manual

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Síntesis de proteínas, modelo
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Modo de empleo
Fig. 1
1. INTRODUCCIÓN
Cada célula viva contiene proteínas. Por un lado, estas
constituyen las substancias esenciales para la estructura
de los seres vivientes, por el otro, constituyen enzimas
sobre las cuales están basados todos los procesos del metabolismo de los seres vivientes.
Las proteínas consisten en largas cadenas, cuya masa
molecular varía entre 10.000 y algunos millones. Sometidas a hidrólisis, se descomponen en aminoácidos. Según
el estado actual de los conocimientos científicos, unos 20
aminoácidos participan en la estructura de las proteínas.
Los unen enlaces peptídicos (fig. 2); durante este proceso,
el grupo carboxilo de uno de los aminoácidos reacciona con
el radical amínico del otro, liberando agua. De esta manera,
dos aminoácidos forman un dipéptido, tres aminoácidos un
tripéptido, etc. Cadenas de hasta 10 aminoácidos se llaman
oligopéptidos, cadenas de más de 10 aminoácidos, polipéptidos.
El gran número de proteínas, específicas de cada especie
biológica, se debe a que la secuencia de aminoácidos que
las constituyen está específicamente determinada. Esto implica que la secuencia según la cual están unidos los aminoácidos necesarios a su constitución - es decir, la síntesis
de proteínas - debe estar programada como si fuera una
orden de construcción dentro de las células de los seres vivientes. Sabemos hoy que la información genética está definida por la secuencia de las bases en las moléculas de
ADN en los cromosomas.
Hay cuatro bases en la molécula de ADN: la adenina (A),
la timina (T), la guanina (G) y la citosina (C) (fig. 3). Si un
aminoácido fuera designado por una sola base (o respectivamente por un solo nucleótido), solo podrían definirse
cuatro aminoácidos diferentes para ser introducidos en la
Fig. 2
Thymin
Adenin
Guanin
Cytosin
Fig. 3
cuerda peptídica. Si se utilizaran dos bases adyacentes (o
respectivamente dos nucleótidos adyacentes) para designar un aminoácido, podrían identificarse 16 aminoácidos
distintos para ser introducidos en las cuerdas peptídicas, ya
que cuatro símbolos (en este caso cuatro bases) pueden
ser ordenados según 16 combinaciones diferentes:
AA
GA
AC
GC
AG
GG
AT
GT
CA
TA
CC
TC
CG
TG
CT
TT
Ya que participan unos veinte aminoácidos en la construcción de las proteínas, los grupos dobles (dobletes) no son
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suficientes para identificar todos los aminoácidos. Sabemos hoy día que un triple grupo de bases - un tripleto de
bases (por ejemplo AAA, ACT, GAC, etc.) - identifica (asegura la codificación) de un aminoácido. Tres nucleótidos
adyacentes de una cuerda de ADN se llaman “codigógeno”.
Disponiendo cuatro símbolos (en nuestro caso bases) en
grupos de 4, hay 64 combinaciones posibles, es decir, 64
tripletos de codigógenos. Por lo tanto deberían identificarse
64 aminoácidos. Empero, solo 20 aminoácidos concurren
en la constitución de las proteínas. Por lo tanto, el código
es más amplio y presenta una cantidad mayor de combinaciones que la requerida. Las investigaciones han revelado que ciertos aminoácidos son identificados por varios
tripletos y que algunos tripletos indican el final de la cadena
de aminoácidos en la síntesis de las proteínas.
del ADN, solo los pares de bases formados por la guanina
y la citosina por una parte y por la adenina y el uracilo (en
lugar de la timina) por la otra, pueden ser ligados uno frente
al otro. El ARN constituido provee pues una lectura negativa de la información memorizada en la cuerda simple de
ADN. Un tripleto de bases pertenecientes al ARN se llama
“codigón”. La cuerda de ARN se separa de la cuerda simple de ADN, atraviesa la membrana del núcleo celular, penetrando en el citoplasma, y transmite la información concerniente a la secuencia de aminoácidos en la molécula de
proteína a los ribosomas. Por esta razón, el ARN es llamado ARN mensajero (m-ARN). La cuerda de ARN mensajero se adhiere al ribosoma. Tripletos de bases adecuados - llamados “anticodigones” - o en breve, las moléculas
de ARN presentes en el citoplasma, se adhieren a sus codigones. Las cuerdas cortas de ARN son acopladas a un
cierto aminoácido según sus tripletos de bases (el anticodigón). Este aminoácido es por lo tanto transferido a la cuerda de m-ARN. Por ello este ARN se llama ARN de transmisión (t-ARN). El m-ARN solo está en contacto con los ribosomas por intermedio de dos o tres codigones. Es este
el único sitio en el cual la adhesión de los anticodigones
adecuados del t-ARN queda asegurado. Los aminoácidos
traídos son unidos por enlaces peptídicos (véase más arriba). Las cuerdas de t-ARN se separan luego otra vez de
los aminoácidos dispuestos en fila, y de la cuerda de mARN, quedando nuevamente disponibles para acoplar y
transmitir otras moléculas de aminoácidos (siempre semejantes). La cuerda de m-ARN se desplaza ahora a lo largo
del ribosoma, de manera que los dos o tres codigones adyacentes puedan adherirse al ribosoma, donde puede efectuarse la adhesión de aminoácidos, es decir, ser sintetizadas proteínas. Así es formada una cadena de proteína,
según la información transmitida por el ADN, por intermedio del m-ARN, la secuencia de aminoácidos de esta proteína quedando exactamente determinada por esta información.
