Definición ribosoma
Un ribosoma es un complejo mecanismo celular utilizado para traducir el código genético en cadenas de aminoácidos. Las cadenas largas de aminoácidos se doblan y funcionan como proteínas en las células.
Función de un Ribosoma
La función de un ribosoma en cualquier célula es producir proteínas. Las proteínas se utilizan en casi todas las funciones celulares; como catalizadores aceleran el tiempo de las reacciones, ya que las fibras proporcionan apoyo, y muchas proteínas funcionan en tareas específicas, como la contracción de células musculares. Todas las proteínas comienzan como ácido desoxirribonucleico o ADN. Una proteína especial, la ARN polimerasa,es una enzima que reconoce secuencias en el ADN, se une a ellas con la ayuda de otras proteínas, y crea una nueva molécula de información que puede viajar desde el núcleo hasta el citosol de la célula. La hebra de ácido ribonucleico (ARN) producida por arn polimerasa se procesa a su salida del núcleo, y se eliminan las áreas del ARN que no codifican para proteínas. La molécula ahora se conoce como ARN mensajero o ARN.
Cada ARNm está hecho de 4 bases nucleicas diferentes, conocidas como ácidos nucleicos. Los pares base son "leídos" en series de tres, conformando codos. Cada codón especifica un aminoácido específico. Toda la vida en la Tierra utiliza los mismos 20 aminoácidos, y los codón utilizados para llamar a esos aminoácidos son casi universales. El codón que inicia todas las proteínas es "AUG". Esto significa la secuencia de bases nucleicas: adenina, uracil y guanina, respectivamente. Una molécula especial de ARN que puede unirse a los aminoácidos, conocidos como ARN de transferencia o ARN,reconoce esta secuencia y se une a ella. Este ARN en particular lleva un aminoácido de metionina. Dependiendo de la proteína que se está construyendo, el siguiente aminoácido podría ser cualquiera de los veinte.
Aquí es donde entra el ribosoma. Reconociendo la estructura del ARNm unida a un ARN, las dos subunidades del ribosoma (que se describen a continuación) pueden combinarse para comenzar a sintetizar proteínas de la hebra de ARNm. El ribosoma actúa como un gran catalizador, formando enlaces de péptidos entre aminoácidos. El ARN usado se libera de nuevo en el citosol para que pueda unirse a otro aminoácido. Finalmente, el ARN presentará un codón al ribosoma que significa "parar". Las proteínas especiales separarán la cadena de aminoácidos del último ARN, y la proteína se liberará. Este proceso de sintetizar nuevas proteínas se muestra en la imagen de abajo:
Diferentes proteínas requieren diferentes modificaciones y transporte a varias áreas de la célula antes de que puedan funcionar. Un ribosoma unido al reticulum endoplasmático,por ejemplo, depositará la proteína recién formada en su interior, donde se puede modificar y plegar correctamente. Otras proteínas se forman directamente en el citosol donde pueden empezar a actuar como catalizadores de diversas reacciones. Los ribosomas crean todas estas proteínas que las células necesitan, que es mucho. Por peso celular, las proteínas representan alrededor del 20 por ciento. Una célula promedio puede tener 10.000 proteínas diferentes, con un promedio de un millón de copias de cada una. Esa es una gran cantidad de proteína que debe ser sintetizada, por lo que el ribosoma ha evolucionado para ser una máquina eficiente y rápida. En promedio, los ribosomas pueden agregar 3-5 aminoácidos por segundo a una cadena de proteínas. Dado que la proteína más grande conocida, la titina,es alrededor de 30.000 aminoácidos, sólo se necesita un ribosoma 2-3 horas para sintetizar. Las proteínas cortas, de sólo unos pocos cientos de aminoácidos, se pueden sintetizar en minutos.
