Apuntes de 4º Medio
SINTEISIS DE PROTEÍNAS
A modo de introducción investiga lo siguiente:
- ¿Cómo se relaciona el ADN con la síntesis de proteínas?
- ¿Qué son los ribosomas?
- ¿Quién y cómo lee la información contenida en el ADN?
- ¿Qué son los aminoácidos?
- Completa el mapa conceptual
El ADN es capaz de determinar el fenotipo de un organismo a través de un proceso denominado expresión génica. Mediante dicho proceso la información contenida en los genes del ADN es utilizada para especificar la constitución de las proteínas de la célula. Recordemos que un gen tiene información específica para la síntesis de una proteína determinada. Las proteínas que se sintetizan influyen en el fenotipo, desde rasgos visibles hasta otros sólo observables bioquímicamente como es el caso de las enzimas y las proteínas estructurales.
El ADN es una macromolécula, que por su gran tamaño, está imposibilitado para atravesar la membrana nuclear para llegar hasta los ribosomas, lugar de síntesis de proteína. Por esto, se requiere la participación de otro ácido nucleico, el ácido ribonucleico (ARN), el cual, sí puede salir por los poros de la membrana nuclear hacia los ribosomas.”
Para que se sintetice una proteína se requieren los siguientes eventos (fig. 1):
El ácido ribonucleico o ARN se sintetiza a partir de la información genética presente en el ADN. Al igual que este, se trata de un polímero formado por nucleótidos que se diferencian de los que constituyen el ADN por una base nitrogenada. Existen tres tipos de ARN: uno de ellos lleva la información genética que dicta los aminoácidos que formarán la proteína a sintetizar, y los otros dos forman parte de la maquinaria a utilizarse en la síntesis proteica.
1. ¿Cuál es la estructura del ARN? ¿Qué bases nitrogenadas y azúcares lo conforman? ¿Es de cadena doble o simple?
2. ¿Cuáles son los diferentes tipos de ARN que existen? ¿Qué función cumplen?
1. Transcripción: la información contenida en un gen del ADN se copia en un ARN mensajero (ARNm) con la participación de la enzima ARN polimerasa. De esta manera, es el ARNm el que lleva la información codificada en cuanto al tipo, cantidad y orden de los aminoácidos que formarán la futura proteína. Una vez que el ARNm ha copiado toda información desde el ADN sale del núcleo hacia los ribosomas ubicados en el citoplasma celular (fig. 4). Notemos que el gen se copia de cada hebra de ADN separados (hebra templado del gen 1 y hebra templado del gen 2).
Figura 2. Esquema de la transcripción
2. Traducción: la información transcrita en el ARNm se utiliza para determinar la secuencia (orden) de aminoácidos de una proteína. Una secuencia de tres bases nitrogenadas consecutivas o triplete del ARNm se llama codón. Éste lleva información, que se traduce en los ribosomas, para un aminoácido específico que formará parte de la proteína. Los ribosomas se unen al ARNm y lo recorren “traduciendo” la información de sus codones. Aquí entra en juego otro tipo de ARN denominado ARN de transferencia (ARNt), que se encarga de transportar un aminoácido determinado hasta los ribosomas. Un sector de este ARNt tiene un triplete llamado anticodón que es complentario con el codón del ARNm; si ambos coinciden, el ARNt deja el aminoácido en el ribosoma. Así sucesivamente van llegando otros aminoácidos que al unirse formarán una proteína (fig. 5).
Figura 3. Esquema de la traducción
1.- ¿Qué es la transcriptasa inversa? ¿En qué proceso participa?
2.- ¿Cuál es el producto del proceso de duplicación y cuál el de transcripción?
A nivel molecular, los genes que codifican para ARN mensajeros, determinan la secuencia de aminoácidos de as distintas proteínas. Su mensaje está escrito en un código universal de tres nucleótidos (codón) que especifica cada aminoácido. Otros genes codifican la secuencia de nucleótidos de los ARN de transferencia y ribosomal y, junto con el ARN mensajero, conforman la maquinaria de síntesis de proteínas.
