Una de las funciones más importantes de las células vivas es producir las proteínas necesarias para la supervivencia de un organismo. Las proteínas dan forma y estructura a un organismo y, como enzimas, regulan la actividad biológica. Para fabricar proteínas, una célula necesita leer e interpretar la información genética almacenada en su ácido desoxirribonucleico o ADN. Los sitios de síntesis de proteínas celulares son los ribosomas, que pueden estar libres o unidos. La importancia del ribosoma libre es que la síntesis de proteínas comienza allí.
ADN y ARN
El ADN es una cadena molecular larga compuesta por grupos de azúcar y fosfato alternados. Una de las cuatro posibles bases de nucleótidos que contienen nitrógeno (A, C, T y G) cuelga de cada azúcar. La secuencia de las bases a lo largo de la cadena de ADN determina la secuencia de aminoácidos que forman las proteínas. El ácido ribonucleico, o ARN, transmite una copia complementaria de una porción de una molécula de ADN, un gen, a los ribosomas, que son pequeños gránulos compuestos de ARN y proteína. El ARN se parece al ADN, excepto que sus grupos de azúcar contienen un átomo de oxígeno adicional y sustituye la base del nucleótido U por la base T del ADN. Los ribosomas crean proteínas de acuerdo con la información almacenada en el ARN mensajero o ARNm.
Codificación complementaria
Las reglas para transcribir ADN a ARN especifican una correspondencia entre las bases del gen y las bases del ARNm. Por ejemplo, una base A en un gen especifica una base U en la cadena de ARNm. De manera similar, las bases T, C y G de un gen especifican las bases A, G y C, respectivamente, en el ARNm. La información genética contenida en el ARNm toma la forma de tripletes de bases de nucleótidos llamados codones. Por ejemplo, el triplete de ADN TAA crea el triplete de ARN UTT. Por lo tanto, las cadenas de ADN y ARN contienen información complementaria, aunque única, codificada en la secuencia de bases de nucleótidos. Casi todos los tripletes codifican un aminoácido específico, aunque algunos tripletes especifican el final de un gen. Varios tripletes diferentes pueden codificar el mismo aminoácido.
Ribosomas
La célula fabrica ribosomas directamente a partir de ARN ribosómico, o ARNr, codificado por genes de ADN específicos. El ARNr se combina con proteínas para formar subunidades grandes y pequeñas. Las dos subunidades solo se unen durante la síntesis de proteínas. En una célula procariota, es decir, una célula sin un núcleo organizado, las subunidades de ribosoma flotan libremente dentro del líquido celular o citosol. En eucariotas, las enzimas en el núcleo de una célula construyen subunidades de ribosomas. Luego, el núcleo exporta las subunidades al citosol. Algunos de los ribosomas pueden unirse temporalmente a un orgánulo celular llamado retículo endoplásmico, o ER, al construir proteínas, mientras que otros ribosomas permanecen libres mientras sintetizan proteínas.
Traducción
La subunidad más pequeña de un ribosoma libre agarra una hebra de ARNm para comenzar la síntesis de proteínas. La subunidad más grande se engancha y comienza a traducir cada codón de ARNm. Esto implica exponer y posicionar cada codón de ARNm para que las enzimas puedan identificar y unir el aminoácido correspondiente al codón actual. Una molécula de ARN de transferencia, o ARNt, con un anticodón complementario se bloquea en la subunidad más grande, con su aminoácido designado. Luego, las enzimas transfieren el aminoácido a la cadena de proteínas en crecimiento, expulsan el ARNt gastado para su reutilización y exponen el siguiente codón de ARNm. Cuando termina, el ribosoma libera la nueva proteína y las dos subunidades se disocian.