GENTICA BACTERIANA PARTE II Traduccin o Sntesis de
GENÉTICA BACTERIANA, PARTE II: Traducción o Síntesis de proteínas Por: M en C. Ada Elia Díaz González Borja Septiembre / 2018
Introducción El último paso en el flujo de la información genética es el proceso de síntesis de proteínas, denominado traducción. A través de este proceso la información almacenada en los ácidos nucleicos, específicamente en el ARN mensajero, permite la construcción de las proteínas. En este complejo proceso biosintético intervienen más de 300 moléculas, muchas de ellas organizadas de manera precisa en el ribosoma. Su coordinación debe ser muy estrecha para poder desarrollar las correspondientes reacciones a una elevadísima velocidad (en Escherichia coli, un polipéptido de 100 aminoácidos se sintetiza en tan sólo 5 segundos).
Introducción Debido a la gran variedad y al gran número (millares) de proteínas distintas que necesita la célula, se requiere una gran dotación de recursos materiales y energéticos para esta ruta metabólica. Se ha estimado que la síntesis proteica consume alrededor del 90% del total de energía que la célula destina a sus rutas biosintéticas, lo que da una idea de la magnitud e importancia de este proceso.
• La síntesis de proteínas, se lleva a cabo utilizando la información genética contenida en un ARNm determinado. • La traducción del código genético, también se conoce como síntesis de proteína.
Características de la síntesis proteica o Transferir la información obtenida de la secuencia de bases de nucleótidos en el ADN a la secuencia de aminoácidos (a. a. ) en la cadena polipéptidica de una proteína. o Participan: los tres tipos del ARNr, ARNt, y ARNm. o La secuencia de aminoácidos, es la que determina la estructura de una proteína.
Características de la síntesis proteica El objetivo de la síntesis de proteína es colocar el aminoácido apropiado en el sitio apropiado de una cadena polipéptidica. ◦ La síntesis de proteínas ocurre en los ribosomas. ◦ Los ribosomas, proveen la estructura y soporte estructural, para el alineamiento en el proceso de traducción en la síntesis de las proteínas.
Alteración del Ribosoma Una distorsión en la configuración adecuada de los ribosomas: o Impide él intercambio de la información de forma adecuada o E impide la expresión de la información genética.
Molécula de ARNt: o Lleva a los a. a. al sitios de síntesis proteica, o Alinea adecuadamente a los a. a. , para que sean incorporados a una cadena polipéptida. Molécula de ARNm: o El ARNm contiene la información codificada e indica la secuencia de aminoácidos en la cadena polipéptidica. o Acarrean la información genética del ADN a los ribosomas o ARNm unido al ribosoma dirige la síntesis de proteínas.
Código genético Se conoce como código triplete, debido que dentro del ARMm, se usan tres nucleótidos secuenciales para codificar un aminoácido determinado. o Cada una de las secuencias nucleótidos del triplete se conoce como codón. o Función del codón: traslada la información genética dentro de las proteínas funcionales. o Como hay 4 nucleótidos diferentes (guanina, citosina, uracilo y adenina) 43 hay 64 codones posibles, es decir, 64 diferentes combinaciones de los cuatro nucleótidos diferentes.
CÓDIGO GENÉTICO o Las proteínas contienen 20 aminoácidos. o Un triplete (codón) de bases codifica para determinado aminoácido. o El código genético esta representado como los codones presentes en el ARNm. o Existen mucho más codones, para las traducción de la información genética en el interior de las proteínas. o Más de un codón puede codificar para el mismo aminoácido y por consiguiente, se dice que el código genético es degenerado. Ejemplo: aminoácido valina, es codificado por varios codones 5’GUU 3’, 5’GUC’, 5’GUA’ y 5’GUG’.
Código Genético
Inicio de la Síntesis de proteína o traducción o El codón AUG: indica el inicio de la traducción o cadena polipéptida, representado por el codón que codifica para el aminoácido Nformilmetionina. 5’ AUGUCUCAUAAAGGG………. . UGA 3´ N-formilmet--seri—his--lis—gli--. . ……ópalo
Fin de la Síntesis de proteína o traducción Codones no sensibles Son aquellos que no codifican para la síntesis de aminoácidos. o Función: Señalan o indican la terminación de la síntesis de una cadena polipéptida. o Los codones que funcionan como señales terminales son tres que no codifican para ningún aminoácido son: codón UAA u ocre UAG o ámbar UGA u ópalo.
Traducción del mensaje genético o síntesis proteíca o Finalizada la síntesis de una proteína, el ARN mensajero queda libre y puede ser leído de nuevo. o Es frecuente que antes de que finalice una proteína ya está comenzando otra, con lo cual, una misma molécula de ARN mensajero, está siendo utilizada por varios ribosomas simultáneamente. Figura. Polirribosoma
Traducción sin sentido (errores) o Lectura incorrecta del codón. o Inserción de un aminoácido equivocado. o Estadística se presenta: 1 error por c/d 1000 ó 10000 codones. o Antibióticos como estreptomicina y neomicina Actúan a nivel de ribosomas aumentando errores de lectura, dando como resultado proteínas anormales con una capacidad funcional celular alterada.