El código genético es universal: se basa en tripletes de nucleótidos (codones) que corresponden a aminoácidos específicos o a señales de inicio y término en la síntesis de una proteína. El mensaje codificado en codones, una vez traspasado al ARN mensajero, es descifrado mediante el ARN de transferencia que, como un adaptador, contiene en un extremo tripletes de nucleótidos complementarios a los codones (anti-codones), mientras en otro extremo tiene unido el aminoácido correspondiente. De esta manera, el ARN de transferencia ubica a los aminoácidos en el sitio donde se fabrican las proteínas alineándolos en la cadena peptídica, según la secuencia especificada en el ARN mensajero.
ACTIVIDAD 1.
- Escoja V o F, argumentando todas sus respuestas.
a) La única diferencia en la estructura del ADN y ARN radica en las bases nitrogenadas que los componen...
b) El ARN mitocondrial porta la misma información que el ARN mensajero...
c) Los codones son los elementos que constituyen la estructura de las proteínas...
d) Los ácidos nucleicos (ADN y ARN) está conformados por cadenas dobles...
- Escoge la respuesta correcta de las alternativas entre ( )
1. En el núcleo se encuentra la macromolécula portadora del código genético llamada (ARN/Gen/ADN). Un gen contiene información para la síntesis de una (proteína/base nitrogenada/desoxirribosa).
2. Para que la síntesis pueda ocurrir, se debe traspasar la información del gen a un (ARNt/ ARNm/ ARNr). Este proceso es acelerado por la enzima (ADNpolimeasa/ ARNpolimerasa) y se denomina (transcripción/ensamblaje/traducción). El sintetizado atraviesa los poros de la membrana (plasmática/nuclear) y se dirige hacia los (lisosomas/ ribosomas/ centríolos) donde se lee el mensaje del ARNm
para comenzar la síntesis de proteínas. Este proceso se denomina (ensamblaje, transcripción, traducción).
3. La información del ARNm se divide en tripletes de bases nitrogenadas llamadas (codones/anticodones) que tienen información para un (aminoácido/monosacárido/nucleótido) de los que formarán a la proteína. Para sintetizar la proteína en los ribosomas es necesario que tengan los aminoácidos especificados por el ARNm. La molécula encargada de llevar un aminoácido es el (ARNt/ARNm/ARNr). Al llegar al ribosoma es reconocido por su triplete llamado (codón/anticodón) que es complementario con el del ARNm. El aminoácido es liberado y comienzan a unirse con otros que van llegando hasta formar una proteína. Este proceso se denomina (transcripción/ensamblaje/traducción).
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Luego, construir un mapa conceptual que incluya los siguientes conceptos:
- ARNm - Aminoácido - Codon
- ARNt - Transcripción - Anticodon
- ADN - Ensamblaje
Indica los eventos que deben suceder para la síntesis de una proteína.
Indica los eventos que deben suceder para la síntesis de una proteína.
PROTEÍNAS
La
unidad básica de las proteínas son los aminoácidos. Este nombre se debe a que en esta molécula
reconocemos una parte llamada: grupo
amino (NH2) un grupo ácido (COOH). Además, en el
aminoácido existe otra parte que se denomina radical o grupo de la cadena
lateral.
Los
distintos aminoácidos (áa) se distinguen por el radical que contienen.
El
enlace que se forma entre los aminoácidos se llama ENLACE PEPTÍDICO y ocurre con pérdida de una
molécula de agua.
Cuando
los aminoácidos se unen forman moléculas más complejas llamadas PEPTIDOS, estos
pueden ser dipéptido, tripéptidos, polipéptidos según tengan dos, tres o muchos
aminoácidos.
El
ser humano puede sintetizar 11 de los 20
aminoácidos empleados en las proteínas, son los aminoácidos no esenciales. Aquellos que no pueden sintetizarse se llaman aminoácidos esenciales y deben obtenerse de alimentos como carne, leche, huevo etc. Son aminoácidos
esenciales : fenilalanina ,isoleucina,
leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano,valina etc.
El
tipo, la posición y el número de aminoácidos determinan la estructura de una
proteína como la función biológica si es soluble en agua, si es una enzima, una
hormona o una proteína estructural. En algunos casos basta un error en un
aminoácido para que la proteína no funcione correcta.
