Contenido
- TL; DR (demasiado largo; no leído)
- Una descripción de los ribosomas
- La prevalencia de los ribosomas
- Los ribosomas son proteínas Fábricas
- ¿Quién descubrió los ribosomas?
- El descubrimiento de la estructura del ribosoma
- ¿Qué es una ribozima?
- Categorización de ribosomas por valores de Svedberg
- La importancia de la estructura del ribosoma
Los ribosomas son conocidos como los fabricantes de proteínas de todas las células. Las proteínas controlan y construyen vida.
Por lo tanto, los ribosomas son esenciales para la vida. A pesar de su descubrimiento en la década de 1950, pasaron varias décadas antes de que los científicos aclararan realmente la estructura de los ribosomas.
TL; DR (demasiado largo; no leído)
Los ribosomas, conocidos como las fábricas de proteínas de todas las células, fueron descubiertos por primera vez por George E. Palade. Sin embargo, la estructura de los ribosomas fue determinada décadas después por Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz y Venkatraman Ramakrishnan.
Una descripción de los ribosomas
Los ribosomas reciben su nombre del "ribo" del ácido ribonucleico (ARN) y "soma", que en latín significa "cuerpo".
Los científicos definen los ribosomas como una estructura que se encuentra en las células, uno de varios subconjuntos celulares más pequeños llamados orgánulos. Los ribosomas tienen dos subunidades, una grande y otra pequeña. El nucleolo crea estas subunidades, que se unen. ARN ribosómico y proteínas (riboproteínas) forman un ribosoma.
Algunos ribosomas flotan entre el citoplasma de la célula, mientras que otros se unen al retículo endoplásmico (ER). El retículo endoplásmico tachonado de ribosomas se llama retículo endoplasmático rugoso (RER); el retículo endoplasmático liso (SER) no tiene ribosomas unidos.
La prevalencia de los ribosomas
Dependiendo del organismo, una célula puede tener varios miles o incluso millones de ribosomas. Los ribosomas existen en las células procariotas y eucariotas. También se pueden encontrar en bacterias, mitocondrias y cloroplastos. Los ribosomas son más frecuentes en las células que requieren una síntesis constante de proteínas, como las células cerebrales o pancreáticas.
Algunos ribosomas pueden ser bastante masivos. En eucariotas, pueden tener 80 proteínas y estar formadas por varios millones de átomos. Su porción de ARN ocupa más masa que su porción de proteína.
Los ribosomas son proteínas Fábricas
Tomar ribosomas codones, que son series de tres nucleótidos, del ARN mensajero (ARNm). Un codón sirve como plantilla del ADN de la célula para producir cierta proteína. Los ribosomas luego traducen los codones y los combinan con un aminoácido de transferencia de ARN (ARNt). Esto se conoce como Traducción.
El ribosoma tiene tres sitios de unión a ARNt: un aminoacilo sitio de unión (un sitio) para unir aminoácidos, un peptidilo sitio (sitio P) y un salida sitio (sitio E).
Después de este proceso, el aminoácido traducido se basa en una cadena de proteínas llamada polipéptido, hasta que los ribosomas completen su trabajo de hacer una proteína. Una vez que el polipéptido se libera en el citoplasma, se convierte en una proteína funcional. Este proceso es la razón por la cual los ribosomas a menudo se definen como fábricas de proteínas. Las tres etapas de la producción de proteínas se llaman iniciación, alargamiento y traducción.
Estos ribosomas parecidos a máquinas funcionan rápidamente, contiguos a 200 aminoácidos por minuto en algunos casos; Los procariotas pueden agregar 20 aminoácidos por segundo. Las proteínas complejas tardan unas horas en ensamblarse. Los ribosomas producen la mayoría de los aproximadamente 10 mil millones de proteínas en las células de los mamíferos.
Las proteínas completadas a su vez pueden sufrir más cambios o plegamientos; se llama modificación post-traduccional. En eucariotas, el Aparato de Golgi completa la proteína antes de que se lance. Una vez que los ribosomas terminan su trabajo, sus subunidades se reciclan o se desmantelan.
¿Quién descubrió los ribosomas?
George E. Palade descubrió los ribosomas por primera vez en 1955. La descripción de los ribosomas de Palade los describió como partículas citoplasmáticas que se asociaron con la membrana del retículo endoplásmico. Palade y otros investigadores encontraron la función de los ribosomas, que era la síntesis de proteínas.
Francis Crick pasaría a formar el dogma central de biología, que resumió el proceso de construir vida como "el ADN hace que el ARN hace proteínas".
