¿quien especifica al aminoácido, el codon del ARNm o el anticodon del ARNt?

hay varios factores que influyen si nos metemos mas en el tema, pero en terminos generales la unidad ribosomica pequeña tiene una especie de "centro decodificador" el cual reconoce los codones del mARN y asi depura errores y otro facor podria ser una proteina llamada ARNt aminoacil el cual se une al un sector del ribosoma llamado lugar A o aminoacil, el cual si el ARN-t no es el correcto no se llega a hidrolisar el GTP, y por lo tanto no se da la elongacion de la cadena polipeptidica, es decir el ARNm solo es el mensaje lo que especifica el aminoacido es lo que permite la lectura de ese mensaje

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Curso: Lecciones de biología > Unidad 18

Lección 3: Traslación

Etapas de la traducción

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Una revisión detallada sobre cómo se hacen los polipéptidos (proteínas). Iniciación, elongación y terminación.

Introducción

¿Alguna vez te has preguntado cómo los antibióticos matan a las bacterias, por ejemplo cuando tienes una infección sinusal? Los distintos antibióticos funcionan de diferentes maneras, pero algunos atacan un proceso muy básico en las células bacterianas: destruyen la capacidad de hacer proteínas nuevas.

Para usar algo de vocabulario de biología molecular, estos antibióticos bloquean la traducción. En el proceso de traducción, una célula lee información de una molécula llamada ARN mensajero (ARNm) y la utiliza para construir una proteína. La traducción sucede constantemente en una célula baceriana normal, así como en la mayoría de las células de tu cuerpo, y es clave para mantenerte vivo a ti y a los "visitantes" bacterianos que tienes.

Cuando tomas ciertos antibióticos (p.ej. eritromicina), la molécula del antibiótico se acopla con moléculas clave para la traducción dentro de las células bacterianas y básicamente las "detienen". Sin la capacidad de formar proteínas, la bacteria dejará de funcionar y finalmente morirá. Es por esto que las infecciones se resuelven cuando se tratan con el antibiótico.

^{1, 2}

¡Excelente pregunta! La eritromicina solo bloquea la traducción en las bacterias, no en los seres humanos como tú y yo. Para saber por qué, debemos conocer un poco más sobre cómo funciona el antibiótico.

La molécula de eritromicina se une a un sitio específico en una molécula clave de la traducción, el ribosoma. Este sitio es diferente en los humanos y las bacterias, por lo que la eritromicina solo se puede unir a la versión bacteriana, pero no a la versión humana.

^{3}

Si ese no fuera el caso, ¡la eritromicina sería tan dañina para nosotros como para las bacterias!

Las células necesitan la traducción para seguir vivas, y entender cómo funciona este proceso (para que podamos suspenderlo con antibióticos) nos puede salvar de las infecciones bacterianas. Echemos un vistazo a cómo sucede la traducción, desde el primer paso hasta el producto final.

Traducción: panorama general

La traducción implica "decodificar" un mensaje del ARN mensajero (ARNm) y utilizar su información para construir un polipéptido o cadena de aminoácidos. En la mayoría de los casos, un polipéptido no es más que una proteina (con la diferencia técnica de que algunas proteínas grandes se conforman de varias cadenas de polipéptidos).

El código genético

En un ARNm, las instrucciones para construir un polipéptido vienen en grupos de tres nucleótidos llamados codones. A continuación tenemos algunas características clave de los codones que debemos tener en mente conforme avancemos:

Hay $61$ ‍ codones distintos para aminoácidos
Tres codones de "alto" indican que el polipéptido ha terminado
Un codón AUG, es la señal de "inicio" para comenzar la traducción (además especifica el aminoácido metionina).

Estas relaciones entre los codones del ARNm y los aminoácidos se conoce como el código genético (que puedes explorar más en el artículo sobre el código genético).

De los codones a los aminoácidos

En la traducción, los codones de un ARNm se leen en orden (del extremo 5' al extremo 3') mediante moléculas llamadas ARNs de transferencia o ARNt.

Cada ARNt tiene un anticodón, un conjunto de tres nucleótidos que se une a un codón de ARNm correspondiente a través del apareamiento de bases. El otro extremo del ARNt lleva el aminoácido que especifica el codón.

¡Excelente pregunta! Comencemos con el apareamiento de bases.

El apareamiento de bases sucede cuando se forman enlaces entre las bases nitrogenadas en las moléculas de ADN y/o ARN. (Como recordatorio, las bases son los grupos químicos que se abrevian A, T, C y G en el ADN o A, U, C, y G en el ARN). Solo ciertas bases se pueden aparear entre sí: por ejemplo A se une con U en moléculas de ARN.

