Biología (08) · Unidad 7 — La expresión de la información genética
Ribosomas y traducción: iniciación, elongación y terminación
El ribosoma, dos subunidades de ARNr y proteínas, recorre el ARNm de 5′ a 3′. Cada ARNt cargado entra al sitio A, el aminoácido se une a la cadena que sostiene el ARNt del sitio P, el ribosoma avanza un codón y el ARNt vacío sale por el sitio E. Cuando un stop llega al sitio A, entra un factor de liberación y la proteína se suelta.
La explicación
El problema: leer y pegar al mismo tiempo
Traducir es hacer dos cosas a la vez: leer el mensajero codón por codón y pegar el aminoácido que corresponde a la cadena que viene creciendo. Las dos cosas pasan en una sola máquina, el ribosoma, con ayuda de los ARN de transferencia, que son los que «saben» qué aminoácido va con cada codón.
El ribosoma
Tiene dos partes, una subunidad menor, que se apoya sobre el ARNm y lo lee, y una subunidad mayor, donde se forma el enlace peptídico. Cada una está hecha de ARN ribosomal y decenas de proteínas.
Eucariotas (en el citoplasma): ribosoma de 80S = mayor de 60S + menor de 40S. Los de las mitocondrias y los cloroplastos se parecen a los bacterianos.
¿Por qué 60 + 40 da 80 y no 100? Porque la «S» (Svedberg) mide qué tan rápido sedimenta algo en la centrífuga, y eso depende de la masa y de la forma. No se suma.
En la subunidad mayor hay tres lugares donde se apoyan los ARNt: el sitio A (de aminoacil: entra el ARNt cargado), el sitio P (de peptidil: el ARNt que sostiene la cadena) y el sitio E (de exit, salida: el ARNt vacío se va). La actividad que une los aminoácidos, la peptidil transferasa, la tiene el propio ARN ribosomal: el ribosoma es una ribozima.
Antes de empezar: cargar los ARNt
Cada aminoácido se engancha a su ARNt (en el extremo 3′, el del CCA) gracias a una enzima, la aminoacil-ARNt sintetasa. Hay una por aminoácido, y es la que garantiza la fidelidad: si le pegara el aminoácido equivocado a un ARNt, el ribosoma lo pondría igual, porque el ribosoma sólo mira que el anticodón coincida con el codón. La carga gasta ATP.
Las tres etapas
Elongación. Se repite un ciclo de tres pasos: (1) entra al sitio A el ARNt cuyo anticodón se aparea con el codón que está ahí; (2) la peptidil transferasa pasa la cadena del ARNt del sitio P al aminoácido del sitio A, formando un enlace peptídico; (3) el ribosoma avanza un codón (translocación): el ARNt que tiene la cadena pasa a P, el vacío pasa a E y sale, y el sitio A queda libre para el codón siguiente. Hay factores de elongación que gastan GTP.
Terminación. Cuando llega al sitio A un codón de terminación (UAA, UAG, UGA), no hay ARNt que lo lea: entra un factor de liberación, la cadena se suelta del último ARNt y las subunidades se separan.
El costo: por cada aminoácido que se agrega se gastan unos cuatro enlaces de alta energía (dos en la carga del ARNt, con ATP, y dos de GTP en la elongación). Fabricar proteínas es de lo más caro que hace una célula.
Los sentidos
La proteína crece del extremo amino (N) al carboxilo (C): el primer aminoácido (la Met) queda en el extremo amino.
En una cadena de n aminoácidos hay n − 1 enlaces peptídicos, y se leyeron n + 1 codones (con el stop).
Polirribosomas y plegamiento
Un mismo mensajero no espera a que termine un ribosoma: apenas el primero se corre del inicio, se engancha otro. Esa fila de ribosomas sobre un ARNm es un polirribosoma (o polisoma). Cada ribosoma fabrica su propia copia; los que están más cerca del extremo 3′ arrancaron antes y tienen la cadena más larga.
La cadena que sale tiene que plegarse para funcionar (tema 2.5). A muchas las ayudan las chaperonas, proteínas que evitan que se peguen mal mientras se pliegan.
Cómo se resuelve un ejercicio de traducción
2. ¿Cuántos enlaces? Aminoácidos menos uno.
