Síntesis de proteínas: Aspectos generales transcripción y traducción del ADN.

Como introducción al tema, ve este video.

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, TRANSCRIPCIÓN Y TRADUCCIÓN

El ADN o también llamado DNA son las siglas de Ácido Desoxirribo-Nucleico; es donde se almacena la información de la célula, pero la verdadera pregunta es ¿para qué sirve el ADN? y ¿cómo es el proceso por el cual ayuda a la síntesis (creación) de proteínas?; en esta entrada explico el cómo.

Una célula puede ser vista como una gran habitación y el núcleo celular es un pequeño mueble donde guardas un "libro de cocina"; ese libro de cocina jamás ha salido de ahí. En ese libro de cocina hay una serie de recetas para "cocinar" cualquier proteína que quieras, pero hay un problema ¿como puedo "cocinar/crear" una proteína si no puedo sacar la receta del mueble?; la respuesta es simple, puedo hacer una "fotocopia" de la receta y sacar ésta del sitio y así poder cocinar tranquilamente mi proteína.

En este pequeño párrafo la gran habitación es la célula, el pequeño mueble  es el núcleo celular, el libro de cocina es el ADN; la fotocopia del libro de cocina es el ARN y el lugar donde finalmente "cocinaré" mis proteínas son los ribosomas.

La molécula de ADN no puede salir del núcleo celular, y el único lugar donde pueden crearse las proteínas son los ribosomas; es por ello que necesitamos "algo" que traslade la información necesaria para sintetizar las proteínas a los ribosomas, y es por ello que existe el ARN mensajero; pero iremos por pasos:

TRANSCRIPCIÓN: 

Es el proceso por el cual el ARN "copia" la información de la molécula de ADN, pero ¿cómo se hace esto?

En primer lugar, la molécula de ADN que es helicoidal (forma de hélice) se abre como una cremallera para que se inicie el proceso de "copia" de la sección de ADN que nos interesa para la creación posterior de la proteína:

A: Adenina

T: Timina

G: Guanina

C: Citosina

U: Uracilo

• Estas bases (A,T,C,G,U) son complementarias, es decir, la Adenina sólo puede unirse a la Timina y la Guanina sólo puede unirse a la Citosina; también decir que en la molécula de ADN encontraremos A, T, C y G pero nunca Uracilo, y en el ARN mensajero encontraremos A, U, C y G, pero nunca Timina; se podría decir que el Uracilo es el "sustituto" de la Timina en el ARN mensajero.

Dibujo de las bases en una molécula de ADN

En la imagen de abajo se puede ver a la izquierda la molécula de ARN "fotocopia" de la molécula de ADN de al lado; en el ARN mensajero se puede apreciar el Uracilo en lugar de la Timina como base complementaria a la Adenina.

La RNA-polimerasa es la enzima encargada de crear el RNA mensajero (también llamado ARN mensajero); esta enzima"buscará" las bases complementarias a cada una de las bases del ADN, para ir creando ribonucleótido a ribonucleótido el ARNm.

Poniendo como ejemplo la imagen anterior podemos decir que la RNA-polimerasa "leyó":

adenina, guanina, guanina, adenina, timina, guanina, citosina...

Y buscó las siguientes bases que se correspondían a esas bases para conformar el ARNm:

uracilo, citosina, citosina, uracilo, adenina, citosina, guanina...

Pues bien, ¡¡¡ya tenemos nuestra "fotocopia" del libro de recetas de medio hacer!!!

Lo que tenemos ahora lo llamaremos ARN mensajero primario, pues es la primera versión del ARNm, ahora sufrirá algunas modificaciones antes de poder llamarlo propiamente ARN mensajero; estas modificaciones son:

• Al final de la hebra de ARN m se añade una hilera de 50-200 nucleótidos de adenina.

• Al principio de la hebra de ARN m se pone una especie de "capuchón" formado por nucleótidos de guanina modificados.

• Se intercalan zonas en el ARNm que no aportan nada, ninguna información, llamadas intrones (las zonas del arn que poseen la información que se empleará en la creación de la proteína se llaman exones); se piensa que la función de los intrones es proteger frente a posibles mutaciones, pues de darse alguna mutación en un intrón no se traduciría en la proteína final, pues al final estos se terminarán desechando para dejar solamente los exones:

El ARN maduro saldrá fuera del núcleo celular para dirigirse a los ribosomas para ser "leído".


