirribosa (ribosa en el ARN) y fosfato. Se pueden clasificar los nucleótidos según la base nitrogenada implicada.

Con base nitrogenada purínica:

• Adenina (A)
• Guanina (G)

Con base nitrogenada pirimidínica:

• Timina (T)
• Citosina (C)

El mARN, encargado de llevar la información del ADN a los ribosomas, también está formado por cadenas de 4 nucleótidos pero en lugar de timina contiene uracilo (U, también formado por una base pirimidínica como la timina). Existen otros nucleótidos, como la flavina (F, con base nitrogenada isoaloxacínica), pero no intervienen en la composición del ADN ni del ARN.

La secuencia de nucleótidos del ADN se denomina con las letras de cada nucleótido, A, G, T y C (A, G, U y C en el ARN), y con ellas se construye el conocido como Código Genético. En este código, cada aminoácido se corresponde con una o varias secuencias de tres nucleótidos. Por ejemplo, el aminoácido fenilalanina está codificado en la secuencia de nucleótidos UUU y UUC.

Cada grupo de tres nucleótidos forma una unidad denominada codón. Combinando los 4 nucleótidos son posibles 64 codones diferentes y no todos codifican para aminoácidos. Algunos codones tienen un significado especial, por ejemplo para señalar los puntos de inicio y parada en la transcripción y traducción. Por ejemplo, la secuencia AUG indica el punto de inicio dónde el ribosoma comienza a leer el mARN. A partir de este punto el ribosoma va leyendo de tres en tres nucleótidos traduciendo la información a su correspondiente aminoácido que va uniendo al anterior. Así se va formando una cadena proteica hasta que se llega a alguna de las secuencias de parada (UAA, UAG, UGA).

En el ADN humano sólo se codifican 20 aminoácidos; a partir de estos 20 se pueden sintetizar otros aminoácidos que el organismo pueda necesitar. En la siguiente tabla puedes ver la correspondencia entre codones y aminoácidos:

Alanina (Ala, A)	GCU, GCC, GCA, GCG	Lisina (Lys, K)	AAA, AAG
Arginina (Arg, R)	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	Metionina (Met, M)	AUG
Asparagina (Asn, N)	AAU, AAC	Fenilalanina (Phe, F)	UUU, UUC
Ácido aspártico (Asp, D)	GAU, GAC	Prolina (Pro, P)	CCU, CCC, CCA, CCG
Cisteína (Cys, C)	UGU, UGC	Leucina (Leu, L)	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Glutamina (Gln, Q)	CAA, CAG	Serina (Ser, S)	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Ácido glutámico (Glu, E)	GAA, GAG	Treonina (Thr, T)	ACU, ACC, ACA, ACG
Glicina (Gly, G)	GGU, GGC, GGA, GGG	Triptófano (Trp, W)	UGG
Histidina (His, H)	CAU, CAC	Tirosina (Tyr, Y)	UAU, UAC
Isoleucina (Ile, I)	AUU, AUC, AUA	Valina (Val, V)	GUU, GUC, GUA, GUG
Codón de inicio	AUG	Codón de parada	UAG, UGA, UAA

Además de los 20 aminoácidos anteriores, considerado el código genético estándar o universal, aglunos organismos y en algunas circunstancias existen otros dos aminoácidos codificados en el ADN, a veces referidos como aminoácidos no estándar:

• Selenocisteína (Sec, U): aminoácido presente en muchas enzimas. El codón UGA, generalmente un codón de parada, se traduce en selenocisteína si aparece en la secuencia conocida como SecIS (secuencia de inserción de la selenocisteína).
• Pirrolisina (Pyl, O): aminoácido presente en algunas enzimas de arqueas metanógenas. El codón UAG, generalmente un codón de parada, se traduce en pirrolisina si está presente en la secuencia PylIS (secuencia de inserción de la pirrolisina).