Estudio de la síntesis de las proteínas

Indice
1. Introducción.
2. Antecedentes.
3. Terminología básica
4. Síntesis de las proteínas.
5. Transcripción del mensaje genético del ADN al ARN.
6. Conclusión.
7. Bibliografía.

1. Introducción.

Las proteínas son compuestos químicos muy complejos que se encuentran en todas las células vivas: en la sangre, en la leche, en los huevos y en toda clase de semillas y pólenes. Hay ciertos elementos químicos que todas ellas poseen, pero los diversos tipos de proteínas los contienen en diferentes cantidades. En todas se encuentran un alto porcentaje de nitrógeno, así como de oxígeno, hidrógeno y carbono. En la mayor parte de ellas existe azufre, y en algunas fósforo y hierro.
Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. Los animales herbívoros reciben sus proteínas de las plantas; el hombre puede obtenerlas de las plantas o de los animales, pero las proteínas de origen animal son de mayor valor nutritivo que las vegetales. Esto se debe a que, de los aminoácidos que se conocen, que son veinticuatro, hay nueve que son imprescindibles para la vida, y es en las proteínas animales donde éstas se encuentran en mayor cantidad.

Sanger Frederic:
Nació en Rendcombe, Gloucestershire, en 1918. Bioquímico y premio Nobel británico.
Estudió en la Universidad de Cambridge y después de graduarse en 1939 dio clases en Cambridge y se dedicó a la investigación del metabolismo de los aminoácidos y la estructura de la insulina. Desarrolló un nuevo método para analizar la estructura molecular de la proteína y demostró que una molécula de insulina contiene dos cadenas de péptidos unidas entre sí por dos puentes de disulfuro. La investigación de Sanger facilitó los posteriores avances en el campo de la bioquímica de John Kendrew y Max perutz en Gran Bretaña, que hacia 1960 pudieron establecer las estructuras tridimensionales de las moléculas de las proteínas. En 1958 recibió el Premio Nobel de Química y en 1963 fue nombrado CBE (Comendador de la Orden del Imperio Británico). En 1980 Sanger fue galardonado de nuevo en el Premio Nobel de Química, esta vez por su desarrollo de un método por el cual se podía determinar rápidamente la secuencia nucleótida de los ácidos nucleicos. Este trabajo fue básico para el desarrollo de la ingeniería genética.

Kendrew John:
Nació en el año de1917. Fue un Químico inglés y profesor de la Universidad de Cambridge.
Ganó el Premio Nobel en 1962 con Max Perutz, por aclarar la estructura de la mioglobina, proteína muscular que almacena oxígeno y lo cede a las células del músculo.
Por análisis de la difracción de los rayos X estableció la representación espacial tridimensional de la mioglobina.

2. Antecedentes.

Las proteínas se descubrieron en 1838 y hoy se sabe que son los ingredientes principales de las células y suponen más del 50% del peso seco de los animales.
El término "proteína" deriva del griego proteíos, que significa primero.
Las proteínas, desde las humanas hasta las que forman las bacterias unicelulares, son el resultado de las distintas
combinaciones entre veinti tantos aminoácidos distintos, compuestos a su vez por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, a veces azufre.
Stanley Miller construyó un aparato en el cual cerrado al vacío Miller, colocó metano, hidrógeno y amoniaco gaseoso, haciéndolos circular a medida que hacía pasar una descarga eléctrica de alta energía.
Agregaba calor y vapor de agua procedentes de un recipiente de agua en ebullición conectado al aparato. A medida que el vapor circulaba se enfriaba y se condensaba como lluvia. Es decir, Miller creó algunas de las condiciones que pudieron haber estado presentes en la atmósfera primitiva. Esta condiciones eran los gases, el calor, la lluvia y las descargas eléctricas.
Después de haber tenido el aparato en funcionamiento, Miller examinó el contenido líquido cuya única diferencia aparente era el color. Ahora presentaba en color rojizo mientras que al comienzo del experimento era incoloro. Este cambio indicaba que los átomos de algunas moléculas gaseosas se había recombinado formando moléculas nuevas más complejas.
Cuando Miller identificó estas sustancias encontró que se habían formado compuestos orgánicos conocidos como aminoácidos. Este fue un descubrimiento estimulante, pues los aminoácidos son las unidades fundamentales que forman las proteínas, los compuestos orgánicos más abundantes en las células vivas y sin las cuales no es posible la vida.
El experimento de Miller no probó que bajo las condiciones de la Tierra primitiva se hubieran formado los aminoácidos de esta manera, pero indica que pudo haber ocurrido un proceso similar en la atmósfera de esta atmósfera primitiva.

