Ribosomas

INTRODUCCION

Los ribosomas fueron descritos por primera vez por Palade en 1953 al microscopio electrónico. Los estudió en el R.E. rugoso por la cara no citosómica, y también libres.

Los ribosomas se aislaron por ultracentrifugación y así se pudo ver su morfología en función en eucariotas y procariotas. Ellos son estructuras globulares, carentes de membrana.

Están formados químicamente por varias proteínas asociadas a ARN ribosómico procedente del nucléolo. Pueden encontrarse libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático. Unas proteínas (riboforinas) sirven de nexo entre ambas estructuras.

Su estructura es sencilla: dos subunidades (una mayor o otra menor) de diferente coeficiente de sedimentación. Su función consiste únicamente en ser el orgánulo lector del ARN mensajero, con órdenes de ensamblar los aminoácidos que formarán la proteína. Son orgánulos sintetizadores de proteínas.

RIBOSOMAS

Todas las células de los organismos vivos contienen ribosomas.

Los ribosomas son complejos macromoleculares de proteínas y ácido ribonucleico (ARN) encargado de sintetizar proteínas a partir de la información genética que les llega del ADN transcrita en forma de ARN mensajero (ARNm). Sólo son visibles al microscopio electrónico, debido a su reducido tamaño (29nm en células procariotas y 32 nm en eucariotas).

En los ribosomas ocurre uno de los pasos más importantes de la fabricación de proteínas al interior de la célula. Por ello se dice frecuentemente que los ribosomas son las fábricas de proteínas de las células.

Están en todas las células (excepto en los espermatozoides). Los ribosomas no se definen como orgánulos, ya que no existen endomembranas en su estructura.

Composición:

Cada ribosoma contiene aproximadamente un 10% de proteínas y, un 80% de agua.

Localización:

Se pueden localizar en:

 libres en el citosol o asociados en polisomas.

 adheridos a la membrana externa del RE (RER) y a la membrana externa nuclear.

 dentro de las mitocondrias y cloroplastos.

 en el núcleo, donde se forman como subunidades separadas.

 por supuesto los hay en procariotas, aunque más pequeños.

TIPOS DE RIBOSOMAS

Hay distintos tipos de ribosomas:

Ribosomas procariotas

Los Ribosomas de las Células procariotas son los más estudiados. Son de 70 S y su masa molecular es de 2.500 kilodalton. Las moléculas de ARNr forman el 65% del ribosoma y las proteínas representan el 35%. Las moléculas de ARN ribosómico son ricas en adenina y guanina y forman una hélice alrededor de las proteínas. Los ribosomas están formados por dos subunidades:

Subunidad mayor: es 50 S. Está formada por dos moléculas de ARN, una de 23 S y otra de 5 S. Además hay 34 proteínas básicas de las cuales sólo una se repite en la subunidad menor.

Subunidad menor: es de 30 S y tiene una molécula de ARNr de 16 S además de 21 proteínas.

Ribosoma eucariotas

En eucariotas, los ribosomas son 80 S. Su peso molecular es de 4.200 Kd. Contienen un 40% de ARNr y 60% de proteínas. Al igual que los procariotas se dividen en dos subunidades de distinto tamaño:

Subunidad mayor: es 60 S. Tiene tres tipos de ARNr: 5 S, 28 S y 5,8 S y tiene 49 proteínas, todas ellas distintas a las de la subunidad menor.

Subunidad menor: es 40 S. Tiene una sola molécula de ARNr 18 S y contiene 33 proteínas. Dependiendo de qué organismo eucariota sea, este ARNr 18 S puede sufrir alteraciones.

Ribosomas mitocondriales

Las mitocondrias tienen su propio aparato de síntesis proteica que incluye ribosomas, ARNt y ARNm. Los ribosomas mitocondriales de las células animales contienen dos tipos de ARN ribosómicos, el 12S y 16S, que se transcriben a partir de genes del ADN mitocondrial, y son transcritos por una ARN polimerasa mitocondrial específica. Todas las proteínas que forman parte de los ribosomas mitocondriales están codificadas por genes del núcleo celular, que son traducidos en el citosol y transportados hasta las mitocondrias.

Ribosoma de plastos

Los ribosomas que aparecen en plastos son similares a los procariotas. Son, al igual que los procariotas, 70 S, pero en la subunidad mayor hay un ARNr de 4 S que es equivalente al 5 S procariota.

FUNCIÓN DE LOS RIBOSOMAS

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.

ESTRUCTURA DE LOS RIBOSOMAS

La estructura primaria se corresponde con una molécula flexible de gran longitud con una disposición asimétrica 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 nucleótidos. Se pudo demostrar la existencia de una estructura secundaria con la espectroscopia viendo que la molécula 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 hélice de ADN, hay otras zonas donde no hay oposición de bases complementarias y no se produce unión quedando como asas, a veces seguidos denominándose 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.

PROTEÍNAS RIBOSÓMICAS

Se pueden separar gran cantidad de proteínas ribosómicas, con composición compleja. Para separar las proteínas se emplea el 2 cloro etanol, la mayor parte de proteínas son de carácter básico y parecido a las histonas nucleares. Tienen distinta estequiometria 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.

BIOGÉNESIS DE LOS RIBOSOMAS

Dada la gran complejidad que tienen los ribosomas cabe pensar que hay un número bastante elevado de genes que participan en su formación. La biogénesis varía según sea eucariotas o procariotas. En procariotas los estudios se realizaron sobre E.Coli, a la cual se la hacía crecer en un medio rico en uracilo rico en carbono 14. Se comprobó que el material que formaba parte de los ribosomas aparecen dos tipos de partículas de coeficientes 8 S y 20 S. Al poco tiempo desaparecían y aparecían otras de 26 S y 40 S, estudiándolas se vio que de 26 S tenían un ARN de 16 S y 20 S respectivamente. Al poco tiempo desaparecían y aparecían las subunidades mayor y menor de los ribosomas de células procariotas.

En eucariotas su origen está relacionado con los nucléolos. Un precursor sería el ARN ribosómico 45 S, al poco tiempo aparecían dos ARN marcados uno de 32 S y otro de 18 S. El

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