Clasificación de las proteínas
a)Según su composición:
Holoproteína(simples) y Heteroproteína(conjugadas)
Holoproteína:
son aquellas que están formadas sólo por aminoácidos,ejs albúmina, queratina
Heteroproteína: son aquellas que están formadas por proteína y un grupo
no proteíco (grupo prostético)ejs:
glucoproteínas:
FSH, LH
lipoproteína:
LDL, HDL
Nucleoproteína: ADN+ proteína
b) Según su conformación :
fibrosas y
globulares
Fibrosas : son
aquellas insolubles en agua y los polipéptidos están en láminas ejs queratina
Globulares: son
aquellas solubles en agua y los polipéptidos están plegados formando
estructuras más bien esféricas y compactas ejs enzimas
Niveles de organización de las proteínas
a)Estructura
primaria: lo que importa es el orden de los aminoácidos, unidos por enlaces
peptídicos. Si algún aminoácido cambia su orden, entonces cambia todo el tipo de proteína.
b) Estructura
secundaria: la marca la secuencia de
aminoácidos, que se van a ir enlazando
mediante los enlaces peptídicos, el plegamientos en la cadena se mantienen por puentes de hidrógenos. En
esta estructura secundaria existen dos formas de pliegues : alfa hélice y beta
plegada
c)Estructura Terciaria: está determinada por la
forma que adopta la cadena polipeptídica al organizarse como estructura
tridimensional. Esto depende, entre otros factores, de enlaces disulfuro (S-S)
que se forman entre dos cisteína
d)Estructura Cuaternaria: son macromoléculas
compuestas por dos o más cadenas de polipéptidos ej. La hemoglobina consta de
cuatro cadenas polipéptidos que se mantienen unidas por puentes de hidrógeno.
FUNCIONES BIOLÓGICAS DE LAS PROTEÍNAS
Así
como los polisacáridos se reducen a ser sustancias de reserva o moléculas estructurales, las proteínas cumplen funciones muy variadas
gracias a su gran heterogeneidad estructural. Muchas proteínas ejercen a la vez
más de una función. Las proteínas de membrana tienen tanto función estructural
como enzimática; la ferritina es una proteína que transporta y, a la vez,
almacena el hierro.
FUNCIÓN ENZIMÁTICA :la gran mayoría de las
reacciones metabólicas tiene lugar gracias a la presencia de un catalizador de
naturaleza proteica específico para cada reacción. Estos biocatalizadores
reciben el nombre de enzimas. La gran mayoría de las proteínas son enzimas.
FUNCIÓN HORMONAL: las hormonas son
sustancias producidas por una célula y que una vez secretadas ejercen su acción
sobre otras células dotadas de un receptor adecuado. Algunas hormonas son de
naturaleza proteica, como la insulina y el glucagón (que regulan los niveles de
glucosa en sangre) o las hormonas secretadas por la hipófisis como la hormona
del crecimiento, o la calcitonina (que regula el metabolismo del calcio).
RECONOCIMIENTO DE SEÑALES QUÍMICAS: la
superficie celular alberga un gran número de proteínas encargadas del
reconocimiento de señales químicas de muy diverso tipo. Existen receptores
hormonales, de neurotransmisores, de anticuerpos, de virus, de bacterias, etc.
En muchos casos, los ligandos que reconoce el receptor (hormonas y neurotransmisores) son, a su vez, de
naturaleza proteica.
FUNCIÓN ESTRUCTURAL: las células poseen un
citoesqueleto de naturaleza proteica que constituye un armazón alrededor del
cual se organizan todos sus componentes, y que dirige fenómenos tan importantes
como el transporte intracelular o la división celular. En los tejidos de sostén
(conjuntivo, óseo, cartilaginoso) de los vertebrados, las fibras de colágeno
forman parte importante de la matriz extracelular y son las encargadas de conferir resistencia
mecánica tanto a la tracción como a la compresión.
FUNCIÓN DE
TRANSPORTE:
en los seres vivos son esenciales los fenómenos de transporte, bien para llevar
una molécula hidrofóbica a través de un medio acuoso (transporte de oxígeno o lípidos a través de
la sangre) o bien para transportar moléculas polares a través de barreras
hidrofóbicas (transporte a través de la membrana plasmática). Los
transportadores biológicos son siempre proteínas.
FUNCIÓN DE MOVIMIENTO: todas las funciones de
motilidad de los seres vivos están
relacionadas con las proteínas. Así, la contracción del músculo resulta
de la interacción entre dos proteínas, la actina y la miosina. El movimiento de
la célula mediante cilios y flagelos está relacionado con las proteínas que forman los microtúbulos.
