Ribosomas

Ribosomas

Los ribosomas son complejos citoplasmáticos en la célula animal. Se encuentran unidos a la membrana. Además, tienen una estructura esférica diminuta que contiene ácido ribonucleico (ARN) y sirve como sitio para la síntesis de proteínas.

Dichos complejos están formados por dos subunidades que se complementan y funcionan como una sola unidad. Esto lo hacen para construir proteínas en base a la secuencia genética que contiene el ARN.

¿Qué son los ribosomas?

La palabra ribosoma proviene de ‘ribo‘ que significa ácido ribonucleico y del griego ‘soma‘, que significa cuerpo. La definición de ribosoma nos dice lo siguiente:

Un ribosoma es un mecanismo celular complejo que se utiliza para traducir el código genético en cadenas de aminoácidos. Dichas cadenas largas de aminoácidos se pliegan y funcionan como proteínas en las células.

Los ribosomas abundan en grandes cantidades en las células. Se calcula que una célula de mamífero contiene alrededor de 10 mil millones de moléculas de proteínas. Además, la mayoría de estas proteínas se producen a partir de los ribosomas.

Definición de ribosomas

Por otra parte, una célula eucariota activa contiene aproximadamente 10 millones de ribosomas. En el caso de la célula procariota, contiene aproximadamente entre 15000 a 20000 ribosomas. Esta cantidad equivale al 25% de la masa celular total.

También hay que tener en cuenta que el tamaño de los ribosomas varía dentro de las células. Por lo tanto, su tamaño depende de los tipos de células. El tamaño medio de los ribosomas de una célula procariota es de 200 Å de diámetro.

Breve historia de los ribosomas

En 1943, Albert Claude observó por primera vez las diminutas moléculas o complejos de ribonucleoproteína y lípidos, bajo un microscopio electrónico. Decidió nombrarlas microsomas.

Sin embargo, en 1955, el biólogo celular estadounidense nacido en Rumania, George E. Palade las descubrió como partículas densas o gránulos del citoplasma. Pero no fue sino hasta 1958, cuando el científico Richard B. Roberts propuso el nombre de “Ribosoma“.

Posteriormente, George E. Palade y otros científicos descubrieron que los ribosomas son sintetizadores de proteínas en las células. Por este descubrimiento, Palade recibió el Premio Nobel en 1974.

Tipos de ribosomas

En función del tamaño y el coeficiente de sedimentación (S), se definen dos tipos de ribosomas. Los ribosomas 70S y los ribosomas 80S. La letra ‘S’ hace referencia a la unidad Svedberg.

Tipos de ribosomas

Dicho coeficiente de sedimentación permite determinar qué tan rápido se sedimenta un orgánulo celular en una ultracentrífuga.

Ribosoma 70S

Este tipo de ribosoma es comparativamente más pequeño y tiene un coeficiente de sedimentación 70S. Consta de dos subunidades: la subunidad 50S grande y la subunidad 30S pequeña. Ambas están unidas entre sí.

Su peso molecular es de 2,7 × 106 Dalton. Además, se encuentran en todas las células procariotas, así como en las mitocondria y en el cloroplasto de las células eucariotas.

Ribosoma 80S

Se trata de un tipo de ribosoma que es comparativamente más grande y tiene un coeficiente de sedimentación 80S. En este caso consta de una gran subunidad circular 60S y una pequeña subunidad elíptica 40S.

Su peso molecular es de 40 × 106 Dalton, y también se encuentran en todas las células eucariotas.

Estructura del ribosoma

Estructura física

Como se ha dicho, cada ribosoma contiene dos subunidades. Una más grande y una más pequeña. Las subunidades ribosómicas se forman en el nucleolo a partir de proteínas y ácidos nucleicos. Luego, a través de los poros nucleares, se transportan al citoplasma.

Estructura del ribosoma

Los tamaños de las dos subunidades no son iguales y existen en este estado hasta que se requieren para su uso. La subunidad más grande es dos veces más grande que la más pequeña.

El 40S y el 60S son las subunidades pequeña y grande de las células eucariotas, respectivamente. Por su parte, 30S y el 50S son las subunidades pequeña y grande, respectivamente, de las células procariotas.

La subunidad más pequeña se encuentra por encima de la subunidad más grande, como una tapa. Las subunidades ribosómicas se producen individualmente cuando los ribosomas no participan en la síntesis de proteínas.

Cuando comienza el proceso de síntesis de proteínas, las dos subunidades se unen. Después, cuando se detiene dicho proceso, se disocian. Durante la síntesis de proteínas, dos subunidades se agrupan y forman polirribosoma o polisoma

Estructura química

Químicamente, los ribosomas constan de proteínas ribosómicas y ARNr (ARN ribosómico). En las células procariotas, los ribosomas tienen un 40% de proteína y un 60% de ARNr. Por su parte, en las células eucariotas, los ribosomas están formados por un 50% de proteínas y un 50% de ARNr.

Además de estos, los ribosomas también contienen trazas de magnesio (Mg), calcio (Ca) y manganeso (Mn).

Los ribosomas y las proteínas

La función de los ribosomas en cualquier célula es producir proteínas. Las proteínas a su vez, se utilizan en casi todas las funciones celulares. Por ejemplo, como catalizadores, aceleran el tiempo de las reacciones. Como fibras, brindan soporte.

Las proteinas

Además, muchas proteínas funcionan en tareas específicas, como contraer células musculares. Sin embargo, todas las proteínas comienzan como ácido desoxirribonucleico o ADN.

