Las proteínas se sintetizan en los ribosomas a partir del ADN y cosnta de varios pasos (Fig. 1).
Fig. 1: Pasos de la síntesis de proteínas.
Duplicación del ADN
El dogma central de la genética molecular es que la información fluye del ADN al ARN y a través de este a la proteína.
La replicación del ADN es una propiedad esencial del material genético. Es la única molécula capaz de hacer copias idénticas de ella misma y ocurre una vez en cada ciclo celular durante la fase S previa a la mitosis o meiosis, mientras que la transcripción y traducción ocurren repetidamente durante toda la interfase.
La duplicación del ADN es un proceso notablemente rápido, a razón de 50 nucleótidos por segundo. Este proceso comienza cuando unas enzimas conocidas como helicasas rompen uniones entre las bases nitrogenadsa de las dos cadenas de nucleótidos que conforman la molécula de ADN, de esta manera se abre la doble hélice.
Una vez que las dos cadenas se separan, proteínas adicionales, conocidas como proteínas de unión a cadena simple, se unen a las cadenas individuales, manteniéndolas separadas y evitando que se retuerzan. Esto posibilita el siguiente paso, la síntesis real de las nuevas cadenas, catalizadas por enzimas conocidas como ADN polimerasas. Además es necasria otra enzima, la ARN polimerasa. Una vez que se han sintetizados las cadenas nuevas, actua otro grupo de enzimas, las ADN ligasas que une las cadenas.
Como se podrá apreciar en la animación, es un proceso muy complejo.
Fig. 2: Animación en donde se muestra la replicación del ADN.
Transcripción del ADN
Las instrucciones para fabricar una proteína están en la molécula de ADN, pero esta no la puede fabricar, para ello es necesarop el ARN. El ARN se sintetiza a partir de la molécula de ADN mediante el proceso conocido como transcripción.
La transcripción comienza cuando la la enzima ARN polimerasa, toma contacto con el ADN y lo abre y, a medida que la enzima se mueve a lo largo de la molécula de ADN, se separan las dos cadenas de la molécula. Los nucleótidos que constituyen los bloques estructurales, se ensamblan en el ARN, siendo esta última cadena complementaria a la del ADN que tomo como molde (Fig. 3)
Fig. 3: Transcrición del ADN a ARNm.
La molécula de ARNm formada abandona el núcleo y se dirige hacia los ribosomas que se hallan en el citoplasma libres o adheridos al retículo endoplasmático.
Traducción
La traducción ocurre en varias etapas:
Primero está la iniciación. Esta comienza cuando la molécula de ARNm se une a la subunidad ribosómica más pequeña. La primera molécula de ARNt, que lleva el aminoácido se acopla con el codón iniciador AUG de la molécula de ARNm. Luego se acopla la subunidad ribosómica más grande. Un segundo ARNt, con su aminoácido unido, se coloca en el sitio A y su anticodón se acopla con el ARNm. Se forma un enlace peptídico entre los dos aminoácidos reunidos en el ribosoma. Al mismo tiempo, se rompe el enlace entre el primer aminoácido y su ARNt (Fig. 4).
Fig. 4: Iniciación
El ribosoma se mueve a lo largo de la cadena de ARNm en una dirección 5' a 3', y el segundo ARNt, con el dipéptido unido, se mueve desde el sitio A al sitio P, a medida que el primer ARNt se desprende del ribosoma.
Un tercer ARNt se coloca en el sitio A y se forma otro enlace peptídico. La cadena peptídica naciente siempre está unida al ARNt que se está moviendo del sitio A al sitio P y el ARNt entrante que lleva el siguiente aminoácido siempre ocupa el sitio A. Este paso se repite una y otra vez hasta que se completa el polipéptido. A esta parte del proceso se la llama elongación (Fig. 5).
Fig. 5: Elongación.
Cuando el ribosoma alcanza un codón de terminación (ver
código genético)(en este ejemplo
UGA), el polipéptido se escinde del último ARNt y el ARNt
se desprende del sitio P. El sitio A es ocupado por un factor de liberación
que produce la disociación de las dos subunidades del ribosoma.
A este proceso se lo llama terminación (Fig. 6).
Fig. 6: Terminación.
En las siguientes animaciones se pueden apreciar las estapas antes mencionadas.