FUNCIÓN DE RESERVA: la ovoalbúmina de la clara
de huevo, la lactoalbúmina de la leche, la gliadina del grano de trigo y la
hordeína de la cebada, constituyen una reserva de aminoácidos para el futuro
desarrollo del embrión.
DESNATURALIZACION DE
PROTEÍNAS
La
función específica que cada proteína cumple está determinada por su estructura,
por eso los cambios en su estructura tridimensional altera su actividad
biológica.
Cuando
una proteína se calienta o se trata con algunas sustancias químicas su
estructura terciaria se distorsiona, la cadena secundaria pierde su plegamiento
y se forma una estructura más al azar. (la esterilización con calor desnaturaliza las proteínas de las bacterias
o los virus y hacen que pierdan su función)
La
desnaturalización de las proteínas, en general, es un proceso irreversible (en
condiciones muy particulares se ha logrado en alguna proteína revertir este
proceso)
La
clara del huevo tiene un muy alto contenido de una compleja proteína llamada
albúmina y que entre sus características físicas es que al ser disuelta en agua
forma un coloide. Cuando se calienta la albúmina se desnaturaliza y se coagula
de manera irreversible ( la clara del huevo cambia su aspecto de transparente a blanco, y su textura de
líquida a sólida)
La
esterlización con calor desnaturaliza
las proteínas de las bacterias o los virus y hacen que pierdan su función.
Al
realizarse una permanente en el cabello, altera los puentes disulfuro de la
queratina y desnaturaliza la proteína .
En
células eucariotas la síntesis de
proteínas se inicia en el citosol, en ribosomas “libres” y las proteínas que
forman parte del sistema de endomembranas (R.E, Golgi, lisosomas); de la
membrana plasmática o las que van a ser secretadas son sintetizadas por
ribosomas asociados con el retículo endoplasmático rugoso
Como
ud. sabe que el ADN es el material genético en todos los seres vivos. El ADN tiene la información para la síntesis de
proteínas y las proteínas, a su vez, como enzimas participan en la síntesis de
ADN y de ARN.
Las
proteínas son las moléculas que ejecutan la información génica: constituyen
estructuras que dan forma a las células; realizan las reacciones químicas en
los seres vivos etc.
Actividades:
I.- En relación
a la composición de las proteínas, nombre:
a) los
bioelementos__________________________________________
b) unidad
básica_____________________________________________
c) Estructura de los aminoácidos________________________________
d) Cómo se determina una proteína______________________________
c) Estructura de los aminoácidos________________________________
d) Cómo se determina una proteína______________________________
II.- Escriba el concepto:
a) nivel que determina la funcionalidad
____________________________
b) cambio de forma de la proteína
________________________________
c) enlace entre aminoácidos
______________________________________
d) Estructura primaria____________________________________________
d) Estructura primaria____________________________________________
III.- Dada las siguientes proteínas, indique la función de ellas:
a) colágeno _____________________ b) actina
_____________________
c) insulina ____________________ d)
hemoglobina __________________
e) Ovoalbúmina__________________f) Enzimas______________________
g) Actina_______________________
e) Ovoalbúmina__________________f) Enzimas______________________
g) Actina_______________________
IV.- Coloque la
letra de la opción correcta
1.-Las
proteínas fibrosas corresponden a:
a) estructura primaria c) estructura secundaria e) estructura terciaria
b) organización globular d) cadenas polipeptídicas
2.- La
secuencia de aminoácidos de una proteína está determinada por:
I .-puentes hidrógenos II.- alimentación III.- información genética
a) sólo
I b) sólo II c) sólo III d) sólo I, III e) I, II y III
3.- La
organización proteica de alfa hélice corresponde a la estructura:
a) secundaria b) primaria c) terciaria d) cuaternaria e) todas
4.- Al unirse
tres aminoácidos
I.- se
requiere de agua II.-se produce una
deshidratación III.- se forman dos
enlaces peptídicos
a) sólo
I b) sólo II c) sólo I, III d) sólo II, III e) I, II y III
5.- El
plegamiento de la cadena polipeptídica está dada por:
I .- secuencia de aminoácidos II.-
los grupos radicales III .-
puentes hidrógeno
a) sólo
I b) sólo II c) sólo I, II d) sólo I , III e) I, II y III
Respuesta:
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Del ADN a la proteína
FUE DE BUENA AYUDA GRACIAS
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