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Síntesis de proteínas TRADUCCION DE PROTEINAS Importancia biomédica • Las letras A, G, T y C corresponden a las bases nitrogenadas que se encuentran en el ADN. • Dentro de los genes que codifican para proteínas, estas bases están organizados en palabras de tres letras llamadas codones, y el conjunto de estos codones constituye el código genético. • El código proporciona fundamento para explicar la manera en la cual los defectos genéticos pueden causar enfermedades, y para el diagnóstico y quizá el tratamiento de estos trastornos. • Muchos antibacterianos son eficaces porque alteran de manera selectiva la síntesis de proteína en la célula bacteriana invasora, pero no afectan dicha síntesis en las células eucarióticas. Dogma Central de la Biología Molecular CODIGO GENETICO • El código genético, que es la secuencia de nucleótidos de ADN, es la clave para la síntesis de proteínas. • El gen es una secuencia de nucleótidos contiguos en la molécula de ADN que contiene la información necesaria para la síntesis de una macromolécula con función celular específica. • El ARN mensajero se traslada del núcleo al citoplasma. • El primer codon de ARNm se adhiere a un ribosoma • Luego la molécula de ARNt (Anticodón) llevan llevando un aminoácido especifico se acerca al ribosoma y se aparea con el codón del ARNm. DEFINICIÓN DE CODIGO GENETICO • Conjunto de reglas que siguen los nucleótidos para la síntesis o traducción de proteínas. • A, T, G, y C son las "letras" del código genético y representan las • bases nitrogenadas adenina, timina, guanina y citosina, respectivamente. Cada una de estas bases forma junto con un glúcido (pentosa) y un grupo fosfato un nucleótido. CARACTERISTICAS DEL CÓDIGO GENÉTICO • DEGENERADO: Existen más tripletes o codones que aminoácidos, de forma que un determinado aminoácido puede estar codificado por más de un triplete. • NO AMBIGUO: Cada tres nucleótidos (triplete) determinan un aminoácido. • SIN SUPERPOSICION: Un nucleótido solamente pertenece a un único triplete. • SIN PUNTUACIÓN: El cuadro de lectura de los tripletes se realiza de forma continua "sin comas" o sin que existan espacios en blanco. • UNIVERSAL: El mismo triplete en diferentes especies codifica para el mismo aminoácido. La principal excepción a la universalidad es el código genético mitocondrial. ARN DE TRANSFERENCIA • Hay al menos un ARNt para cada aminoácido. • Es relativamente pequeño y se asemeja a la configuración de una hoja de trébol. • Cada ARNt tiene un triplete de nucleótidos llamado anticodón, para su correspondiente codón. • Es responsable de entregar el aminoácido correcto para el ARNr, donde se fusionan en última instancia, creando una proteína. FUNCION DEL ARNt • Los ARNt son intermediarios esenciales entre el ADN y las proteínas. • El ARN de transferencia es un simple transportador de cadenas polipeptídicas de un lugar de la célula a otro. MUTACION • Cambios que ocurren dentro del gen y que afectan la secuencia de nucleótidos del mismo. • Al cambiar la estructura del gen. • La proteína que este especifica también sufrirá cambios y afectará en mayor o menor grado las funciones metabólicas del organismo. Alteración en la Secuencia de Nucleótidos MUTACIONES: • Sustitución de Bases • Pérdida de Bases • Inserción de Bases • Inversión • Translocación MUTACIONES POR SUSTITUCION DE UNA BASE MUTACIONES PUNTUALES: Se deben a dos tipos de sustituciones • TRANSICION: Es el cambio de una purina por otra purina, o de una pirimidina por cualquiera de las otras pirimidinas. • Transversión: Consiste en el cambio de una purina por una pirimidina, o una pirimidina por un purina. Como se observa, el DNA original al replicarse originó un DNA hijo mutado; el cambio se observa en el primer par de nucleótidos, donde la adenina(*) está haciendo par con la citosina. Durante la replicación de esta molécula mutada de DNA, se observará la sustitución de la denina por la guanina(*) lo cual es un ejemplo de transición. TIPOS DE MUTACIONES POR SUSTITUCION DE UNA BASE 1. Del mismo sentido: El gen ha sufrido la sustitución, al menos, una de las bases nitrogenadas, sin embargo a la proteína resultante se sigue pegando el mismo aminoácido, por lo tanto la reacción metabólica asociada con tal proteína No se altera. 