La s?ntesis de prote?nas es el proceso celular de creaci?n de prote?nas. Sus f?rmulas y las instrucciones sobre c?mo hacerlas est?n codificadas en el ADN. Es ?til referirse al proceso en dos partes. La transcripci?n de s?ntesis de prote?nas copia el c?digo de ADN. La traducci?n de s?ntesis de prote?nas hace coincidir el c?digo con los compuestos qu?micos en la c?lula, cuya combinaci?n se convierte en una prote?na.
El ?cido desoxirribonucleico (ADN), el modelo maestro de un organismo individual, est? estructurado como una doble h?lice. Una buena analog?a es una larga tira de cremallera retorcida. Hay dos hebras hechas de az?cares y fosfatos de 5 carbonos. Unirlos son nucle?tidos emparejados entrelazados, como los dientes opuestos de una cremallera cerrada. La adenina (A) coincide con la timina (T), los pares de citosina (C) con la guanina (G) y viceversa.
La transcripci?n de la s?ntesis de prote?nas comienza en el n?cleo de una c?lula, donde el ADN es «descomprimido» por una enzima llamada helicasa, lo que resulta en dos cadenas separadas. Una enzima cr?tica llamada ARN polimerasa (RNAP) luego se adhiere a una de las cadenas para comenzar un proceso llamado alargamiento. Identifica el primer nucle?tido en la cadena de ADN de la plantilla y, al hacerlo, atrae un nucle?tido libre que debe combinarse con ?l. RNAP luego se mueve al siguiente nucle?tido en la cadena de ADN, y contin?a al siguiente, y al siguiente, hasta que se haya ensamblado una cadena de ?cido ribonucleico (ARN).
El ARN es una cadena sencilla de nucle?tidos no apareados capaces de mantener su integridad estructural con la adici?n de mol?culas de ox?geno. La cadena de ARN que ha sido construida por su agente de polimerasa, algunas con m?s de 2 millones de nucle?tidos, se llama ARN mensajero (ARNm). En teor?a, el ARNm est? destinado a ser un duplicado exacto de la cadena ?nica de ADN no utilizada que queda. En la pr?ctica, no es exacto, y tambi?n pueden ocurrir errores de transcripci?n de s?ntesis de prote?nas.
El ARNm es, por lo tanto, una cadena muy larga de solo cuatro nucle?tidos diferentes. Su secuencia se conoce como transcripci?n. Un ejemplo podr?a ser AAGCAUUGAC: cuatro letras, tal vez 2 millones de ellas, en orden aparentemente aleatorio. Es de alguna manera ?til analogizar la vida del carbono como una biocomputadora de 4 bits a gran escala. De particular inter?s es que, en el ARN, la timina se reemplaza por un nucle?tido similar llamado uracilo (U).
Como su nombre lo indica, el ARN mensajero escapa de su confinamiento en el n?cleo de una c?lula a trav?s de los poros a lo largo de la membrana nuclear. Una vez dentro del citoplasma de la c?lula, su destino es entregar la transcripci?n de la s?ntesis de prote?nas, copiada del ADN, a estructuras llamadas ribosomas. Los ribosomas son las f?bricas de prote?nas de la c?lula y, all?, se produce el segundo paso de la s?ntesis de prote?nas.
La secuencia codificada de nucle?tidos debe traducirse. Un ribosoma se une al ARNm y, en el proceso de lectura de sus secuencias, atrae fragmentos de ARN llamado ARN de transferencia (ARNt), que habr? encontrado y unido con un amino?cido libre espec?fico para su secuencia corta de nucle?tidos. Si hay una coincidencia, el ARNt y su carga se unen al ribosoma. A medida que el ribosoma contin?a leyendo la siguiente secuencia, y la siguiente, en un proceso tambi?n llamado alargamiento, resulta una larga cadena polipept?dica de amino?cidos.
Las prote?nas que diferencian el tejido org?nico en forma y funci?n son los llamados «componentes b?sicos de la vida». A su vez, se construyen como una cadena de varios amino?cidos: la traducci?n del c?digo de ADN que transcribe el ARN para la tarea metab?lica m?s importante de su c?lula hu?sped. Sin embargo, queda un ?ltimo paso para completar la s?ntesis de prote?nas que es frustrante para la comprensi?n cient?fica. En un proceso llamado plegamiento de prote?nas, la larga cadena de amino?cidos se dobla, riza, nuda y se compacta en su estructura ?nica. Si bien las supercomputadoras han tenido cierto ?xito al plegar f?rmulas de prote?nas en sus formas tridimensionales correctas, la mayor?a de los rompecabezas de prote?nas han sido resueltos intuitivamente por personas con un mayor sentido de dimensiones espaciales variables.