Síntesis de proteínas

Cuando hablamos de los procesos biológicos del cuerpo,  muchas veces nos contrariamos  al  no conocer cómo funcionan y se desarrollan dichos procesos.

Sin embargo, para ampliar un poco tú conocimiento, en esta oportunidad trataremos el tema de la síntesis de proteínas ya que sin duda alguna, es el proceso más importantes que realizan el cuerpo humano y las especies animales del planeta, donde tu organismo asimila y convierte las proteínas en sustancias útiles para su buen funcionamiento, permitiéndote mantener un ritmo de vida saludable y en consecuencia una mejor calidad de vida.

¿Qué es la síntesis de proteínas?

Las proteínas son biomoléculas en forma de cadenas lineales que están compuestas de aminoácidos; dichas proteínas juegan un papel, fundamental para la existencia, puesto que son las biomoléculas más diversas y versátiles.

Por su parte, los aminoácidos son compuestos químicos formados por un grupo carboxilo y un grupo amino. Al combinarse dos aminoácidos, se obtiene un dipéptido, tres aminoácidos un tripeptido y cuando existe un mayor número de uniones de aminoácidos es cuando se forman los polipéptidos. Si el polipéptido contiene más de cincuenta aminoácidos se le denomina proteína.

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La síntesis de proteínas es el proceso que se produce en cada célula del organismo y sucede cientos de veces en un segundo.

El proceso de la síntesis de proteínas, se inicia en el núcleo de las células, específicamente en los ribosomas que se encuentran dentro del citoplasma celular. Anticipadamente, mientras ocurre la digestión, el cuerpo por sí solo, rompe los enlaces peptídicos que unen los aminoácidos que comprenden una proteína para luego utilizarlos con el fin de crear sus propias estructuras.

Con este mecanismo, el organismo crea todas las proteínas que necesita, partiendo de las obtenidas a través de la dieta, las cuales se encuentran en mayor o menor proporción en casi todos los alimentos.

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Existen veinte aminoácidos esenciales que conforman una proteína, para luego utilizarla con el fin de  crear sus propias estructuras. Finalmente durante este proceso, el ADN es transferido en ARN.

Es decir, que el proceso  de síntesis de proteínas también llamado traducción comienza en los ribosomas del citoplasma. Por su parte lo aminoácidos son transferidos por el ARN transportador, el cual es específico para cada uno de ellos y son transportados hasta el ARN mensajero, dando lugar  al apareamiento del codón de éste y el anticodón del ARN de transferencia, por complementariedad de bases, y de allí cada uno se coloca en el sitio que les corresponde.

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Luego de finalizada la síntesis de proteínas, el ARN mensajero, vuelve a quedar libre, para ser leído nuevamente; es probable que antes de que finalice una proteína, ya puede comenzar con otra, donde una misma molécula de ARN mensajero, puede ser utilizada por varios ribosomas a la vez.

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Fases del proceso de síntesis de proteínas:

El proceso de síntesis de proteínas tiene una serie de etapas que se cumplen rigurosamente una seguida de la otra, para que el organismo forme sus proteínas correctamente y tenga un óptimo funcionamiento:

  • Activación de los aminoácidos: Viene a ser el paso previo necesario para que comience la traducción, el cual consiste en la unión de cada aminoácido a su ARN-t específico, donde actúa la enzima aminoacil-ARN-t sintetasa y el aporte energético del ATP.

Los aminoácidos por sí solos no reconocen los tripletes de ARN-m, por lo que necesitan unirse a un ARN pequeño (con una constante de sedimentación 4S), llamado ARN adaptador, soluble o transferente.