Las moléculas de ADN que se hallan en los cromosomas
de los núcleos celulares son el sitio de la información
genética. No obstante, la síntesis de las proteínas tiene
lugar fuera de los núcleos celulares, en los ribosomas del
citoplasma. Esto significa que la información debe ser
transmitida desde el núcleo celular hacia los ribosomas. Es
este un proceso complejo.
Las dobles cuerdas de ADN son partidas para formar dos
cuerdas simples, al menos a lo largo de algunas secciones.
Los nucleótidos provenientes del citoplasma adhieren a la
cuerda simple de ADN, formando una cuerda simple que
“lee” la información definida por la secuencia de las bases
del ADN. No se trata, empero, de una cuerda nueva de
ADN, como ocurriría en el caso de la reproducción idéntica
de ADN, porque en estos nucleótidos, la desoxiribosa del
ADN (fig. 4) es reemplazada por la ribosa (fig. 4) de estructura muy similar, y que la base timina es reemplazada por
la base uracilo (fig. 6).
No obstante, como en el caso de la reproducción idéntica
Fig. 4
2 - desoxiribosa
Fig. 5
Ribosa
2. MODELO
El modelo consiste en un juego de 52 símbolos (fig. 7). Al
lado de los símbolos ilustrados se hallan sus denominaciones (los números entre paréntesis indican la cantidad de
símbolos provistos con el juego).
Fig. 6
Todos los símbolos tienen un imán que permite fijarlos en
un tablero metálico. Ganchos y ojales con ranuras permiten
fijar los símbolos entre sí.
Para demostrar la síntesis de proteínas se establece una
Uracilo
2
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Nucleótido DNA
con base timina (8)
Nucleótido DNA
con base adenina (8)
Nucleótido DNA
con base citosina (8)
Nucleótido DNA
con base guanina (8)
Nucleótido m-ARN
con base uracilo (3)
Nucleótido m-ARN
con base adenina (2)
Nucleótido m-ARN
con base citosina (3)
Nucleótido m-ARN
con base guanina (4)
cuerda de t-ARN con
anticodigón citosina (C)/
guanina (G)/adenina (A) (1),
transmite el aminoácido
alanina
cuerda de t-ARN con
anticodigón citosina (C)/
ademina (A)/adenina (A) (1),
transmite el aminoácido
valina
marrón
cuerda de t-ARN con
anticodigón guanina (G)/
citosina (C)/uracilo (U) (2),
transmite el aminoácido
arginina
Fig. 7
3
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doble cuerda de ADN con los nucleótidos correspondientes
(fig. 8). Para una de las cuerdas simples, la secuencia de
nucleótidos debe ser idéntica a la secuencia de las bases
de anticodigones de los símbolos de t-ARN. Para ello, solo
los pares constituidos por la adenina y la timina por una
parte y por la guanina y la citosina por la otra, pueden ser
ubicados uno frente al otro. Esto se expresa por medio de
las partes correspondientes entre símbolos - ángulos y partes redondeadas.
La cuerda simple de ADN para cual la secuencia de
nucleótidos no corresponde a la secuencia de las bases de
anticodigones, se separa de la cuerda adjunta, deslizándola en el tablero metálico. Para evitar de dañar las ranuras y los ganchos, se recomienda utilizar las dos manos
para deslizar cadenas largas sobre el tablero. Además, las
cadenas no deben doblarse abruptamente, sino formar líneas curvas regulares.
Fig. 8
Una cuerda de m-ARN tomada de los nucleótidos de ARN
correspondientes se agrega a la cuerda simple de ADN
sobrante, que lee la información genética para la síntesis
de las proteínas. Para obtener una representación más
clara de la situación local en la célula, pueden representarse esquemáticamente la membrana celular y un ribosoma con tiza en el tablero metálico (fig. 9).
La cuerda de m-ARN es deslizada hacia el ribosoma.
Luego de unir los símbolos de t-ARN con los símbolos de
los aminoácidos correspondientes (véase más arriba), los
símbolos de t-ARN son ubicados en secuencia correcta en
la posición adecuada de la cuerda de m-ARN (fig. 10). De
esta manera se forma una cadena corta de aminoácido.
Fig. 9
La reproducción idéntica - replicación - del ADN puede igualmente ser demostrada muy claramente por medio del modelo. Para ello se establece una doble cuerda de ADN con
una secuencia arbitraria de bases. La cadena debe tener
entre 10 y 12 nucleótidos. Sepárense las dos cuerdas en un
extremo y complétense las dos cuerdas simples por medio
de los nucleótidos sobrantes para formar una cuerda doble
(fig. 11).
Como solo los pares adenina-timina y guanina-citosina pueden ser ubicados un frente al otro, se obtienen dos dobles
cuerdas con la misma secuencia de bases.
3 MATERIAL
Síntesis de proteínas, modelo
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Juego de 52 símbolos de plástico con imanes de adhesión
TABLERO; metal, 1480 mm x 980 mm
60377.00
Fig. 10
Fig. 11
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