Função, estrutura e relação dos ribossomos com os ácidos nucléicos



O ribossomos São as organelas celulares mais abundantes e estão envolvidas na síntese de proteínas. Eles não são envolvidos por uma membrana e são formados por dois tipos de subunidades: uma grande e uma pequena, como regra, a subunidade grande é quase o dobro da subunidade pequena.

A linhagem procariótica tem ribossomos 70S compostos de uma grande subunidade 50S e uma pequena subunidade 30S. Além disso, os ribossomos da linhagem eucariótica são compostos de uma grande subunidade 60S e uma pequena subunidade 40S.

O ribossomo é análogo a uma fábrica em movimento, capaz de ler o RNA mensageiro, traduzindo-o em aminoácidos e ligando-os por ligações peptídicas.

Os ribossomos são equivalentes a quase 10% das proteínas totais de uma bactéria e mais de 80% da quantidade total de RNA. No caso de eucariotos, eles não são tão abundantes em relação a outras proteínas, mas seu número é maior.

Em 1950, o pesquisador George Palade visualizou os ribossomos pela primeira vez e esta descoberta recebeu o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina.

Índice

  • 1 características gerais
  • 2 estrutura
  • 3 tipos
    • 3.1 Ribossomas em procariontes
    • 3.2 Ribossomos em eucariotos
    • 3.3 Ribossomas em Arqueas
    • 3.4 Coeficiente de sedimentação
  • 4 funções
    • 4.1 Tradução de proteínas
    • 4.2 Transferir RNA
    • 4.3 Etapas Químicas da Síntese Protéica
    • 4.4 Ribossomas e antibióticos
  • 5 Síntese dos ribossomos
    • 5.1 Genes de RNA ribossômico
  • 6 Origem e evolução
  • 7 referências

Características gerais

Os ribossomos são componentes essenciais de todas as células e estão relacionados à síntese de proteínas. Eles são muito pequenos em tamanho, então eles só podem ser visualizados à luz do microscópio eletrônico.

Os ribossomos estão livres no citoplasma da célula, ancorados no retículo endoplasmático rugoso - os ribossomos dão aquela aparência "enrugada" - e em algumas organelas, como as mitocôndrias e os cloroplastos.

Os ribossomos ligados às membranas são responsáveis ​​pela síntese de proteínas que serão inseridas na membrana plasmática ou enviadas para o exterior da célula.

Os ribossomos livres, que não estão acoplados a nenhuma estrutura no citoplasma, sintetizam proteínas cujo destino é o interior da célula. Finalmente, os ribossomos das mitocôndrias sintetizam proteínas mitocondriais.

Da mesma forma, vários ribossomos podem se unir e formar os "polirribossomas", formando uma cadeia acoplada a um RNA mensageiro, sintetizando a mesma proteína, múltiplas vezes e simultaneamente

Todos são compostos de duas subunidades: uma chamada grande ou maior e outra pequena ou menor.

Alguns autores consideram que os ribossomos são organelas não-membranosas, uma vez que não possuem essas estruturas lipídicas, embora outros pesquisadores não os considerem organelas.

Estrutura

Os ribossomos são pequenas estruturas celulares (de 29 a 32 nm, dependendo do grupo de organismos), arredondadas e densas, compostas de RNA ribossômico e moléculas de proteínas, que estão associadas umas às outras.

Os ribossomos mais estudados são os de eubactérias, archaea e eucariotos. Na primeira linhagem os ribossomos são mais simples e menores. Os ribossomos eucarióticos, por outro lado, são mais complexos e maiores. Em archaea, os ribossomos são mais semelhantes aos dois grupos em certos aspectos.

Os ribossomos de vertebrados e angiospermas (plantas com flores) são particularmente complexos.

Cada subunidade ribossomal consiste principalmente em RNA ribossômico e uma grande variedade de proteínas. A subunidade grande pode ser formada por pequenas moléculas de RNA, além do RNA ribossômico.

As proteínas são acopladas ao RNA ribossômico em regiões específicas, seguindo uma ordem. Dentro dos ribossomos, vários sítios ativos podem ser diferenciados, como as zonas catalíticas.

O RNA ribossômico é de importância crucial para a célula e isso pode ser visto em sua sequência, que praticamente não mudou durante a evolução, refletindo as altas pressões seletivas contra qualquer alteração.