3. Terminología básica.

1.- Proteínas: son compuestos orgánicos que son como dos cadenas de moléculas formadas por otras moléculas más pequeñas llamadas aminoácidos.
2.- Insulina: es una hormona que segrega el páncreas y que, vertida en la sangre regula la cantidad de glucosa de ésta.
3.- Mioglobina: es un pigmento proteínico afín a la hemoglobina que contiene hierro y se encuentra en las fibras musculares.
4.- Hemoglobina: es una sustancia colorante de los glóbulos rojos de la sangre, por la cual puede ser transportado el oxígeno del aire al interior de los tejidos.
5.- Acidos nucleicos: compuesto formado por un azúcar, ácido fosfórico y una base nitrogena- molecular, característico de toda sustancia viva.

6.- Enlace peptídico: es el enlace químico que resulta entre dos aminoácidos.
7.- Aminoácidos: son los compuestos elementales de las proteínas que contienen las funciones ácido y amina. Son cuerpos incoloros, cristalizables de reacción neutral y en su mayor parte, solubles en agua.
8.- Acido desoxirribonucleico (ADN): ácido nucleico constituido por un gran número de nucleótidos unidos y dispuestos en dos hélices. Constituye el material cromosómico y contiene toda la información hereditaria correspondiente a la especie.
9.- Acido ribonucleico: ácido nucleico constituido por un gran número de nucleótidos unidos y dispuestos linealmente.
10.- Polipéptidos: denominación genética de una serie de productos obtenidos sintéticamente por combinación de dos o más moléculas de ácidos aminoácidos, idénticos o no, al reaccionar el grupo ácido de una con el grupo amino de la otra, con eliminación de agua.
11.- Albúmina: sustancia proteica, soluble en agua destilada y carente de Glicocola, coagula por la acción del calor y puede precipitarse de una solución saturándola con sulfato amónico.
12.- Albuminoides: grupo de proteínas que se hallan en el organismo animal en estado sólido.
13.- Péptidos: combinación de varios aminoácidos entre sí, de tal manera que el grupo carboxilo de uno reacciona con el aminoácido de otro.
14.- Histona: cualquiera de las proteínas básicas que forma un complejo con el ADN en los cromosomas de los eucariotas.
15.- Nucleolo: órgano nuclear de los eucariotas, constituido por ARN y proteínas.
16.- Represor: proteína que es une a una secuencia del operador en el ADN y que, por consiguiente inhibe la transcripción de los genes adyacentes bloqueando la enzima ARN transcripta del promotor para estos genes.
17.- Traducción: es el proceso por el cual la información contenida en el ARNm dirige o controla la secuencia en que deben unirse los aminoácidos para la síntesis de las proteínas.
18.- Dipéptidos: son los péptidos más simples que consisten solamente de dos aminoácidos residuales.

Estudio de la síntesis de las proteínas. (Aminoácidos).
Definición:
Los aminoácidos son los componentes elementales de las proteínas, que contienen las funciones ácido y amina. Son cuerpos incoloros, cristalizables de reacción neutral y en su mayor parte solubles en agua.

Clasificación:
Las proteínas poseen veinte aminoácidos, los cuales se clasifican en:
Glicina, alamina, valina, leucina, isoleucina, fenil- alanina, triptófano, serina, treonina, tirosina, prolina, hidroxiprolina, metionina, cisteína, cistina, lisina, arginina, histidina, ácido aspártico y ácido glutámico.