Una vez hechos, los ribosomas no pueden apagarse. Tan pronto como un ARN se ha unido a un ARNm, se unen con la ayuda de varias otras proteínas, y se inicia el proceso de síntesis de proteínas. Los virus se han aprovechado de este hecho. Un virus es una pequeña hebra de ADN o ARN que se replica mediante el secuestro de la maquinaria normal de una célula, incluyendo ribosomas. Los ribosomas de una célula son utilizados por el virus para crear las proteínas necesarias para que replique su genoma y se encapsula a sí mismo para que pueda salir de la célula. Cuando un virus inyecta su genoma en una célula, la molécula se trata igual que si la célula lo hubiera creado. Si el virus está basado en el ADN, el ADN se abre paso en el núcleo, donde las proteínas de la célula lo traducen en ARN, que es traducido por ribosomas en proteínas. Si el virus se basa en ARN, el ARN viral permanece en el citoplasma,donde puede interactuar directamente con los ribosomas, creando nuevas proteínas. De cualquier manera, el virus será capaz de crear todas las proteínas necesarias para replicar su genoma y empaquetar las copias en nuevas cápsulas proteicas, capaces de viajar a una nueva célula huésped y propagar la enfermedad.
Estructura de un ribosoma
Los ribosomas tienen una estructura increíblemente similar a lo largo de todas las formas de vida. Los científicos atribuyen esto al ribosoma como una forma muy eficaz y eficiente de sintetizar proteínas. Por lo tanto, al principio de la evolución de las diversas formas de vida, el ribosoma fue adoptado universalmente como el método para traducir el ARN en proteínas. Por lo tanto, los ribosomas cambian muy poco entre diferentes organismos. Los ribosomas consisten en una subunit grande y pequeña, que se unen alrededor de una molécula de ARNm cuando se lleva a cabo la traducción. Cada subunidad es una combinación de proteínas y ARN, llamada ARN ribosomal (ARN). Este ARN existe en varias hebras de diferente longitud, y está rodeado por las muchas proteínas que crean un ribosoma. El ARN actúa tanto para asegurar el ARNm y el ARN en el ribosoma, y como catalizador para acelerar la formación de enlaces de péptido entre los aminoácidos.
La pequeña subunidad, como se ve en la imagen de arriba, ayuda a mantener el ARNM en su lugar a medida que el ribosoma lo traduce en proteínas. El subunidad más grande tiene varios sitios involucrados con diferentes partes del proceso de síntesis de proteínas. Cuando el ARN se une por primera vez al ARNM, el sitio P puede unirse a estas moléculas. El sitio P lleva el nombre de la polimerización,o construcción de polímeros, que se produce allí. Los cambios de conformación se producen en las proteínas del ribosoma que hace que cambie de forma durante los diversos pasos de la síntesis de proteínas. A medida que los aminoácidos se añaden a la cadena, los tRNAs se mueven desde el sitio A (donde entran nuevos aminoácidos con tRNAs) al sitio P, y eventualmente al sitio E (no en la imagen), donde salen del ribosoma sin su aminoácido. El ARN que se asocia con el ribosoma ayuda a unirse a los tRNAs a medida que se mueven a través del ribosoma, y se ha encontrado para ayudar a catalizar la formación de enlaces de péptido. Este ARN se conoce como ribozyme,o catalizador de ARN.
Una diferencia notable entre los ribosomas procariotas y eucariotas es el tamaño. Los ribosomas se miden en unidades de Svedberg,que son una medida del tiempo que tarda una molécula en sedimentar fuera de la solución en una centrífuga. Cuanto mayor sea el número, mayor será la molécula. Los ribosomas procariotas suelen ser unidades 70S o Svedberg. Un ribosoma eucariota suele ser de 80S. Los ribosomas eucariotas son más grandes porque contienen más proteínas y más ARN. Los ribosomas procariotas contienen 3 moléculas de ARN, mientras que los ribosomas eucariotas contienen 4 moléculas de ARN. Las diferencias son sutiles, ya que los ribosomas de cada uno operan de la misma manera.
