Ribosomas

Ribosomas

Los ribosomas son orgánulos de las células. En estas estructuras que carecen de membrana se llevan a cabo los últimos pasos de la síntesis de las proteínas.

La composición química de los ribosomas está dada por proteínas vinculadas al ácido ribonucleico ribosómico (ARNr) que procede del nucléolo. Los ribosomas pueden estar adheridos al retículo endoplasmático o hallarse en el citoplasma.

Con un tamaño de unos 30 nanómetros (un nanómetro equivale a la mil millonésima parte de un metro, o sea a dividir un metro en mil millones), los ribosomas sólo pueden observarse con el uso de microscopios electrónicos. En el caso de las células eucariotas, los ribosomas son un poco más grandes (unos 32 nanómetros) en comparación con las células procariotas (menos de 30 nanómetros).

En cada ribosoma es posible reconocer dos subunidades: una mayor y otra menor. Ambas surgen del núcleo celular de manera separada y están vinculadas entre sí a través de cargas. La función de los ribosomas es la síntesis de proteínas mediante el uso de los datos genéticos que reciben del ARN mensajero(ARNm). El ARNm, en definitiva, es ácido ribonucleico que alberga el código genético que procede del núcleo de la célula. De esta manera, define cómo deben unirse los aminoácidos de las proteínas, funcionando como una especie de patrón o modelo para la síntesis.

El proceso genético que desarrollan los ribosomas se conoce como traducción. En él, el ribosoma se encarga de “leer” el ARNm para luego ensamblar los aminoácidos que le aporta el ARN de transferencia a la proteína.

Los científicos han distinguido veinte aminoácidos. Cada uno se encuentra codificado en el código genético por uno o más codones: en total, se conocen 64 codones. Los codones son tripletes de nucleótidos y los ribosomas, en su proceso de traducción, trabajan con estos elementos.

Además del nanómetro, en este ámbito también se utiliza una unidad de medida conocida como svedberg, cuyo símbolo puede ser tanto S como Sv. Es importante señalar que no forma parte del Sistema Internacional de Unidades. Su nombre fue concebido en honor a Theodor Svedberg, un químico y físico oriundo de Suecia, Premio Nobel de Química a raíz de haber inventado la ultracentrífuga (un aparato de interés para la bioquímica, la ciencia de los polímeros y la biología molecular) y de sus aportes a la química de los coloides.

La unidad svedberg sirve para la medición del coeficiente de sedimentación de una macromolécula o de una partícula cuando atraviesan el proceso de centrifugación en condiciones normales; este coeficiente se obtiene a través de la división de la velocidad constante de sedimentación de la partícula o macromolécula por la aceleración que se les aplica. Es importante señalar que el S indica una magnitud de tiempo: 1S es igual a 10 segundos elevados a -13. Además, se trata de una unidad no aditiva; esto se aprecia en el caso de los ribosomas eucarióticos, ya que, a pesar de contener una subunidad de 60S y otra de 40S, dan un valor final de 80S, en lugar de 100S.

Se conoce con el nombre de mitorribosomas o ribosomas mitocondriales a una de las partes del aparato de síntesis proteica que poseen las mitocondrias. Su tamaño puede ir desde los 50S hasta los 72S, tal y como se aprecia en el género de protistas denominado Leishmania y en el género de hongos llamado Candida, respectivamente.

Los ribosomas que se aprecian en los plastos (orgánulos celulares eucarióticos encontrados en las algas y las plantas) se denominan plastidiales y se asemejan a los procariotas. Del mismo modo que estos últimos, miden 70S, aunque en su subunidad mayor tienen un ARNr de 4S que, en los procariotas, corresponde al de 5S.

En el contexto biológico, los ribosomas son pequeñas fracciones de moléculas en donde se origina el proceso de síntesis de las proteínas. Estas partículas sólo pueden observarse a través de un microscopio electrónico. El primero en descubrir los ribosomas fue el especialista en biología celular George Palade, esto ocurrió en 1953, definiéndose en ese momento como estructuras globulares diminutas y muy abundantes dentro del citoplasmade la célula.

Los ribosomas se originan en el interior del núcleo celular, para luego trasladarse hasta el citoplasma, donde realizan diferentes funciones, las cuales estarán sujetas a la célula a la cual pertenezcan.

Como ya se ha mencionado los ribosomas presenta un tamaño sumamente diminuto, por lo que para poder ser observados, es necesario que utilizar un microscopio. la dimensión de ellos dependerá de la célula al que pertenecen, por ejemplo en las células eucariotas, el ribosoma tendrá un diámetro de 320 Angstrom. Mientras que en las procariotas, su tamaño se reduce a 290 Angstrom.

Los ribosomas pueden encontrarse distribuidos de forma aislada dentro de la célula, o por el contrario pueden formar poli ribosomas. lo cierto es que pueden hallarse adheridos al retículo endoplasmático o cerca de la membrana celular.

Su principal función es la de sintetizar las proteínas, a este proceso se le conoce como “traducción”. A través de este proceso, el mensaje incluido en el ADN nuclear y que anteriormente había sido reproducido en un ARN mensajero es traducido en el citoplasma, en conjunto con los ribosomas y los ARN de transferencia que trasladan los aminoácidos, para la producción de proteínas celulares y de secreción.

Se pueden diferenciar dos clases de ribosomas, dependiendo de su coeficiente de sedimentación: los ribosomas 70 S y los ribosomas 80 S.

Los ribosomas se encuentran estructurados por dos subunidades de diferentes dimensiones y variados coeficientes de sedimentación. Una de ellas representa la subunidad mayor y la otra, la subunidad menor.