TRADUCCIÓN:

Es el proceso por el cual la información presente en el ARNm es traducida en los ribosomas a proteínas.

Una vez ya tenemos el ARN mensajero maduro, ya podemos empezar a crear las proteínas, pero para ello es preciso que el ARNm se dirija a los ribosomas:

Ribosomas: los cuales están conformados por dos partes.

Ahora entrará en juego una nueva molécula, llamada ARN transferente; aquí es necesario decir que el ARN mensajero y el ARN transferente son moléculas distintas; aparte de que hay muchos tipos distintos de ARN transferente, (a partir de ahora resumido como ARNt); Cada ARNt codifica a un aminoácido según la secuencia de su anticodón;

Esquema de la forma básica del ARNt:

Como se puede ver en el dibujo, al extremo rojo aparece unido el aminoácido.

• Ahora es preciso hablar de los tripletes o también llamados codones; en primer lugar ¿qué son? los tripletes o codones son secuencias de nucleótidos que codifican a cada uno de los 20 aminoácidos que configuran las proteínas.

En esta tabla aparecen las distintas secuencias de nucleótidos que codifican a los distintos aminoácidos; Aquí destacar que hay varias secuencias de codones que codifican a los mismos aminoácidos.

http://informaciona.com/video/sintesis-de-proteinas-traduccion_P9rMDJxl6Gs

Ejemplo: Si en el ARN mensajero el ribosoma "lee" por ejemplo: Citosina- Uracilo-Uracilo; sabrá que tiene que buscar el aminoácido leucina. Otro ejemplo: si "lee" Citosina-Guanina-Adenina sabrá que tiene que buscar el aminoácido arginina y así con todos.

• Ahora otro punto ¿dónde están los codones/tripletes? en el ARN mensajero que hemos visto antes.

• Pero... ¿y el ARN transferente? ¿cuál es su función?; En primer lugar que hay gran variedad de ARNt; que en su parte inferior cuentan con un Anticodón.

• ¿Qué es un anticodón?  Es la secuencia (presente en el ARNt) de tres nucleótidos complementaria a la secuencia del codón presente en el ARNm: así si por ejemplo en el ARNm el codón es C-G-C; el ARNt correspondiente será aquel cuyo anticodón sea G-C-G

• También es importante decir que hay secuencias de nucleótidos que indican cuando se finaliza la proteína, y cuando se inicia; se les llaman tripletes de finalización y tripletes de iniciación respectivamente.

No olvides realizar este quiz para valorar tus conocimientos. En caso de que el resultado no sea buen puedes repasar el texto y ver los videos.

QUIZ: http://www.educa.madrid.org/web/cc.nsdelasabiduria.madrid/Ejercicios/2b/Biologia/Genetica/sint_prot.htm

El contenido de este blog proviene de: http://anaisabelromerasanchez.blogspot.mx/2013/11/sintesis-de-proteinas-transcripcion-y.html

Glucólisis

La glucolisis o glicolisis es la ruta metabólica en la que la célula degrada moléculas de glucosa para obtener energía. Esta vía que utilizan tanto los organismos aerobios como anaerobios, es la ruta principal de degradación de carbohidratos (azucares). Es una ruta altamente conservada (presenta las mismas enzimas en todos los organismos para realizar la misma función), que tiene lugar en el citoplasma. Su alto rendimiento y su rapidez la han convertido en la ruta casi exclusiva con la que nuestro cerebro obtiene la energía necesaria para su funcionamiento.

El balance energético neto es:
Hexosa + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 Pi -> 2 NADH + 2 piruvato + 2 ATP
Por cada molécula de hexosa (azúcar con una cadena de seis carbonos, por ejemplo la glucosa) que entra en el ciclo, se usan 2 moléculas de NAD+ (nicotinamida adenina dinucleotido cargada positivamente, es decir, oxidado), dos moléculas de ADP: Adenosin DiFosfato y dos moléculas de fosfato inorgánico (PO-4).