Estudio de la Insulina (Sanger).
Objetivos:
El bioquímico británico Frederick Sanger determinó la estructura molecular de la insulina en 1955, fue la La insulina humana fue también la primera proteína humana sintetizada, esto ocurrió en 1965. En 1981 se obtuvo insulina producida en bacteria con la ayuda de la ingeniería genética; fue la primera hormona que se obtuvo de esta forma "para ser utilizada en el tratamiento de una enfermedad humana".

Experimentación:
En 1921 Bating y Best, utilizando perros, obtuvieron por primera vez un preparado estable de la insulina.
Hasta entonces el principal obstáculo para obtenerla era su rápida destrucción por los jugos digestivos del páncreas. Ellos tuvieron éxito al triturar la glándula y observaron que ligando quirúrgicamente los conductos pancreáticos las células secretoras del jugo pancreático degeneraban en pocas semanas. Al extraer la glándula así tratada se obtenía un preparado estable de insulina.

Función:
Regula el metabolismo de los hidrato de carbono, grasas y almidón.
Provoca la disminución de la glucosa en la sangre.
Aumenta la permeabilidad de las membranas celulares a la glucosa y otros azúcares.

Estudio de la mioglobina. (Kendrew).
Función:
Actúa como transportador de oxígeno, tomándolo de la hemoglobina sanguínea y cediéndolo al sistema de enzimas del músculo. Tiene mayor afinidad con el oxígeno que la hemoglobina sanguínea.

4. Síntesis de las proteínas.

Las instrucciones para la síntesis de las proteínas están codificadas en el ADN del núcleo. Sin embargo el ADN no actúa directamente, sino que transcribe su mensaje al ARNm que se encuentra en las células, una pequeña parte en el núcleo y, alrededor del 90% en el citoplasma. La síntesis de las proteínas ocurre como sigue:
El ADN del núcleo transcribe el mensaje codificado al ARNm. Una banda del ADN origina una banda complementaria de ARNm.
El ARN mensajero formado sobre el ADN del núcleo, sale a través de los poros de la membrana nuclear y llega al citoplasma donde se adhiere a un ribosoma. Allí será leído y descifrado el código o mensaje codificado que trae del ADN del núcleo.
El ARN de transferencia selecciona un aminoácido específico y lo transporta al sitio donde se encuentra el ARN mensajero. Allí engancha otros aminoácidos de acuerdo a la información codificada, y forma un polipéptido. Varias cadenas de polipéptidos se unen y constituyen las proteínas. El ARNt queda libre.
Indudablemente que estos procesos de unión o combinación se hacen a través de los tripletes nucleótidos del ARN de transferencia y del ARN mensajero. Además los ribosomas se mueven a lo largo del ARN mensajero, el cual determina qué aminoácidos van a ser utilizados y su secuencia en la cadena de polipéptidos. El ARN ribosómico, diferente del ARN y del ARNt y cuya estructura se desconoce, interviene también en el acoplamiento de aminoácidos en la cadena proteica.
Las proteínas formadas se desprenden del ribosoma y posteriormente serán utilizadas por las células. Igualmente el ARN de transferencia, es "descargado" y el ARN mensajero ya "leído" se libera del ribosoma y puede ser destruido por las enzimas celulares o leído por uno o más ribosomas.
La síntesis de las proteínas comienza por consiguiente en el núcleo, ya que allí el ADN tiene la información, pero se efectúa en el citoplasma a nivel de los ribosomas.