3. ¿Cuántos codones se leyeron? Aminoácidos más uno (el stop).
4. ¿Qué pasa en el stop? Factor de liberación, no un ARNt.
Un ribosoma traduce el mensajero 5′-AUGGCUUGGAAAUAG-3′ (AUG = Met, GCU = Ala, UGG = Trp, AAA = Lys, UAG = stop). Contá qué pasa en cada etapa, qué hay en los sitios P y A justo después de que entra el tercer ARNt, y qué se suelta al final.
El planteo: separar en codones (AUG · GCU · UGG · AAA · UAG) y seguir el ciclo de la elongación codón por codón.
Primer ciclo: entra al A el ARNt-Ala; la Met pasa a unirse a la Ala (primer enlace peptídico); el ribosoma avanza. Ahora el ARNt-Ala con Met-Ala está en P, y el sitio A queda frente a UGG.
Entra el tercer ARNt: el ARNt-Trp (anticodón 5′-CCA-3′) se ubica en el sitio A, frente a UGG. En ese momento, el sitio P tiene el ARNt-Ala con el dipéptido Met-Ala, y el A, el ARNt-Trp con su triptófano. El ARNt de la Met ya pasó al E y salió.
Sigue igual: se forma el enlace Ala-Trp, se avanza, entra el ARNt-Lys, se forma el enlace Trp-Lys, se avanza.
Terminación: UAG llega al sitio A. No hay ARNt para él: entra un factor de liberación, se suelta la cadena y se separan las subunidades.
Lo que se suelta: Met-Ala-Trp-Lys, cuatro aminoácidos unidos por tres enlaces peptídicos, con la Met en el extremo amino. Se leyeron cinco codones contando el stop.
Dónde se pierde el punto: en poner al ARNt nuevo en el sitio P o en hacer entrar un «ARNt de terminación» en el UAG.
Algunos antibióticos frenan la traducción bacteriana uniéndose a la subunidad de 30S o a la de 50S. ¿Por qué pueden matar a la bacteria sin dañar, en principio, las proteínas que fabrica el citoplasma de nuestras células? ¿Qué parte de nuestras células podría ser más sensible?
Porque los ribosomas no son iguales. La bacteria usa ribosomas de 70S (50S + 30S) y el citoplasma de una célula humana, de 80S (60S + 40S). Sus ARN ribosomales y sus proteínas son distintos, y un fármaco puede pegarse a uno y no al otro.
Qué se sigue de la teoría endosimbiótica: las mitocondrias tienen ribosomas propios, parecidos a los bacterianos (su origen es una bacteria, tema 5.7). Por eso algunos de estos antibióticos, en dosis altas, pueden afectar la traducción dentro de las mitocondrias.
Lo que no cambia: el código genético. No se trata de que la bacteria lea otro código: lee el mismo con otra máquina.
Dónde se pierde el punto: en explicar la selectividad por el código genético («las bacterias tienen otro código»). El código es casi universal; lo que difiere es el ribosoma.
Dónde se cae la mayoría
- Decir que el ARNt nuevo entra al sitio P. Entra al A; el P tiene el ARNt que sostiene la cadena.
- Creer que en el codón de terminación entra un ARNt «de stop». Entra un factor de liberación, que es una proteína.
- Sumar los coeficientes de sedimentación: 60S + 40S no da 100S. La S depende de la forma, no se suma.
- Contar tantos enlaces peptídicos como aminoácidos. Una cadena de n aminoácidos tiene n − 1 enlaces.
- Pensar que el ribosoma controla que el aminoácido sea el correcto. Mira el apareamiento codón-anticodón; la que pega el aminoácido justo a cada ARNt es la aminoacil-ARNt sintetasa.
Hasta acá la explicación. La práctica es la otra mitad: 7 ejercicios de este tema, en cuatro niveles, que no te dicen sólo si está bien al final sino que te corrigen en cada paso y te explican por qué. Además trae una animación que muestra la idea en movimiento.
Practicar Ribosomas y traducción: iniciación, elongación y terminación →Dónde entra este tema en el parcial
- Segundo parcial — La caseína de la vaca10 puntos · resuelto paso a paso
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La expresión de la información genética