Se obtienen dos moléculas de NADH nicotinamida adenina dinucleotido al que se ha unido un hidrógeno y por lo tanto ha pasado de estar oxidado a estar reducido. La célula usará ese poder reductor para sintetizar otros compuestos necesarios para sobrevivir. Así mismo, también obtiene dos moléculas de ATP, Adenosin TriFosfato, que la célula usará como poder energético (combustible) para hacer funcionar su maquinaria celular para sobrevivir, desplazarse, etc.

Al final de la ruta la hexosa se ha dividido en dos moléculas de piruvato, un compuesto orgánico indispensable para todos los organismos, puesto que forma la entrada principal al ciclo de Krebs (principal vía de obtención de energía en aerobiosis) y a las vías fermentativas (vía de obtención de energía para los organismos anaerobios).

La glucolisis consta de nueve etapas consecutivas, en las que el producto de una es el sustrato para la reacción siguiente:

1) La enzima Hexoquinasa fosforila la glucosa (Glu) (una de las señales más comunes para activar o desactivar metabólicamente compuestos celulares) a glucosa 6 fosfato (Glu 6-P) cogiendo un grupo fosfato de una molécula de ATP, que se convierte en ADP e incorporando el grupo fosfato al carbono 6 de la glucosa.

2) La Glu 6-P se reordena en fructosa 6 fosfato (Fru 6-P) mediante la enzima fosfoglucosa isomerasa.
3) La Fru6-P adquiere un nuevo fosfato mediante la fosfofructoquinasa, con gasto de otra molécula de ATP, convirtiéndose en frusctosa 1,6-bifosfato (Fru 1,6-biP).

4) En este paso la Fru 1,6-biP es cortada por la enzima fructosa-1,6-bifosfato aldolasa, dando lugar a dos compuestos de tres carbonos: dihidroxiacetona fosfato (D3P) y gliceraldehído-3-fosfato (GA 3-P).

• En un paso intermedio, no esencial, el D3P es transformado en GA3P por la enzima triosafosfato isomerasa. Así a partir de una Glucosa se obtienen dos GA3P de los que se obtendrá energía y poder reductor en la segunda fase de la glicolisis.

5) Cada uno de los GA3P en este paso de la ruta se oxida a 1,3-bisfosfoglicerato (Gli-1,3biP) por la enzima Gliceraldehído-3-fosfato deshidrogenasa. La enzima quita H+, a GA3P que se incorporan a moléculas de NAD+, que pasan a NADH, obteniendo poder reductor. Además la enzima añade un grupo Pi, que en esta ocasión no viene de ningún ATP.

6) La Fosfoglicerato quinasa transforma Gli1,3-biP en 3-fosfoglicerato (Gli3-P). en este paso se recupera un grupo Pi que pasa a un ADP formando un nuevo ATP.

Los pasos 5 y 6 están acoplados. El paso 5 es energéticamente desfavorable, pero es favorecido por el paso 6 que es my favorable. Como no se utiliza O2 (oxígeno) para obtener energía (ATP) se denomina a este tipo de procesos fosforilación a nivel de sustrato.

7) El Gli3-P mediante la isomeraza fosfoglicerato mutasa se modifica en glicerato 2-fosfato (Gli2-P).

8) La enzima enolasa transforma el Gli2-P en fosfoenolpiruvato (PEP) liberando una molécula de agua.

El PEP es una molécula metabólicamente muy importante puesto que es el punto convergente de rutas tanto catalíticas como anabólicas.

9) Por último la piruvato quinasa convierte el PEP en Piruvato (Pir), la molécula de tres carbonos, que entrará en el ciclo de Krebs en la respiración mitocondrial, indispensable para los organismos aerobios. En este paso se desfosforila PEP y se obtiene una segunda molécula de ATP.

Como los pasos 5 a 9 se realizan dos veces por cada glucosa se obtienen 4 ATP, pero al perder 2 ATP en los primeros pasos se contabiliza un aporte neto de energía de solo 2 ATP.

La glucolisis está muy regulada por sustrato, se activa con altas concentraciones de glucosa y se inactiva con el aumento de concentración de los productos de cada enzima. A nivel hormonal la insulina activada por la glucosa activa también la glicolisis.

Para terminar, sigue este enlace y realiza el videoquiz: http://www.educaplay.com/es/recursoseducativos/2392506/glucolisis.htm

El contenido de este blog proviene de: http://biologia.laguia2000.com/bioquimica/glucolisis