A continuación se muestra un ARNt que forma pares de bases con un ARNm. Puedes ver tres pares de bases, cada uno marcado con una línea:

Ahora, ¿qué hay de los extremos 5' y 3'? La idea general es que los dos extremos de una cadena de ADN o ARN son distintos entre sí.

En el extremo 5' de la cadena, sobresale el grupo fosfato del primer nucleótido de la cadena.
En el otro extremo, llamado extremo 3', está expuesto el hidroxilo del último nucleótido que se agregó a la cadena.

A menudo, los procesos moleculares solo pueden ocurrir en cierta dirección a lo largo de una cadena de ADN o ARN. Por ejemplo, en la tradución, el ARNm siempre se lee del extemo 5' al extremo 3'.

¿Tienes curiosidad sobre por qué importan estas cosas de 5' y 3'? Puedes aprender más sobre su importancia en el artículo sobre ácidos nucleicos.

Imagen modificada de "Translation: Figure 3", de OpenStax College, Biología (CC BY 4.0).

Los ARNt se unen a los ARNm dentro de una estrucutra de proteína y ARN llamanda ribosoma. A medida que los ARNt entran a los espacios en el ribosoma y se unen a los codones, sus aminoácidos se unen a la cadena de polipéptidos creciente en una reacción química. El resultado final es un polipéptido cuya secuencia de aminoácidos refleja la secuencia de codones en el ARNm.

Ese es el panorama general de la traducción. Pero, ¿qué hay de los detalles sobre cómo inicia, procede y termina la traducción? Echemos un vistazo.

Traducción: comienzo, desarrollo y final

Un libro o una película tiene tres partes principales: un comienzo, un desarrollo y un final. La traducción tiene básicamente las mismas tres partes, pero tienen nombres más elegantes: iniciación, elongación y terminación.

Iniciación ("comienzo"): en esta etapa el ribosoma se reune con el ARNm y el primer ARNt para que pueda comenzar la traducción.
Elongación ("desarrollo"): en esta etapa los ARNt traen los aminoácidos al ribosoma y estos se unen para formar una cadena.
Terminación ("final"): en esta última etapa el polipéptido terminado es liberado para que vaya y realice su función en la célula.

Veamos con más detalle cómo funciona cada etapa.

Iniciación

Para que pueda comenzar la traducción, necesitamos unos cuantos ingredientes clave; estos son:

Un ribosoma (que viene en dos subunidades, grande y pequeña)
Un ARNm con las instrucciones para la proteína que vamos a construir
Un ARNt "de inicio" que lleva el primer aminoácido de la proteína, que casi siempre es metionina (Met)

Durante la iniciación, estas piezas deben reunirse justo de la forma correcta. Juntas, forman el complejo de iniciación, el ensamblaje molecular para comenzar a fabricar una nueva proteína.

¡No exactamente! La iniciación requiere de algunas moléculas auxiliares, así como una fuente de energía.

^{4, 5}

La iniciación depende de proteínas "auxiliares" especializadas llamadas factores de iniciación. Su función es ayudar a que se encuentren las subunidades ribosomales, el ARNt y el ARNm de forma ordenada y predecible.

Además, no existe nada que sea gratis: el mover esos ingredientes de la iniciación requiere energía. La célula proporciona la energía en forma de trifosfato de guanosina (GTP), una molécula común que funciona como "moneda energética" y que se parece al ATP.

Dentro de tus células (y las células de otros eucariontes), la iniciación de la traducción sucede así: primero, el ARNt que lleva metioina se une a la subunidad ribosomal pequeña. Juntos, se unen al extremo 5' del ARNm al reconocer el casquete de GTP 5' (que se agregó durante el procesamiento en el núcleo). Luego, "caminan" sobre el ARNm en la dirección 3', y se detienen cuando llegan al codon de inicio (a menudo, pero no siempre, el primer AUG).

^{6}

Basado en un diagrama similar en Berg et al.

^{1}

En bacterias, la situación es un poco distinta. Aquí, la subunidad ribosomal pequeña no comienza en el extremo 5' del ARNm y viaja hacia el extremo 3'. En lugar de ello, se une directamente a ciertas secuencias en el ARNm. Estas secuencias de Shine-Delgarno se encuentran justo antes de los codones de iniciación y "se los señalan" al ribosoma.

Las bacterias usan fMet (una metionina químicamente modificada) como el primer aminoácido.