Ribosoma subunidad 50 S subunidad 30 S ARN 5 S ARNR 23 S 34 proteínas L 1 a L 34 ARN 16 S 21 proteínas S 1 a S 21 Formación de la unión peptídica Decodificación del ARNm Contiene los sitios de enlace para las moléculas del ARNt activadas
o Ambas subunidades se encuentran separadas pero durante la síntesis de proteínas formar la unidad 70 S a la que se une el ARNm. o Las traducción del código genético ocurre en el complejo Ribosoma ARNm. o Un ribosoma posee tres sitios de unión para las moleculas de ARN o Un sitio para el ARNm
o Dos sitios para el ARNt o Sitio A (aceptor) o el lugar de unión aminoacil-ARNt o Hacia el cual transfiere la molécula de ARTt cargada con un aminoácido. o Sitio P (péptido dador) o el lugar de unión peptidil-ARNt –Transfiere la molécula de ARNt que esta unida al extremo de la polipeptídica en crecimiento. cadena
Composición del ARN Ribosomal: ARNr o ARNr es el más abundante de la célula bacteriana, representa del 60 a 80% del total de ARN. o Los ribosomas contienen 60 % de ARN y 40 % de proteína. o Poseen un coeficiente de sedimentación 70 S. Función: • Forma parte estructural de los ribosomas, junto con varias proteínas.
ARNt de transferencia o ARNt posee entre 80 y 90 nucleótidos, representa el 45% del total de ARN. Función: ARNt de transferencia : o Lleva a los ribosomas, acarrea e incorpora los aminoácidos en la cadena polipéptidica naciente durante el proceso de traducción. o Cada uno de los 20 aminoácidos presentes en la proteína tienen por lo menos una molécula de ARNt que la transporta al ribosoma o Activa a los aminoácido (a. a) y los transporta hasta los ribosomas, para la síntesis de las proteínas, los incorpora a la proteína en formación según indica la secuencia del ARN mensajero.
Estructura del ARNt: Tiene forma como la hoja de un trébol de doble hoja. o Esta forma es mantenida por puentes de hidrógeno entre pares básicas. o Solo 2 partes de la molécula del ARNt poseen funciones biológicas importantes. • Sitio donde se une el aminoácido especifico, ubicado en el extremo 3´ de la cadena de polinucleótidos. • Asa que se encuentra en el otro extremo de la molécula, en la parte inferior, presenta una secuencia especifica de tres bases que representa un código específico para el aminoácido transportado por el ARNt, llamada anticodón.
ARNt Función • Responsables de la lectura de los tripletes de nucleótidos en el ARNm y de la traducción de este código en una traducción de aminoácidos.
ARN sintetasa • El agregado de aminoácidos al ARNt se realiza por enzimas aminoacilsintetasas. • La activación del aminoácido determinado y la unión de ese aminoácido activado al tallo receptor del ARNt esta catalizado por la misma enzima. • Para activar un aminoácido, la sintetasa separa el pirofosfato de una mol de ATP y el AMP remanente queda unido al aminoácido por enlaces covalentes (aminoácido+AMP).
Fases de la síntesis de proteínas
FASE DE INICIACIÓN En 1º lugar, el ARNm se une por su extremo 5’ a la subunidad menor del ribosoma gracias a un factor proteico IF 3. A continuación Se une el primer aminoacil-ARNt al ARNm El primer codón es 5’ AUG 3’ por lo que el anticodón del primer ARNt es UAC. El aminoácido unido al primer ARNt es siempre N-formil metionina. Para que esta unión se produzca es necesaria la presencia del factor de iniciación IF 2. Posteriormente se produce el acoplamiento de la subunidad mayor del ribosoma, para lo cual se precisa otro factor de iniciación diferente (IF 1). A todo esto se le une el siguiente aminoácido transportado por su ARNt. Por último se forma el enlace peptìdico entre los aminoácidos.
IF 3 Subunidad menor del ribosoma. 5’ 3’ ARNm
NH 2 F-Met Aminoacil ARNt IF 2 Anticodón UAC Codón Iniciador AUG ARNm 5’ Sitio P Sitio A
NH 2 F-Met Arg IF 1 Anticodón UAC Codón Iniciador AUG 5’ GCA CGU ARNm
NH 2 Enlace Peptídico F-Met Anticodón UAC Codón Iniciador AUG Arg GCA CGU 5’ ARNm Sitio P Sitio A
ELONGACION (la cadena de polipétidos aumenta su longitud) En esta etapa, la cadena peptídica se sintetiza por la unión de los sucesivos aminoácidos que se van situando en el ribosoma trasportados por los correspondientes ARNt. En este proceso se pueden diferenciar tres etapas: Unión de un aminoacil ARNt al sitio A. Esto solo es posible si el anticodón del ARNt es complementario al codón del ARNm. Es necesario, GTP para proporcionar la energía necesaria y dos factores proteicos de elongación (EFTs y EF-Tu). Formación del enlace peptídico. Una vez situados los dos aminoácidos, a través de sus ARNt, uno en el sitio P y otro en el sitio A, se produce la unión entre ellos, gracias a la enzima peptidil transferasa, localizada en la subunidad mayor del ribosoma. Al unirse el primer aminoácido al segundo Se forma un dipéptido que permanece unido al segundo ARNt, el cual se localiza en el sitio A.