Tipos

Ribossomos em procariontes

As bactérias, como E. coli, tem mais de 15.000 ribossomos (em proporções, isso equivale a quase um quarto do peso seco da célula bacteriana).

Os ribossomos nas bactérias têm um diâmetro de cerca de 18 nm e são compostos de 65% de RNA ribossômico e apenas 35% de proteínas de vários tamanhos, entre 6.000 e 75.000 kDa.

A subunidade grande é chamada 50S e a pequena 30S, que se combinam para formar uma estrutura 70S com uma massa molecular de 2,5 × 106 kDa

A subunidade 30S é alongada e não simétrica, enquanto a 50S é mais espessa e mais curta.

A pequena subunidade de E. coli é composto de RNA ribossomal 16S (1542 bases) e 21 proteínas e na subunidade grande são RNAs ribossômicos 23S (2904 bases), 5S (1542 bases) e 31 proteínas. As proteínas que as compõem são básicas e o número varia de acordo com a estrutura.

As moléculas de RNA ribossomal, juntamente com as proteínas, são agrupadas em uma estrutura secundária semelhante aos outros tipos de RNA.

Ribossomos em eucariotos

Os ribossomos em eucariotos (80S) são maiores, com maior conteúdo de RNA e proteína. Os RNAs são mais longos e são chamados de 18S e 28S. Como nos procariontes, a composição dos ribossomos é dominada pelo RNA ribossômico.

Nestes organismos, o ribossoma tem uma massa molecular de 4,2 × 106 kDa e é decomposta na subunidade 40S e 60S.

A subunidade 40S contém uma única molécula de RNA, 18S (1874 bases) e cerca de 33 proteínas. Similarmente, a subunidade 60S contém os RNAs 28S (4718 bases), 5,8S (160 bases) e 5S (120 bases). Além disso, é composto de proteínas básicas e proteínas ácidas.

Ribosomas em Arqueas

Archaea é um grupo de organismos microscópicos que se assemelham a bactérias, mas diferem em tantas características que constituem um domínio separado. Vivem em ambientes diversos e conseguem colonizar ambientes extremos.

Os tipos de ribossomos encontrados em archaea são similares aos ribossomos de organismos eucarióticos, embora também tenham certas características de ribossomos bacterianos.

Possui três tipos de moléculas de RNA ribossômico: 16S, 23S e 5S, acopladas a 50 ou 70 proteínas, dependendo da espécie de estudo. Em relação ao tamanho, os ribossomos de archaea estão mais próximos dos bacterianos (70S com duas subunidades 30S e 50S), mas em termos de sua estrutura primária eles estão mais próximos dos eucariotos.

Como as arquéias tendem a habitar ambientes com altas temperaturas e altas concentrações de sais, seus ribossomos são altamente resistentes.

Coeficiente de sedimentação

O S ou Svedbergs, refere-se ao coeficiente de sedimentação da partícula. Expressa a relação entre a velocidade constante de sedimentação entre a aceleração aplicada. Esta medida tem dimensões de tempo.

Note que os Svedbergs não são aditivos, pois levam em consideração a massa e a forma da partícula. Por essa razão, em bactérias, o ribossomo composto de subunidades 50S e 30S não adiciona 80S, e as subunidades 40S e 60S não formam um ribossomo 90S.

Funções

Os ribossomos são responsáveis ​​por mediar o processo de síntese protéica nas células de todos os organismos, sendo um mecanismo biológico universal.

Os ribossomos - juntamente com o RNA de transferência e o RNA mensageiro - conseguem decodificar a mensagem do DNA e interpretá-la em uma sequência de aminoácidos que formam todas as proteínas de um organismo, em um processo chamado tradução.

À luz da biologia, a tradução de palavra refere-se à mudança de "linguagem" de trigêmeos de nucleotídeos para aminoácidos.

Essas estruturas são a parte central da tradução, onde ocorre a maioria das reações, como a formação de ligações peptídicas e a liberação da nova proteína.

Tradução de proteínas

O processo de formação de proteínas começa com a ligação entre um RNA mensageiro e um ribossomo. O mensageiro se move através dessa estrutura em uma extremidade específica chamada "codon de início de cadeia".

Conforme o RNA mensageiro passa pelo ribossomo, uma molécula de proteína é formada, porque o ribossomo é capaz de interpretar a mensagem codificada no mensageiro.