Si bien la forma general se determinó utilizando imágenes de microscopía electrónica, tomaría varias décadas más determinar la estructura real de los ribosomas. Esto se debió en gran parte al tamaño comparativamente inmenso de los ribosomas, que inhibió el análisis de su estructura en forma de cristal.
El descubrimiento de la estructura del ribosoma
Mientras Palade descubrió el ribosoma, otros científicos determinaron su estructura. Tres científicos separados descubrieron la estructura de los ribosomas: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan y Thomas A. Steitz. Estos tres científicos fueron recompensados con el Premio Nobel de Química en 2009.
El descubrimiento de la estructura tridimensional del ribosoma ocurrió en 2000. Yonath, nacido en 1939, abrió la puerta a esta revelación. Su trabajo inicial en este proyecto comenzó en la década de 1980. Ella usó microbios de aguas termales para aislar sus ribosomas, debido a su naturaleza robusta en un ambiente hostil. Pudo cristalizar los ribosomas para poder analizarlos mediante cristalografía de rayos X.
Esto generó un patrón de puntos en un detector para poder detectar las posiciones de los átomos ribosomales. Finalmente, Yonath produjo cristales de alta calidad utilizando criocristalografía, lo que significa que los cristales ribosomales se congelaron para evitar que se rompieran.
Luego, los científicos trataron de dilucidar el "ángulo de fase" para los patrones de puntos. A medida que la tecnología mejoró, las mejoras en el procedimiento llevaron a detalles en el nivel de un solo átomo. Steitz, nacido en 1940, pudo descubrir qué pasos de reacción involucraban qué átomos, en las conexiones de aminoácidos. Encontró la información de fase para la unidad más grande del ribosoma en 1998.
Ramakrishan, nacido en 1952, trabajó para resolver la fase de difracción de rayos X para un buen mapa molecular. Encontró la información de fase para la subunidad más pequeña del ribosoma.
Hoy, nuevos avances en la cristalografía completa de ribosomas han llevado a una mejor resolución de las estructuras complejas de ribosomas. En 2010, los científicos cristalizaron con éxito los ribosomas eucariotas 80S de Saccharomyces cerevisiae y pudimos mapear su estructura de rayos X ("80S" es un tipo de categorización llamada valor de Svedberg; más sobre esto en breve). Esto a su vez condujo a más información sobre la síntesis y regulación de proteínas.
Hasta ahora, los ribosomas de organismos más pequeños han demostrado ser los más fáciles de trabajar para determinar la estructura de los ribosomas. Esto se debe a que los ribosomas son más pequeños y menos complejos. Se necesita más investigación para ayudar a determinar las estructuras de los ribosomas de los organismos superiores, como los humanos. Los científicos también esperan aprender más sobre la estructura ribosómica de los patógenos, para ayudar en la lucha contra la enfermedad.
¿Qué es una ribozima?
El termino ribozima se refiere a la mayor de las dos subunidades de un ribosoma. Una ribozima funciona como una enzima, de ahí su nombre. Sirve como catalizador en el ensamblaje de proteínas.
Categorización de ribosomas por valores de Svedberg
Los valores de Svedberg (S) describen la velocidad de sedimentación en una centrífuga. Los científicos a menudo describen unidades ribosómicas utilizando valores de Svedberg. Por ejemplo, los procariotas poseen ribosomas 70S que se componen de una unidad con 50S y una de 30S.
Estos no cuadran porque la velocidad de sedimentación tiene más que ver con el tamaño y la forma que con el peso molecular. Las células eucariotas, por otro lado, contienen ribosomas 80S.
La importancia de la estructura del ribosoma
Los ribosomas son esenciales para toda la vida, ya que producen las proteínas que aseguran la vida y sus componentes básicos. Algunas proteínas esenciales para la vida humana incluyen la hemoglobina en los glóbulos rojos, la insulina y los anticuerpos, entre muchos otros.
Una vez que los investigadores revelaron la estructura de los ribosomas, se abrieron nuevas posibilidades para la exploración. Una de esas vías de exploración es para los nuevos antibióticos. Por ejemplo, los nuevos medicamentos pueden detener la enfermedad al atacar ciertos componentes estructurales de los ribosomas de las bacterias.
Gracias a la estructura de los ribosomas descubiertos por Yonath, Steitz y Ramakrishnan, los investigadores ahora conocen ubicaciones precisas entre los aminoácidos y las ubicaciones donde las proteínas salen de los ribosomas. Concentrarse en la ubicación donde los antibióticos se unen a los ribosomas abre una precisión mucho mayor en la acción del fármaco.
Esto es crucial en una era en la que los antibióticos antes firmes se encontraron con cepas de bacterias resistentes a los antibióticos. El descubrimiento de la estructura ribosómica es, por lo tanto, de gran importancia para la medicina.