Ribosomas

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Ribosomas
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Concepto:Los ribosomas son complejos ribonucleoproteícos organizados en dos subunidades: pequeña y grande; el conjunto forma una estructura de unos 20 nm. de diámetro.En la célula eucariota, las subunidades que forman los ribosomas se sintetizan en el nucleolo.

Los ribosomas. Son complejos ribonucleoproteícos organizados en dos subunidades: pequeña y grande; el conjunto forma una estructura de unos 20 nm. de diámetro. En la célula eucariota, las subunidades que forman los ribosomas se sintetizan en el nucleolo. Una vez formados, estas subunidades atraviesan los poros nucleares y son funcionales solo en el citoplasma cuando se unen las dos subunidades a un molécula de ARN. Los ribosomas son máquinas para la traducción. En el microscopio, los ribosomas se ven como granos oscuros. Podemos encontrar ribosomas en 3 sitios de la célula: en el RER, en la membrana nuclear, y en el citosol. En el citosol, es frecuente observar varios ribosomas agrupados en una organización casi circular a los que llamamos polisomas.

Contenido

Características

Distinguimos dos tipos de ribosomas atendiendo a su coeficiente de sedimentación. Ribosomas 70 S y Ribosomas 80 S. Los ribosomas 70 S son típicos de procariotas y de cloroplastos y mitocondrias. Los ribosomas 80 S son típicas de las células eucariotas. Los ribosomas están formados por dos subunidades de tamaño desigual y distinto coeficiente de sedimentación. Una es la subunidad mayor y la otra es la subunidad menor. Los ribosomas 70 S tienen una subunidad mayor con un coeficiente de sedimentación de 50 S y una menor de 30 S. Los ribosomas 80 S tienen la subunidad mayor con coeficiente 60 S y la otra 40 S. La unión de ambas subunidades se realiza en presencia de una concentración 0,001 M de iones Mg, si esta concentración disminuye se produciría la separación de las dos subunidades, es por lo tanto un proceso reversible. Si la concentración molar de los iones Mg aumenta hasta 10 veces, se produce la unión de dos ribosomas para dar lugar a los dímeros. El dimero de los ribosomas 70 S tiene un coeficiente de 100 S, mientras que en el dimero de los ribosomas 80 S, el coeficiente de sedimentación sería de 120. La ultraestructura del ribosoma es muy compleja, está formado por RNA ribosómico y proteínas. Hay diferentes tipos de ARN ribosómico teniendo en cuenta el coeficiente de sedimentación. Si realizamos una extracción con fenol de dos subunidades de un R 70 S, se separan por un lado las proteínas y por otro un RNA ribosómico con un coeficiente de sedimentación 23 S y con el 30 S aparecen proteinas y ARN ribosomico 16 S.

Proteínas ribosómicas

Se pueden separar gran cantidad de proteínas ribosómicas, con composición compleja. Para separar las proteínas se emplea el docloroetanol, la mayor parte de proteínas son de caracter básico y parecidas a las histonas nucleares. Tienen distinta estequiometría y se pueden clasificar en dos grupos: las que están presentes de 0,8 a 1,2 veces por ribosoma, llamadas proteínas unitarias que son necesarias para la unión de las subunidades ribosómicas. las presentes de 0,60 a 0,80 veces por ribosoma llamadas proteínas fraccionarias. Por otro lado se encuentran las que están entre 0,70 y 0,85 llamadas marginales.

Destino de las proteínas

Las proteínas sintetizadas por los ribosomas libres pueden ser proteínas del citosol, periféricas de la membrana plasmática (enzimas, actina, espectrina), proteínas mitocondriales, pueden ir a los plastos, proteínas interiores del peroxisoma y proteínas nucleares

Las proteínas recién sintetizadas pueden tener uno o varios péptidos señal que sirven para clasificarlas de acuerdo con su destino y determinan dónde deben ser exportadas, ya que en la membrana de los orgánulos existen receptores específicos para cada péptido señal. La ausencia de péptidos señal se queda en el citosol. Cuando hay un solo péptido señal, éste suele ser terminal, y se ancla en la membrana del orgánulo correspondiente, pero a menudo la proteína puede pasar del RER al Aparato De Golgi o a la membrana. Entonces, este péptido viene seguido por otro o más péptidos señal, de modo que una vez eliminado el primer péptido señal, el segundo queda en posición terminal, marcando el próximo destino y así sucesivamente, hasta que la proteína llegue a su destino final. También puede ocurrir que halla varios péptidos señal intercalados a lo largo de la proteína y esos péptidos quedan separados por cadenas más o menos largas. En este caso, la proteína se inserta en varios puntos de la membrana destino, y cada punto de inserción viene determinado por cada uno de los péptidos señal. Es el caso de las proteínas de paso múltiple que se encuentran en la membrana plasmática.

Modificaciones tras las síntesis

Las proteínas sintetizadas pueden sufrir posteriores modificaciones, que se realizan en el citosol, en el RER o en el aparato de Golgi, aunque en ocasiones también pueden ocurrir fuera de la célula, por ejemplo, las enzimas digestivas, que son expulsadas al aparato digestivo en forma de cimógenos.