2. De sentido equivocado: Al menos una de las bases nitrogenadas del gen ha sido sustituida por otra ocasiona A la proteína resultante se pegue un aminoácido diferente, Altera la estructura y función de la proteína original, así como la función metabólica asociada a esta Proteína. 3. Sin sentido: Sustitución de una de las bases nitrogenadas del gen como resultado. La aparición de un triplete sin sentido Este gen al ser traducido dará origen a un fragmento inactivo de la proteína original POR CONSTRUCCION RECORRIDA Se caracteriza por la pérdida o inserción de pares o tripletes de bases a la estructura del gen, Provocando que el mensaje se recorra. La proteína resultante tendrá una secuencia inesperada de aminoácidos, por lo que Se afectará alguno de los procesos metabólicos de la célula, asociados con la proteína original. SINTESIS DE PROTEINA La síntesis o traducción de proteínas se puede describir en tres fases: 1. INICIACION 2. ELONGACION 3. TERMINACION 1. LA INICIACIÓN INVOLUCRA • La iniciación de la síntesis de proteínas requiere que se seleccione una molécula de mRNA para su traducción por los ribosomas. • Una vez que el mRNA se une al ribosoma, éste encuentra el marco de lectura correcto sobre el mRNA y se inicia la traducción. • Este proceso involucra tRNA, rRNA, mRNA y por lo menos 10 factores de iniciación de eucariotas (elF). • También están involucrados GTP, ATP y aminoácidos. ➢ LA INICIACION SE PUEDE DIVIDIR EN CUATRO PASOS • Disociación del ribosoma en sus subunidades 40S y 60S. • Se forma un complejo ternario llamado complejo de pre iniciación. Este complejo iniciador consiste en el GTP (Guanosín trifosfato), el FEI-2 y la subunidad 40S (unidad liviana, tiene el sitio para que se pegue el ARNm). • El ARNm se une al complejo de pre iniciación (también llamado 43S) y, sobre su primer codón “AUG” localizado en el sitio P (peptidil), se unirá el ARNt con el aminoácido metionina (siempre se iniciará así porque al final se deshecha). • La subunidad 60S se asocia con el complejo de pre iniciación para formar el complejo de iniciación 80S. 2. LA ELONGACIÓN ES UN PROCESO CÍCLICO QUE CUENTA CON TRES PASOS QUE SE REPETIRÁN DE ACUERDO AL NÚMERO DE AMINOÁCIDOS DE LA PROTEINA: ➢ Unión de un segundo ARNt al sitio A. ➢ Formación del enlace peptídico. ➢ Translocación. Estos procesos están catalizados por los llamados factores de elongación (eEF). UNIÓN DE UN SEGUNDO ARNt AL SITIO A • Un segundo ARNt, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A (aminoacil) y su anticodón se acopla con el ARNm. • Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. • Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su ARNt FORMACION DEL ENLACE PEPTIDICO • El grupo α-amino del nuevo aminoacil-tRNA en el sitio A lleva a cabo un ataque nucleofílico sobre el grupo carboxilo esterificado del peptidil-tRNA que ocupa el sitio P. • Esta reacción se cataliza por el ARN ribosómico peptidil transferasa, que es una ribozima, albergadaen la subunidad 60s (componente 28 s). TRANSLOCACION • El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de ARNm en una dirección 5' a 3', y el segundo ARNt, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer ARNt se desprende del ribosoma. • Un tercer ARNt se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico. • La cadena peptídica nacientesiempre está unida al ARNt que se está moviendo del sitio A al sitio P y el ARNt entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. 