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  • La etapa de traducción que se subdivide en: 
  • Inicio (comienzo) de la síntesis de proteínas: La síntesis de proteínas se inicia con el aminoácido conocido como metionina. En base a esto, para iniciarse una cadena polipeptidica, se activa un codón especial que comienza el marco de lectura; generalmente, ese codón de iniciación es el triplete conocido como AUG, aunque en bacterias también puede usarse el GUG o el UUG. En otras palabras, el ribosoma se reúne con el ARNm y el primer ARNt, dando paso al comienzo de la traducción.
  • Elongación (desarrollo) de la sintesis de proteínas monoméricas: Durante esta fase los ARNt traen los aminoácidos al ribosoma y en consecuencia estos se unen para formar una cadena.
  • Terminación (final) de la síntesis de proteínas: Es la etapa donde el polipéptido terminado es liberado y pasa a cumplir su función en la célula.
  • Asociación de las cadenas de proteínas: Las monoméricas (contiene una sola cadena polipeptidica), en este caso, la mioglobina y oligoméricas (posee varias cadena polipeptídicas) grupos protésicos que pueden ser iguales o distintos entre sí, que trabajan en función de la construcción de proteínas.

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Importancia de la síntesis de proteínas

Todas las células del cuerpo necesitan de la síntesis de proteínas para cumplir con sus funciones estructurales y reguladoras, puesto que si este proceso no existiese, las células serían incapaces de funcionar y desarrollarse correctamente.

La síntesis de proteínas tiene como principal propósito, permitir al organismo, la formación de las macromoléculas para su buen funcionamiento ya que el cuerpo humano no utiliza directamente las proteínas ingeridas con la alimentación, sino que tiene que romper sus enlaces peptídicos de los aminoácidos que contienen y crean así, nuevas estructuras.

El proceso de la síntesis de proteínas es de gran importancia, puesto que se encarga de estabilizar el desequilibrio que ocasiona la pérdida de proteínas celulares, debido al desgaste que éstas sufren cuando realizan la función para la cual están destinadas; por lo tanto, podemos decir que a través de la alimentación y de la síntesis de proteínas, el organismo recupera las proteínas que pierde cuando realiza sus procesos vitales.

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Finalidad de la síntesis de proteínas

Las respuestas de la química, la física y los estudios de los microorganismos, relacionadas con diversas enfermedades, dieron origen a lo que actualmente se conoce como Biología Molecular. Las reacciones bioquímicas están controladas por enzimas, quienes a menudo están involucradas en cadenas de reacciones conocidas como vías metabólicas. La pérdida de actividad de una enzima puede inactivar todo el ciclo.

En consecuencia la finalidad de la síntesis de proteínas es la de formar las siguientes proteínas:

  • Enzimas: La principal función de estas proteínas es la de comportarse como catalizadores, es decir que actúan como aceleradores de las reacciones bioquímicas que se producen en tu cuerpo. Las enzimas más conocidas son aquellas que están presentes en el proceso digestivo; dentro de las cuales destaca la amilasa que se encuentra presente en la saliva de todos los mamíferos y tiene como función descomponer el almidón que se encuentra en los azúcares.

Asimismo, la pepsina y la tripsina son las que descomponen las grandes moléculas proteicas en polipéptidos más cortas con la finalidad que puedan atravesar el revestimiento de las paredes del intestino delgado.

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  • Hormonas: Estas proteínas tienen la capacidad de transmitir señales de un lugar a otro del organismo. Cabe mencionar a la insulina, la cual es una proteína extracelular, que tiene como propósito regular la metabolización de la glucosa para estabilizar los niveles de azúcar en la sangre.
  • Proteínas contráctiles: Son las que producen el movimiento muscular; dentro de las más conocidas se encuentran la actina y la miosina.
  • Proteínas estructurales: Tienen una apariencia filamentosa y tiene como función proporcionar apoyo y sostén. En este grupo se encuentra la queratina que es una macromolécula que actúa en el fortalecimiento de la cubierta protectora del cabello y las uñas. De igual manera, el colágeno y la elastina son parte importante y necesaria del tejido conectivo, puesto que dicho tejido es el encargado de construir los tendones y los ligamentos de las articulaciones.
  • Proteínas de transporte: Son las proteínas encargadas de actuar como vehículos en los múltiples procesos celulares, al llevar pequeñas moléculas, iones fundamentales y hasta otras macromoléculas proteicas de tamaño más pequeñas. Casi todas las proteínas de transporte realizan funciones dentro de los tejidos de la membrana biológica.
  • Anticuerpos: Estas proteínas desarrollan sus funciones dentro del sistema inmunológico; su principal función consiste en destruir los microorganismos externos que atacan al cuerpo y se introducen en el mismo, causando daños en la salud.