Esta mensagem é codificada em trigêmeos de nucleotídeos, nos quais cada três bases indicam um aminoácido específico. Por exemplo, se o RNA mensageiro transporta a seqüência: O peptídeo formado consiste dos aminoácidos: metionina, isoleucina, leucina, leucina e alanina.

Este exemplo demonstra a "degeneração" do código genético, uma vez que mais de um codon - neste caso CUU e UUG - está codificando para o mesmo tipo de aminoácido. Quando o ribossomo detecta um códon de parada no RNA mensageiro, a tradução termina.

O ribossoma tem um sítio A e um sítio P. O sítio P contém o peptidil-ARNt e, no local A, entra no aminoacil-ARNt.

RNA de transferência

Os RNAs de transferência são responsáveis ​​pelo transporte dos aminoácidos para o ribossomo e têm a sequência complementar ao tripleto. Há um RNA de transferência para cada um dos 20 aminoácidos que compõem as proteínas.

Etapas químicas da síntese de proteínas

O processo começa com a ativação de cada aminoácido com a ligação do ATP em um complexo de monofosfato de adenosina, liberando fosfatos de alta energia.

O passo acima resulta num aminoácido com excesso de energia e ocorre ligação com o seu respectivo ARN de transferência, para formar um complexo aminoácido-ARNt. Aqui a liberação de monofosfato de adenosina ocorre.

No ribossomo, o RNA de transferência encontra o RNA mensageiro. Neste passo, a sequência do ARN de transferência ou anticódon hibridiza com o codão ou tripleto do ARN mensageiro. Isso leva ao alinhamento do aminoácido com sua seqüência apropriada.

A enzima peptidiltransferase é responsável por catalisar a formação das ligações peptídicas que se ligam aos aminoácidos. Este processo consome grandes quantidades de energia, uma vez que requer a formação de quatro ligações de alta energia para cada aminoácido que se liga à cadeia.

A reação remove um radical hidroxila na extremidade COOH do aminoácido e remove um hidrogênio na extremidade NH2 do outro aminoácido. As regiões reativas dos dois aminoácidos se ligam e criam a ligação peptídica.

Ribossomos e antibióticos

Como a síntese de proteínas é um evento indispensável para as bactérias, certos antibióticos têm como alvo os ribossomos e diferentes estágios do processo de tradução.

Por exemplo, a estreptomicina se liga à subunidade pequena para interferir no processo de tradução, causando erros na leitura do RNA mensageiro.

Outros antibióticos, como neomicinas e gentamicinas, também podem causar erros de tradução, acoplando-se à subunidade pequena.

Síntese de ribossomos

Toda a maquinaria celular necessária para a síntese dos ribossomos é encontrada no nucléolo, uma região densa do núcleo que não é circundada por estruturas membranosas.

O nucléolo é uma estrutura variável dependendo do tipo de célula: é grande e visível em células com alta exigência protéica e é uma área quase imperceptível em células que sintetizam uma pequena quantidade de proteínas.

O processamento do RNA ribossômico ocorre nessa zona, onde é acoplado às proteínas ribossômicas e dá origem a produtos de condensação granular, que são as subunidades imaturas que formaram os ribossomos funcionais.

As subunidades são transportadas para fora do núcleo - através dos poros nucleares - até o citoplasma, onde são reunidas em ribossomos maduros que podem iniciar a síntese de proteínas.

Genes de RNA ribossômico

Em humanos, os genes que codificam RNAs ribossomais são encontrados em cinco pares de cromossomos específicos: 13, 14, 15, 21 e 22. Como as células requerem grandes quantidades de ribossomos, os genes são repetidos várias vezes nesses cromossomos. .

Os genes do nucléolo codificam os RNAs ribossomais 5.8S, 18S e 28S e são transcritos pela RNA polimerase em um transcrito precursor de 45S. O RNA ribossômico 5S não é sintetizado no nucléolo.

Origem e evolução

Os ribossomos modernos devem ter aparecido no tempo da LUCA, o último ancestral comum universal (das abreviaturas em inglês último antepassado comum universal), provavelmente no hipotético mundo do RNA. Propõe-se que os RNAs de transferência sejam fundamentais para a evolução dos ribossomos.

Essa estrutura poderia emergir como um complexo com funções de auto-replicação que posteriormente adquiriram funções para a síntese de aminoácidos. Uma das características mais marcantes do RNA é sua capacidade de catalisar sua própria replicação.

Referências

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