Muchas modificaciones son permanentes (P.e. glucoxilacines, que es la más frecuente, es la unión de oligosacáridos a la proteínas), otras, sin embargo, son reversibles y ocurren en el citosol, por ejemplo, la unión de ác. grasos a proteínas, fosforilación de proteínas... Las proteínas, desde que se forman en el ribosoma hasta su destrucción por proteolisis, están acompañadas de una proteína de reparación y mantenimiento son las Proteínas de Unión, llamadas también proteínas acompañantes o Chaperonas, que se encargan de corregir su forma, repararlas o eliminarlas. Hay un equilibrio entre la degradación y síntesis proteica. Algunas proteínas del citosol son defectuosas. Estas proteínas tienen una señal que hace que sean degradadas por enzimas proteolíticos.

La producción de nuevos ribosomas es una actividad importante del metabolismo celular: para renovarlos, y para aumentar el número de ribosomas durante el crecimiento y diferenciación celular. Esta biogénesis pone en juego dos tipos de fenómenos:

  • La síntesis de ARNr (en el núcleo)
  • La unión de estos componentes en subunidades

Se lleva a cabo en el núcleo a partir de los genes agrupados en las NOR (regiones organizadores del nucleolo, que se encuentran en algunos ribosomas), esto codifica los ARNr. La síntesis de proteínas ribosomales se hace de la misma manera que las demás síntesis, mediante la traducción del ARNm por los ribosomas en el citoplasma. La constitución de nuevos ribosomas se hace por autoacoplamiento de sus constituyentes. Las proteínas ribosomales, una vez formadas, migran muy rápidamente hacia el núcleo y se asocian al ARNr para formar las dos subunidades ribosómicas. Esto ocurre en el nucleolo. Las subunidades maduran mientras se dirigen al citoplasma y se hacen maduras cuando salen del núcleo. La producción de ribosomas está adaptada a las necesidades de la célula y es regulada por ésta.

Estructura de los ribosomas

La estructura primaria se corresponde con una molécula flexible de gran longitud con una disposición aximétrica en las bases nitrogenadas y conteniendo una elevada proporción de guanina y escasa de citosina, en lo que respecta a organismos inferiores y vegetales; a medida que avanzamos en la escala evolutiva aumenta la citosina y va siendo menor la diferencia entre nucleotidos. Se pudo demostrar la existencia de una estructura secundaria con la espectroscopía viendo que la molecula de ARN se puede plegar debido a su flexibilidad. Si las bases que están en oposición son complementarias se unen y da el aspecto de que es una helice de ADN, hay otras zonas donde no hay oposición de bases complementarias y no se produce unión quedando como asas, a veces seguidos denominandose estructura de trébol que contiene también un ARN transferente.

En cuanto a la estructura terciaria se han propuesto varios modelos: según un modelo se produciría por un amontonamiento de cadenas de ácidos y daría lugar a estructuras en varilla. Según otro modelo propuesto por Attardi y Amaldi en el cual aparecen hélices de ARN ribosómico irradiando de un eje común.

Función

La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas. Este es el proceso mediante el cual el mensaje contenido en el ADN nuclear, que ha sido previamente transcrito en un ARN mensajero, es traducido en el citoplasma, juntamente con los ribosomas y los ARN de transferencia que transportan a los aminoácidos, para formar las proteínas celulares y de secreción. El ribosoma lee el ARN mensajero y ensambla la proteína con los aminoácidos suministrados por los ARN de transferencia, este proceso se denomina síntesis de proteínas.

Los polisomas se encargan de sintetizar proteínas de localización celular, mientras que los ribosomas del RER se encargan de sintetizar proteínas de exportación, o sea que se irán de la célula hacia otro lugar donde se necesite. Para la síntesis de proteínas se requiere la unión de una subunidad mayor y otra menor. Al terminar de fabricar las proteínas, se separan. Cuando vuelven a sintetizar se unen dos diferentes. En esta síntesis de proteínas los ribosomas se asocian en grupos mediante un filamento de unos 2 nm. de espesor. Estos ribosomas asociados se denominan polisomas, y suelen adoptar una figura en espiral. La subunidad menor queda hacia el interior de la espiral. Los ribosomas forman polisomas para realizar cualquier tipo de síntesis proteicas: tanto la efectuada por los ribosomas libres como la realizada por los asociados a membranas (RER). En el RER la subunidad mayor es la que se adosa a la membrana.El número de ribosomas que forman un polisoma y la longitud de ARN-m que los une varía según el peso molecular de las proteínas que se va a sintetizar.

Para la síntesis de proteínas, los ribosomas recorren el ARNm desde un extremo a otro. Por cada tres nucleótidos recorridos, incorporan un aminoácido a la cadena de proteínas que están sintetizando; aminoácidos que les proporciona el ARNt .

Cuando han completado el recorrido, los ribosomas se liberan del ARNm y suelta la proteína ya terminada. Mientras se esté sintetizando proteínas, por cada ribosoma que abandona el polisoma en el extremo final, otro se incorpora en el inicial, de modo que el ritmo de trabajo del polisoma siempre es complejo. El ARNt y la cadena de aminoácidos que se está formando se encuentran en un canal situado en la subunidad mayor.

Fuentes

  • Devlin, T. M. 2004. Bioquímica, Cuarta edición. Reverté, Barcelona.
  • Botánica