¿Por qué usar las secuencias de Shine-Delgarno? Los genes bacterianos frecuentemente se transcriben en grupos llamados operones, por lo que un ARNm bacteriano puede contener secuencias codificantes para varios genes. Una secuencia de Shine-Delgarno marca el inicio de cada secuencia codificante, lo que permite que el ribosoma encuentre el codon de inicio correcto para cada gen.

Elongación

Me gusta recordar lo que sucede en esta etapa de "desarrollo" de la traducción a través de su nombre: la elongación se da cuando la cadena de polipétidos aumenta su longitud.

Pero, ¿cómo crece realmente la cadena? Para averiguarlo, examinemos la primera ronda de elongación, una vez que se ha formado el complejo de iniciación, pero antes de que se hubieran unido aminoácidos para formar una cadena.

Nuestro primer ARNt, que lleva metionina, comienza en el espacio del centro del ribosoma, el llamado sitio P. Junto a él, está expuesto un nuevo codón, en otro hueco llamado sitio A. El sitio A será el "lugar de aterrizaje" para el siguiente ARNt, cuyo condón es la pareja perfecta (es complementario) del codón expuesto.

Los ARNt que no corresponen también pueden entrar al sitio A. ¿Por qué no causa esto la adición de aminoácidos incorrectos a la cadena?

Bueno, los ARNt no correspondientes pueden entrar al sitio A... pero en general, no se pueden quedar ahí. En un proceso cuidadoso que no deja de fascinarme, cada ARNt es acompañado por proteínas auxiliares, y solo un ARNt que se aparea perfectamente será "liberado" en el sitio A por sus quisquillosos auxiliares.

^{7}

Para liberar el ARNt, se usa una molécula que almacena energía, el trifosfato de guanosina (GTP); por este motivo el diagram muestra que este paso requiere GTP.

Una vez que el ARNt correspondiente se ha colocado en el sitio A, es hora de la acción: es decir, la formación del enlace petídico que conecta una aminoácido con otro. Este paso transfiere la metionina del primer ARNt al aminoácido en el segundo ARNt en el sitio A.

No está mal. Ahora tenemos dos aminoácidos, ¡un polipéptido (muy pequeño)! La metionina forma el extremo-N del polipéptido, y el otro aminoácido es el extremo-C.

¡Excelente pregunta! Los aminoácidos tienen un grupo amino (

- {NH}_{2}

) en un extremo y un grupo carboxilo (

- COOH

) en el otro:

Un polipéptido se conforma de aminoácidos conectados en una cadena. Aunque los grupos amino y carboxilo de la mayoría de los aminoácidos en la cadena formarán parte de enlaces peptídicos, los aminoácidos de los extremos tendrán un grupo químico libre cada uno.

Uno de los extremos del polipéptido tiene un grupo amino expuesto. Este extremo se denomina N-terminal, por el átomo de nitrógeno del grupo amino.
El otro extremo del polipéptido tiene un grupo carboxilo expuesto. Este extremo se llama C-terminal, por el átomo de carbono del grupo carboxilo.

El primer aminoácido en un polipéptido (la metionina que lleva el primer ARNt) queda en el extremo-N, y los aminoácidos nuevos se agregan progresivamente en el extremo-C:

Pero... es probable que queramos un polipéptido más largo que solo dos aminoácidos. ¿Cómo sigue creciendo la cadena? Una vez formado el enlace peptídico, el ARNm avanza a través del ribosoma exactamente un codón. Este avance permite que el primer ARNt, ahora vacío, salga a través del sitio E ("salida"). También expone un nuevo codón en el sitio A, de forma que todo el ciclo se pueda repetir.

Y desde luego que se repite... desde unas pocas veces ¡hasta la impresionante cantidad de

33

000

veces! La proteína titina, que se encuentra en tus músculos y es el polipéptido conocido más largo, puede tener hasta

33

000

aminoácidos

^{8, 9}

Terminación

Los polipéptidos, como todas las cosas buenas, deben llegar a su fin. La traducción finaliza en un proceso conocido como terminación. La terminación sucede cuando un codón de alto en el ARNm (UAA, UAG, o AGA) entra en el sitio A.

Proteínas llamadas factores de liberación reconocen los codones de terminación y caben perfectamente en el sitio P (aunque no sean ARNt). Los factores de liberación interfieren con la enzima que normalmente forma los enlaces peptídicos: hacen que agregue una molécula de agua al último aminoácido de la cadena. Esta reacción separa la cadena del ARNt, y la proteína que se acaba de formar se libera.

¿Qué sigue? Afortunadamente el "equipo" de la traducción es reutilizable. Después de que se separan las subunidades ribosomales grande y pequeña una de la otra y del ARNm, cada elemento puede participar (y generalmente lo hace rápidamente) en otra ronda de traducción.

