Ogni cellula vivente contiene DNA composto da quattro elementi costitutivi chiamati nucleotidi. La sequenza dei nucleotidi spiega i geni che codificano per le proteine e l'RNA di cui le cellule hanno bisogno per crescere e riprodursi. Ogni filamento di DNA viene mantenuto come una singola copia per cellula, mentre i geni trovati su un cromosoma sono spesso trascritti in molte copie di RNA.
Tre tipi principali di RNA
Le cellule hanno bisogno di tre tipi principali di RNA per svolgere le loro funzioni biologiche: mRNA, tRNA e rRNA. Il tipo che funge da modello per la produzione di proteine è l'mRNA, mentre il tRNA e l'rRNA aiutano nella sintesi proteica. Le macchine cellulari che sintetizzano le proteine sono chiamate ribosomi e questi sono grandi complessi composti da diverse molecole di rRNA e più di 50 proteine. Quando una molecola di mRNA si combina con un ribosoma, il tRNA abbina lo stampo di mRNA con gli amminoacidi che compongono una proteina. Il compito dell'rRNA è di aiutare con la reazione chimica di creare legami tra amminoacidi.
Le cellule contengono molti ribosomi
Una tipica cellula animale contiene in media da 8 a 10 miliardi di molecole proteiche. Ogni proteina deve essere sintetizzata su un ribosoma, quindi chiaramente è necessario un gran numero di ribosomi. Una cellula in rapida divisione può avere fino a 10 milioni di ribosomi.
I ribosomi contengono rRNA
I ribosomi hanno due parti, chiamate subunità, che si uniscono attorno a una molecola di mRNA per sintetizzare una proteina. Le oltre 50 proteine in un ribosoma danno al ribosoma la sua forma e struttura. Queste proteine sono organizzate attorno a quattro grandi molecole di rRNA, che danno anche la struttura del ribosoma e aiutano a catalizzare la reazione chimica di unione di due amminoacidi. I ribosomi sono costruiti nel nucleo della cellula, che è dove si trova il DNA. All'interno del nucleo, l'rRNA viene trascritto dal DNA e processato in frammenti che vengono incorporati insieme alla proteina per formare ribosomi. I ribosomi quasi completati vengono esportati dal nucleo nel citoplasma della cellula dove il loro assemblaggio è terminato e possono quindi iniziare a tradurre l'mRNA in proteine.
Trascrizione di rRNA
È necessario così tanto rRNA per produrre i 10 milioni di ribosomi richiesti da una cellula che i geni dell'rRNA vengono ripetuti in tandem in modo testa a coda sul DNA. Ci sono un totale di circa 100 copie dei principali geni rRNA nel DNA di una tipica cellula animale. Questi geni ripetuti in tandem sono necessari per soddisfare la grande richiesta di ribosomi. Ma anche con 100 copie di questi geni, le cellule devono ancora trascrivere un gran numero di copie di rRNA per produrre il numero di ribosomi richiesti. Questo è il motivo per cui ci sono molte copie di rRNA per ogni copia di un gene per rRNA per cellula.