NH 2 F-Met NH 2 Arg GTP Anticodón EF-TS UAC Codón Iniciador AUG CGU 5’ Sitio P EF-Tu Sitio A ARNm GCA
NH 2 Enlace Peptídico Arg F-Met T P R E A P N T S I F D E I R L A Anticodón S A Codón Iniciador UAC AUG GCA CGU 5’ Sitio P Sitio A ARNm
Elongacion (continuación) Unión del primer aminoácido al segundo, el primer aminoácido se desprende de su ARNt, el cual se libera del ribosoma y, Translocación del Dipéptido al sitio P. Se produce el desplazamiento del ribosoma sobre el ARNm en sentido 5’ 3’. Así el siguiente codón con el ARNt fijado sobre él, pasa del sitio A al sitio P quedando libre el sitio A, que es ocupado por el tercer codón del ARNm. Formación de nuevos enlaces peptídicos. Mientras el ribosoma recorre el ARNm, los sucesivos aminoacil ARNt que se van fijando al sitio A van incorporando los nuevos aminoácidos
NH 2 F-Met Arg AUC UAG GCA CGU 5’ Sitio P Sitio A UUU
NH 2 Val Leu F-Met Phe Arg CAA GAU AAA AUG 5’ GCA CGU Sitio P UUU Sitio A CUA GUU ARNm UAA 3’
Terminacion Los codones de terminación (UAA, UAG, UGA) marcan el final de la síntesis de proteínas. Cuando el ribosoma llega a un codón de terminación. : no se situa ningun aminoacil ARNt en el sitio A y la cadena peptídica se acaba. En esta fase intervienen unos factores de liberación: R 1 F para los codones de terminación UAA y UAG, R 2 F para los codones UAA y UGA. Al situarse en el sitio A estos factores hacen que la enzima peptidíl transferasa libere el péptido del ARNt al que está unido.
Phe Arg Leu Val F-Met NH 2 AUG 5’ CGU UUU Fin de la ´síntesis de proteínas GAU CUA Sitio P CAA GUU Sitio A Codón de terminación UAA ARNm 3’
R 1 F COOH R 2 F Val T P R E A Leu P N T S Phe I F D E Arg CAA GUU F-Met NH 2 5’ ARNm I R L A S A UAA Codón de terminación 3’
P R E A P N T S I F D E I R L A S S A 5’ A CGU e g Ar Le u Phe T Phe R 2 F Val Leu T T P R E A Phe Arg P N T S I F D E F-Met AAA I R L A NH 2 P N T S GAU P A CUA CAA N T S I F D E I R L A S UUU R 1 F COOH Arg UAC AUG Me t F-Met Leu Ph NH 2 T NH 2 F- NH 2 Val S L A S A A GUU Codón de Terminación UAA 3’ Sitio P Sitio A ARNm
BALANCE DE LA SÍNTESIS PROTEICA Análisis energético, la incorporación de un aminoácido a una cadena peptídica se realiza con el siguiente consumo energético: • 2 ATP en el proceso de la activación. • 1 GTP en el proceso de inicio para colocar el aminoácido. • 1 GTP para la translocación.
Actividad integradora. 1. -¿Qué es la traducción? 2. -Nombra las fases de la traducción 3. -´¿Qué procesos ocurren en la fase de iniciación? 4. -¿Qué enzima cataliza la formación del enlace peptídico? 5. -¿Por qué es necesario que el péptido recién sintetizado pase del sitio A del ribosoma al sitio P? 6. -¿Qué ocurre a medida que el ribosoma va “avanzando” por el ARNm? 7. -¿Cuándo ocurre la terminación de la síntesis de la proteína y qué ocurre en este proceso?
Bibliografía • Madigan Michael T. et al. (2009). Biología de los microorganismos. (12ª ed) España, Pearson. (QR 41. 2. B 753 2009). • Molina L. J. , Manjarrez Z. M. E. , Tay Z. J. (2010). Bacteriología y Virología. Méndez Editores. México. (QR 46. M 653 2010) • Stanchi, O. N. et al. (2007). Microbiología Veterinaria. (1ª ed). Argentina. Inter-Médica. • Prescott L. M. et al. (1999). Microbiología. España. Mc Graw-Hill, Interamericana. (QR 41. 2 P 74).
- Slides: 43