5. Transcripción del mensaje genético del ADN al ARN.

La biosíntesis de las proteínas comienza cuando un cordón de ARNm, con la ayuda de ciertas enzimas, se forma frente a un segmento de uno de los cordones de la hélice del ADN. (Las micrografías electrónicas indican que el ADN se desenrolla un poco para permitir la síntesis del ARN).
El ARNm se forma a lo largo del cordón del ADN de acuerdo con la misma regla del apareamiento de las bases que regula la formación de un cordón de ADN, excepto en que en el ARNm el uracilo sustituye a la timina. Debido al mecanismo de copia, el cordón del ARNm, cuando se ha completado lleva una transcripción fiel del mensaje del ADN. Entonces el cordón de ARNm se traslada al citoplasma en el cual se encuentran los aminoácidos, enzimas especiales, moléculas de ATP, ribosomas y moléculas de ARN de transferencia.
Una vez en el citoplasma, la molécula de ARN se une a un ribosoma. Cada tipo de ARNt engancha por un extremo a un aminoácido particular y cada uno de estos enganches implica una enzima especial y una molécula de ATP.
En el punto en el que la molécula de ARNm toca al ribosoma, una molécula de ARNt, remolcando a su aminoácido particular, se sitúa en posición inicial.

A medida que el cordón de ARNm se desplaza a lo largo del ribosoma, se sitúa en su lugar la siguiente molécula de ARNt con su aminoácido. En este punto, la primera molécula de ARNt se desengancha de la molécula de ARNm. El ARN mensajero parece tener una vida mucho más breve, al menos en Escherichia coli. La duración promedio de una molécula de ARNm en E. Coli. es de dos minutos, aunque en otro tipo de células puede ser más larga. Esto significa que en E. Coli. la producción continua de una proteína requiere una producción constante de las moléculas de ARNm apropiadas. De esta manera los cromosomas bacterianos mantienen un control muy rígido de las actividades celulares, evitando la producción de proteínas anormales que pudiera ocurrir por el posible desgaste de la molécula de ARNm.

6. Conclusión.

Como pudimos ver, existen centenares de variedades distintas de proteínas en el cuerpo, cada una encargada de realizar ciertas tareas definidas. Sin embargo pueden hasta utilizarse como combustible, aunque no sean, en principio, alimentos energéticos como los carbohidratos.
Cada tejido recoge constantemente de la sangre los aminoácidos especiales que necesita para su reparación o crecimiento. Un cuerpo que se desarrolla necesita un amplio suministro de aminoácidos para ayudar al crecimiento de sus tejidos. Por eso, los niños y los adolescentes necesitan más proteínas que los adultos.
Las necesidades proteínicas no varían según el trabajo desarrollado, sin embargo, si es insuficiente la dotación de estos elementos básicos, el cuerpo echará mano de las proteínas como combustible y no quedarán bastantes para fabricar convenientemente el tejido corporal.
Por estas razones concluimos que las proteínas son sustancias esenciales para los seres vivientes.

7. Bibliografía.

Diccionario de Ciencias. Mc Graw- Hill. Traducido por:
Mª José Aparicio
Angel Martín Costalago
Patricia Gutierrez
Ciencias Biológicas (2do año de Ciencias. 5to año). Teoría, prácticas e informes científicos. Serafín Mazparrote. Editorial Biosfera. Caracas- Venezuela. 1era Edición 82. 255 pp.
Biología. H. Gines y J. Camacaro. Editorial Natura. S.R.L. Sociedad de Ciencias Naturales La Salle. (2do Año Ciclo Diversificado). 183 pp
Enciclopedia Barsa. Tomo XII. Perico Ligero- Ramiro. Editores, Enciclopedia Británica, INC. 1962. 412 pp.
Ciencias Biológicas "De las moléculas al hombre". Welch, Claude. A. Y otros. Editorial Continental. 1972. 999 pp. Título original. Biological Science Moleculas to Man. 1968.
Enciclopedia "Encarta 98".
Enciclopedia Salvat (Diccionario). Tomo 7. Salvat Editores. 1972. Barcelona.
Diccionario Enciclopédico Básico. Editorial Maypeca. Tercera edición 1972. Barcelona.
Biología. Paúl B. Weisz. Ediciones OMEGA. Barcelona. Traductor: Dr. Antonio Prevosti. 696 pp. Editorial McGraw- Hill.
Internet: http://www. Ecomedic.com.
Biología. Alvin Nason. Editorial Limusa. México 1980. Primera edición 1968.

 

 

Autor:

Joel Ben
jbencomo[arroba]hotmail.com