Epílogo: el procesamiento

Ahora nuestro polipéptido tiene todos sus aminoácidos, ¿significa esto que está listo para realizar su función en la célula?

No necesariamente. Con frecuencia, los polipéptidos necesitan ser "editados". Durante la traducción y después de ella, los aminoácidos pueden ser alterados químicamente o eliminados. El nuevo polipéptido también se doblará en una estrucutra tridimensional distintiva, y puede unirse con otros polipéptidos para formar una proteína con muchas partes.

Muchas proteínas se doblan espontáneamente, pero algunas necesitan ayudantes ("chaperones") para evitar que se peguen de forma incorrecta durante el complejo proceso de plegamiento.

Algunas proteínas también necesitan secuencias de aminoácidos especiales que las dirigen a ciertas partes de la célula. Estas secuencias, que a menudo se encuentran cerca de un extremo N- o C-terminal, se pueden considerar como el "boleto" de la proteína hacia su destino final. Para conocer más sobre cómo funciona esto, consulta el artículo sobre señalización de proteínas.

Créditos

Este artículo es un derivado modificado de "Ribosomas y la síntesis de proteínas," por OpenStax College, Biology, CC BY 4.0. Descarga el artículo original sin costo en http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@10.59.

El artículo modificado está autorizado bajo una licencia CC BY-NC-SA 4.0.

Referencias citadas

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Referencias

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Camacho Escalante Maria Jose
Publicado hace hace 4 años. Enlace directo a la publicación “¿El codón AGA es de termi...” de Camacho Escalante Maria Jose
¿El codón AGA es de terminación? tengo entendido por otros de sus artículos que solo UGA, UAG y UAA son codones de terminación.
Botón que navega a la página de registroComentar en la publicación “¿El codón AGA es de termi...” de Camacho Escalante Maria Jose
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patricia241015
Publicado hace hace 7 años. Enlace directo a la publicación “que pasa cuando el aa que...” de patricia241015
que pasa cuando el aa que estoy codificado no esta presente en la célula ?
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Respuesta
😊
Publicado hace hace 7 años. Enlace directo a la publicación “¿Cuales son las diferenci...” de 😊
¿Cuales son las diferencias entre un código genético utilizado para la traducción de un gen en un organismo eucariota en comparación al utilizado por la mitocondria, cloroplasto y una bacteria.?
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samantha corcio
Publicado hace hace 6 años. Enlace directo a la publicación “Muy interesante este tema...” de samantha corcio
Muy interesante este tema de las proteinas.
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Jesus Cabezas Miralles
Publicado hace hace 6 años. Enlace directo a la publicación “este texto esta muy bien ...” de Jesus Cabezas Miralles
este texto esta muy bien formulado pero hay muchísimas faltas de ortografía y creo que deben de ser corregidas
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omarhelptycompopo
Publicado hace hace 6 años. Enlace directo a la publicación “¿quien especifica al amin...” de omarhelptycompopo
¿quien especifica al aminoácido, el codon del ARNm o el anticodon del ARNt?
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Respuesta
- Mateo Sanin
  Publicado hace hace 6 años. Enlace directo a la publicación “hay varios factores que i...” de Mateo Sanin
  hay varios factores que influyen si nos metemos mas en el tema, pero en terminos generales la unidad ribosomica pequeña tiene una especie de "centro decodificador" el cual reconoce los codones del mARN y asi depura errores y otro facor podria ser una proteina llamada ARNt aminoacil el cual se une al un sector del ribosoma llamado lugar A o aminoacil, el cual si el ARN-t no es el correcto no se llega a hidrolisar el GTP, y por lo tanto no se da la elongacion de la cadena polipeptidica, es decir el ARNm solo es el mensaje lo que especifica el aminoacido es lo que permite la lectura de ese mensaje
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bertial54
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “En el ADN la A se aparea ...” de bertial54
En el ADN la A se aparea con T. En el ARN como hace A para reconocer a U?
Gracias
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katherin rey
Publicado hace hace 5 años. Enlace directo a la publicación “proceso complementario el...” de katherin rey
proceso complementario el cual se da la sintesis de los distintos tipos de arn a partir de 2 cadenas de arn,esta consta de 8 etapas,la etapa inicial es donde el arn polimerasa reconoce en el adn la informacion que se va a transcribir por medio de un promotor de transcripcion?que es?
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- Cata Barría
  Publicado hace hace 5 meses. Enlace directo a la publicación “Es un trozo de ADN que es...” de Cata Barría
  Es un trozo de ADN que es segmento del gen
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