Una proteína especial, la ARN polimerasa, es una enzima que reconoce secuencias en el ADN. Dicha enzima se une a ellas con la ayuda de otras proteínas. Como resultado, crea una nueva molécula de información que puede viajar desde el núcleo hasta el citosol de la célula.

La ARN polimerasa, produce la hebra de ácido ribonucleico (ARN) que se procesa al salir del núcleo. Durante este proceso se eliminan las áreas del ARN que no codifican proteínas. En este punto la molécula ahora se conoce como ARN mensajero (ARNm).

Cada ARNm está compuesto por 4 bases nucleicas diferentes. A estas bases se les conoce como ácidos nucleicos. Los pares de bases se “leen” en series de tres, lo cual forma codones. Cada codón representa un aminoácido específico.

Toda la vida que conocemos en la Tierra tiene los mismos 20 aminoácidos. Los codones usados para llamar a esos aminoácidos son prácticamente universales. El codón que inicia todas las proteínas se llama “AUG”.

De hecho, representa cada una de las secuencias de bases nucleicas: adenina, uracilo y guanina, respectivamente.

Una molécula de ARN especial que puede unirse a los aminoácidos, conocida como ARN de transferencia o ARNt. Puede reconocer esta secuencia y unirse a ella.

Dicha molécula de ARNt en particular lleva un aminoácido denominado metionina. No obstante, dependiendo de la proteína que se construya, el siguiente aminoácido podría ser cualquiera de los 20 aminoácidos.

Actúan como catalizadores

Es aquí donde entran en juego los ribosomas. Lo que hacen es reconocer la estructura del ARNm unido a un ARNt. Las dos sub-unidades del ribosoma pueden combinarse para sintetizar la proteína a partir de la cadena del ARNm.

ARNt

En este punto, los ribosomas actúan como grandes catalizadores. Debido a esto forman enlaces peptídicos entre los aminoácidos. Por su parte, el tRNA usado se libera nuevamente en el citosol para poder unirse a otro aminoácido.

Eventualmente, el ARNm presentará un codón al ribosoma para detenerlo. Como resultado, las proteínas especiales desprenderán la cadena de aminoácidos del último ARNt y se liberará la proteína.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que diferentes proteínas requieren diferentes modificaciones y transporte a diversas áreas de la célula. Esto antes de que puedan funcionar.

Un ribosoma adherido al retículo endoplásmico, por ejemplo, depositará la proteína recién formada en el interior. En este lugar se puede modificar y plegar correctamente.

Hay otras proteínas se forman directamente en el citosol. Aquí es donde pueden comenzar a actuar como catalizadores para diversas reacciones. Los ribosomas, entonces, crean todas estas proteínas que las células necesitan.

En cuanto al peso celular, las proteínas representan alrededor del 20%. En promedio, una célula puede tener 10,000 proteínas diferentes, con una media de un millón de copias de cada una.

Su relación con los virus

Dado que la proteína más grande conocida, titina, tiene alrededor de 30.000 aminoácidos. Únicamente se necesitan entre 2 a 3 horas para sintetizar un ribosoma. Las proteínas más pequeñas, de unos pocos cientos de aminoácidos, se pueden sintetizar en minutos.

Virus

Una vez creados, los ribosomas no pueden destruirse. Tan pronto como un tRNA se une a un mRNA. Se vinculan con la ayuda de otras proteínas y se inicia el proceso de síntesis de proteínas. Los virus se han aprovechado de este proceso.

Un virus es una pequeña hebra de ADN o ARN, que se replica secuestrando la estructura normal de una célula, incluidos los ribosomas. El virus utiliza los ribosomas de una célula para crear las proteínas necesarias para replicar su genoma. Hecho esto se encapsula a sí mismo para poder salir de la célula.

Una vez que el virus introduce su genoma en una célula. La molécula se comporta igual que si la célula la hubiera creado. Si el virus está basado en ADN, el ADN llega al núcleo. Es aquí donde las proteínas de la célula lo traducen en ARN, que posteriormente los ribosomas traducen en proteínas.

En caso de que el virus este basado en ARN. El ARN viral permanece en el citoplasma. Estando ahí, puede interactuar con los ribosomas directamente y crear nuevas proteínas.

De cualquier manera, el virus tiene la capacidad de crear todas las proteínas necesarias para replicar su genoma. También para encapsular las copias en nuevas cápsulas de proteínas. Estas proteínas pueden viajar a una nueva célula huésped y propagar la enfermedad.

Funciones de los ribosomas

A continuación puedes ver una lista con las principales funciones de los ribosomas:

  • Los ribosomas participan en el metabolismo de los lípidos.
  • También cumplen la función de crear sitios de unión para dos moléculas de ARNt.
  • Además, la ribonucleoproteína de los ribosomas actúa como fábricas de proteínas porque se ocupan principalmente de sintetizarlas.
  • Los ribosomas juegan un papel en el ensamblaje de aminoácidos. Esto con el objetivo de producir proteínas esenciales para llevar a cabo las actividades de las células.
  • Los ribosomas producen citocromo para el transporte de electrones durante la respiración celular.
  • Tanto los ribosomas, como la molécula de ARNt, traducen los genes que codifican proteínas en el ARNm.
  • Algunos ribosomas se adhieren al retículo endoplásmico. Esto hace que el retículo endoplásmico adquiera un aspecto rugoso al microscopio.
  • Los ribosomas son capaces de sintetizar hebras de péptidos a una velocidad de 200 por minuto. Esto produce una proteína muy grande en dos o tres horas.
  • Otra de sus funciones es crear proteínas a partir de ARNm uniendo los aminoácidos.

Video sobre los ribosomas

A continuación puedes ver un video sobre los ribosomas. En el se describe información adicional que puede complementar lo aquí mencionado.