3. LA TERMINACION • Las señales para la terminación de la síntesis proteica son las mismas tanto en procariotas como en eucariotas. • Estas señales son codones de terminación presentes en el ARNm. • Existen 3 codones de terminación, UAG, UAA y UGA. LA TERMINACIÓN • Los codones de terminación son reconocidos por el “factor de terminación” • El “factor de terminación o liberación” se une al sitio A del ribosoma impidiendo la unión de otro ARNt .En este momento se produce la hidrólisis de la cadena peptídica y se separan las dos subunidades del ribosoma. • El ribosoma inactivo libera el ARNm y se disocia en las subunidades 40 y 60, listo para otra ronda de la traducción. LOS mRNA QUE NO SE ESTÁN TRADUCIENDO PUEDEN FORMAR PARTÍCULAS DE RIBONUCLEOPROTEÍNA QUE SE ACUMULAN LLAMADOS CUERPOS P Muchos virus se apropian de la maquinaria de síntesis de proteína de la célula huésped • Los virus se replican usando los procesos de la célula huésped, incluso los involucrados en la síntesis de proteínas. • Algunos mRNA se traducen con mucho mayor eficiencia que los de la célula huésped. PROCESAMIENTO POS-TRADUCCION • Algunos virus de animales, entre los que destacan el HIV, el poliovirus y el virus de la hepatitis A, sintetizan proteínas policistrónicas largas a partir de una molécula de mRNA larga. Las moléculas de proteínas traducidas a partir de estos Mrna largos después se dividen en sitios específicos para proporcionar las varias proteínas especificas requeridas para la función viral. • En células animales, muchas proteínas celulares se sintetizan a partir de la plantilla de mRNA como una molécula precursora, que después debe modificarse para lograr la proteína activa. El prototipo es la insulina, la molécula se sintetiza como un precursor de cadena única o prohormona, a continuación una proteasa especifica recorta el segmento que conecta las dos cadenas, lo que forma la molécula de insulina funcional. Policistrónico: Que deriva de una molécula de RNA que es el producto de la transcripción de varios genes dispuestos en tándem, normalmente de función relacionada. Son típicos de procariotas ANTIBIOTICOS • Los antibióticos se pueden definir como un producto del metabolismo microbiano que es capaz de matar o inhibir el crecimiento de otros microorganismos y además es efectivo a bajas concentraciones. • Actualmente se conocen más de 5000 antibióticos de los cuales alrededor del 75% son producidos por el género Streptomyces MUCHOS ANTIBIOTICOS FUNCIONAN INHIBIENDO EN FORMA SELECTIVA LA SINTESIS DE PROTEINAS DE LAS BACTERIAS • El ribosoma bacteriano es mas pequeño que el de las células eucariotas superiores (70s en lugar de 80s) • Muchos antibióticos efectivos interactúan de manera específica con las proteínas y con los ARN de los ribosomas de procariotas. • Se inhibe la sintesis de proteinas y esto resulta en la muerte de la bacteria. ANTIBIOTICOS • Inhibición de la síntesis proteica. • La mayor parte de los inhibidores de la síntesis proteica reaccionan con el complejo ribosoma-mRNA. • Antibióticos que inhiben la síntesis proteica: AMINOGLICÓSIDOS Actúan uniéndose específicamente y de forma irreversible a un receptor proteico de la subunidad 30S de los ribosomas. ESTA CLASE DE ANTIBIOTICOS no interactúan con los componentes de las partículas ribosómicas de eucariotas y, por lo tanto, no son tóxicos para estos. 1. La tetraciclina las tetraciclinas actúan fijándose a la subunidad 30s del ribosoma impidiendo el acceso de los aminoacil-t-ARNs que no pueden unirse a la proteína en crecimiento. En consecuencia, la síntesis de proteínas se detiene, ocasionando la muerte celular de la bacteria. 2. La cloromicetina y macrólidos Se unen a la subunidad ribosomal 50S, específicamente a la molécula de ARNr 23S, inhibiendo la translocación del aminoacil ARNt. 3. La puromicina Es un antibiótico aminonucleósido producido por Streptomyces alboniger. Es un análogo estructural del tirosinil-ARNt. Ocasiona la liberación prematura del poli péptido.
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