Por otra parte, es importante diferenciar entre los polisomas y los ribosomas. Los polisomas representan una cadena de ribosomas enlazados mediante un cordón o fibra de 2mm de espesor. Otra diferencia que se puede observar entre ellas, está en su función; los ribosomas sintetizan las proteínas de exportación, mientras que los polisomas sintetizan proteínas de ubicación celular.

Estructura y localización[editar]

Se les encuentra en el citosol, en las mitocondrias, en el retículo endoplasmático y en los cloroplastos. Sólo son visibles al microscopio electrónico, debido a su reducido tamaño (29 nm en células procariotas y 32 nm en eucariotas). Bajo el microscopio electrónico se observan como estructuras redondeadas, densas a los electrones. Bajo el microscopio óptico se observa que son los responsables de la basofilia que presentan algunas células. Los ribosomas están considerados en muchos textos como orgánulos no membranosos, ya que no existen endomembranas en su estructura, aunque otros biólogos no los consideran orgánulos propiamente por esta misma razón.

Están formados por ARN ribosómico (ARNr) y por proteínas. Estructuralmente, tienen siempre dos subunidades: la mayor o grande y la menor o pequeña. En las células, estas macromoléculas aparecen en diferentes estados de disociación. Cuando están completas, pueden estar aisladas o formando grupos (polisomas). En células eucariotas, los ribosomas se elaboran en el núcleo pero desempeñan su función de síntesis en el citosol. Las proteínas sintetizadas por los ribosomas actúan principalmente en el citosol; también pueden aparecer asociados al retículo endoplasmático rugoso o a la membrana nuclear externa, y las proteínas que sintetizan son sobre todo para la secreción.

Tanto el ARNr como las subunidades de los ribosomas se suelen nombrar por su coeficiente de sedimentación en unidades Svedberg. En las células eucariotas, los ribosomas del citoplasma alcanzan 80 S. En plastos de eucariotas, así como en procariotas, son 70 S. Los ribosomas mitocondriales son de tamaño variado, entre 55 y 70 S.

Ribosoma procariota

Subunidad mayor: Su coeficiente de sedimentación es 50 S. Tiene dos tipos de ARNr: 5 S (con 120 nucleótidos) y 23 S (2.904 nt), y tiene 31 proteínas como promedio.En la célula procariota, los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 70 S. Contienen un 66% de ARNr y se dividen en dos subunidades de distinto tamaño:

• Subunidad menor: Su coeficiente de sedimentación es 30 S. Tiene una sola molécula de ARNr 16 S con 1.542 nucleótidos y contiene 21 proteínas.

Ribosoma eucariota

En la célula eucariota, los ribosomas tienen un coeficiente de sedimentación de 80 S. Su peso molecular es de 4.194 Kd. Contienen un 60% de ARNr y 40% de proteínas. Al igual que los procariotas se dividen en dos subunidades de distinto tamaño:

• Subunidad mayor: Coeficiente de sedimentación de 60 S. 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: Coeficiente de sedimentación es 40 S. Tiene una sola molécula de ARNr 18 S y contiene 33 proteínas. Dependiendo del organismo eucariota, este ARNr 18 S puede presentar variaciones.

Ribosoma mitocondrial

Los ribosomas mitocondriales o "mitorribosomas" junto con ARNt y ARNm, son parte del aparato propio de síntesis proteica que tienen las mitocondrias. Son de tamaño variable, desde los 50S de Leishmania​ hasta 72S en Candida.​ Los mitorribosomas de las células animalesson 55S y sus dos tipos de ARN ribosómicos, el 12S y 16S, 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 plastidial

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.

La subunidad mayor 50S tiene unas 33 proteínas y la subunidad menor 30S tiene unas 25 proteínas. La gran mayoría de estas proteínas son homólogas (ortólogas) a las proteínas ribosomales bacterianas y unas pocas son específicas de los cloroplastos.

Descubrimiento

Los ribosomas fueron observados por primera ocasión por el biólogo celular rumano George Emil Palade a mediados de la década de 1950, para lo cual usó el microscopio electrónico.​ El término "ribosoma" fue propuesto por el científico Richard B. Roberts en 1958.

En 1974 Albert Claude, Christian de Duve y George Emil Palade recibieron el premio Nobel en la categoría de fisiología o medicina por su descubrimiento.​ El premio Nobel de química de 2009 fue entregado a Venkatraman Ramakrishnan, Thomas A. Steitz y Ada E. Yonath por motivo de la especificación detallada de la estructura y mecanismo de operación del ribosoma.​

Origen

El ribosoma podría haber aparecido en un mundo de ARN, primero como un complejo autoreplicante que después evolucionó con la habilidad para sintetizar aminoácidos.

Estudios sugieren que un ribosoma compuesto únicamente de ARNr sería capaz de propiciar enlaces peptídicos.​ Adicionalmente, otras evidencias aducen la autosuficiencia genética de los ribosomas, característica ausente en el complejo aparato de replicación del ADN. El ARNr funge como catalizador de su propia replicación, haciendo uso de su capacidad para codificar y sintetizar ARNt y proteínas para llevarla a cabo.

Conforme fueron apareciendo aminoácidos en las condiciones prebióticas del mundo de ARN,​ sus interacciones con el ARN catalítico habrían conferido a este último con mayor alcance y eficiencia.​ Bajo esta rúbrica, la fuerza motora para la evolución del ribosoma actual a partir de una máquina autoreplicante arcaica podría haber sido la presión selectiva por incorporar proteínas a la maquinaria, de manera que aumentara su capacidad de autoreplicación.