 

 

El código genético en la síntesis de proteínas:

Se conoce como código genético al conjunto de reglas que definen la traducción de una correlación de nucleótidos en el ARN,  y a una secuencia de aminoácidos en una proteína, en todos los seres vivos.

La síntesis de proteínas comienza cuando el gen de la proteína es codificado y expresado por medio del proceso de transcripción; proceso mediante el cual transmite la información desde el ADN al ARN. El nombre de proteína, se deriva del griego “proteios” cuyo significado es “primero”.

El código genético, define la relación entre secuencias de tres nucleótidos, que llevan por nombre, codones y aminoácidos. Cada codón se corresponde con un aminoácido específico, el número posible de codones es de 64, de los cuales 61 codifican aminoácidos (siendo el codón de inicio el AUG) y los tres restantes son sitios de paradas (UAA, también llamado ocre; UAG llamado ámbar y UGA, llamado ópalo).

Por lo que podemos decir que la secuencia de cordones determina la secuencia de aminoácidos en una proteína específica, que tendrá una estructura y función concretas.

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Dentro del ADN (el genotipo) se encuentra una información codificada que se expresa por medio de las funciones que realizan las proteínas y por las reacciones químicas que son catalizadas por las enzimas (el fenotipo).

El material genético (el cual es muy compacto) que se encuentra codificado dentro del núcleo en forma de ADN es bastante amplio y por tal razón no puede atravesar la membrana celular. Por tal motivo debe ser copiado por el ARN, quien tiene cadenas más pequeñas, mediante el proceso de transcripción.

En base a esto el ARN se mueve por el exterior del núcleo hasta los ribosomas encontrados en el citoplasma y el retículo endoplasmático rugoso, cuyo objetivo es el de dirigir el ensamblaje de las proteínas (traducción).

En tal sentido, la molécula de ARN que copio la información genética acerca de la proteína  que está codificada en la molécula de ADN se produce en el núcleo y generalmente se le da el nombre de ARN mensajero (también denominado ARNm), donde cada ARNm está encargado de codificar la información relacionada a una única proteína; cuando las ARNm son de un tamaño mas reducido, si se comparan con las de ADN.

Las moléculas de ARNm son de tamaño reducido lo que les permite salir del núcleo a través de unos orificios pequeños, denominados poros nucleares, Luego que hayan conseguido escapar, llegan al citoplasma donde interactúan con los ribosomas (parte esencial de la estructura de las células), los cuales actúan como nexos de unión, para llevar a cabo el proceso de la síntesis de las proteínas.

De allí, que este proceso confirma la teoría de que los genes no son los que dan la forma a las proteínas, sino que el ARNm, es el que proporciona información exacta, para que mediante la síntesis de proteínas, se genere un tipo u otro.

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Finalmente podemos decir que la síntesis de proteínas, es un sistema bastante complejo, donde la información genética codificada en los ácidos nucleicos, son el alfabeto de los 20 aminoácidos estándar de los polipéptidos.

Por su parte, el conjunto de más o menos 100 moléculas diferentes, están presentes en la síntesis de proteínas; siendo que dentro de las moléculas máss importantes, se encuentran las componentes de los ribosomas, que se comportan como grandes maquinarias ribonucleoproteínicas que sintetizan polipéptidos.

Igualmente las reacciones químicas que ocurren en el cuerpo están dirigidas por las enzimas y dado que las mismas son proteínas, debe existir una relación entre los genes y las proteínas. De allí que en los años 40, George Beadle, propuso que la mutación en el color de los ojos de la mosca de la fruta Drosophila es causada por el cambio de una proteína en una vía biosintética.

Con esta información generalizada, referida a la síntesis de proteínas se pretende orientar al lector sobre este proceso de sintetización; por tal motivo, una vez despejadas tus incógnitas sobre el tema, comparte este artículo para que más personas tengan acceso al mismo.

 

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