I ribosomi sono strutture all'interno delle cellule con un'unica funzione critica: produrre proteine.
I ribosomi stessi sono costituiti da circa un terzo di proteine in massa; gli altri due terzi sono costituiti da una forma specializzata di acido ribonucleico (RNA) chiamato RNA ribosomiale, o rRNA. (Presto incontrerai gli altri due membri principali della famiglia dell'RNA, mRNA e tRNA.)
I ribosomi sono una delle quattro entità distinte che si trovano in tutte le cellule, per quanto semplici possano essere le cellule. Gli altri tre sono acido desossiribonucleico (DNA), a membrana cellulare e citoplasma.
Negli organismi più semplici, chiamati procarioti, i ribosomi galleggiano liberi nel citoplasma; nel più complesso eucarioti, si trovano nel citoplasma ma anche in un'infarinatura di altri luoghi.
Parti di una cellula
Come notato, procarioti – organismi unicellulari che compongono i domini Bacteria e Archaea – possiedono le quattro strutture comuni a tutti cellule.
Questi sono:
- DNA: Questo acido nucleico contiene tutti i informazioni genetiche sul suo organismo genitore, che viene trasmesso alle generazioni successive. Il suo "codice" viene utilizzato anche per produrre proteine attraverso i processi sequenziali di trascrizione e traduzione.
- Una membrana cellulare: Questa doppia membrana plasmatica, costituita da un doppio strato fosfolipidico, è una membrana selettivamente permeabile, che consente ad alcune molecole di passare senza impedimenti mentre impedisce l'ingresso ad altre. Fornisce forma e protezione a tutte le cellule.
- Citoplasma: Chiamato anche citosol, il citoplasma è una matrice gelatinosa di acqua e proteine che funge da sostanza dell'interno della cellula. Qui avvengono una serie di reazioni importanti, ed è qui che si trovano la maggior parte dei ribosomi.
- ribosomi: Trovato nel citoplasma di tutti gli organismi e altrove negli eucarioti, queste sono le "fabbriche" proteiche delle cellule e sono costituite da due subunità. Contengono i siti su cui traduzione si verifica.
eucarioti hanno cellule più complesse, contenenti organelli, che sono circondati dallo stesso tipo di doppia membrana plasmatica che circonda la cellula nel suo insieme (la membrana cellulare). Alcuni di questi organelli, in particolare il reticolo endoplasmatico, ospitano un gran numero di ribosomi. Cloroplasti delle piante li hanno, così come i mitocondri di tutti gli eucarioti.
Il reticolo endoplasmatico (RE) è come una "autostrada" tra il nucleo della cellula e il citoplasma, e persino la membrana cellulare stessa. Sposta i prodotti proteici in giro, motivo per cui è vantaggioso che i ribosomi, che producono quelle proteine, siano vicini a ER.
Quando si vedono i ribosomi legati a ER, il risultato è chiamato ruvido ER (RIR). Si chiama ER non toccato dai ribosomi liscio ER (SER).
Traduzione definita
Traduzione è il passaggio finale nel processo della cellula che esegue le istruzioni genetiche. Inizia, in un certo senso, con la creazione del DNA RNA messaggero (mRNA) in un processo chiamato trascrizione. L'mRNA è una sorta di "immagine speculare" del DNA da cui è stato copiato, ma contiene le stesse informazioni. L'mRNA quindi si attacca ai ribosomi.
L'mRNA è unito sul ribosoma da specifiche molecole di trasferire RNA (tRNA) che si legano a uno e solo uno dei 20 amminoacidi presenti in natura. Quale amminoacido residuo viene portato al sito - cioè, che tRNA arriva - è determinato dalla sequenza di basi nucleotidiche sul filamento di mRNA.
L'mRNA contiene quattro basi (A, C, G e U) e l'informazione per un dato amminoacido è contenuta in tre basi consecutive, chiamate a codone di terzina (o a volte solo codone), come ACG, CCU, ecc. Ciò significa che ci sono 43, o 64, codoni diversi. Questo è più che sufficiente per codificare 20 amminoacidi, ed è per questo che alcuni amminoacidi sono codificati da più di un codone (ridondanza).
Aminoacidi e proteine
Gli amminoacidi sono i mattoni delle proteine. Dove le proteine sono costituite da polimeri di amminoacidi, detti anche polipeptidi, gli amminoacidi sono i monomeri di queste catene.
(La distinzione tra un polipeptide e una proteina è in gran parte arbitraria.)
Gli amminoacidi comprendono un atomo di carbonio centrale unito a quattro componenti distinti: un atomo di idrogeno (H), un gruppo amminico (NH2), un gruppo acido carbossilico (COOH) e una catena del lato R che conferisce a ciascun amminoacido la sua formula unica e proprietà chimiche distintive. Alcune delle catene laterali hanno un'affinità per l'acqua e altre molecole elettricamente polari, mentre le catene laterali di altri amminoacidi si comportano in modo opposto.
La sintesi delle proteine, che è semplicemente l'aggiunta di amminoacidi all'estremità, comporta il legame del gruppo amminico di un amminoacido al gruppo carbossilico del successivo. Questo si chiama a legame peptidico, e provoca la perdita di una molecola d'acqua.
Composizione ribosoma
Si può dire che i ribosomi consistono di ribonucleoproteina, poiché, come descritto sopra, sono assemblati da una miscela ineguale di rRNA e proteine. Sono costituiti da due subunità classificate in base al loro comportamento di sedimentazione: un grande, subunità 50S e un piccolo, subunità 30S. ("S" qui sta per unità Svedberg.)
La subunità grande contiene 34 proteine diverse, insieme a due tipi di rRNA, un tipo 23S e un tipo 5S. La piccola subunità contiene 21 proteine diverse e un tipo di rRNA che effettua il check-in a 16S. Una sola proteina è comune a entrambe le subunità.
I componenti delle subunità sono essi stessi realizzati nel nucleolo all'interno dei nuclei dei procarioti. Vengono quindi trasportati attraverso un poro nell'involucro nucleare al citoplasma.
Funzione ribosoma
I ribosomi non esistono nella loro forma completamente assemblata finché non vengono chiamati a svolgere il loro lavoro. Cioè, le subunità trascorrono tutto il loro "tempo libero" da sole. Quindi, quando la traduzione è in corso in una particolare parte di una data cellula, le subunità ribosomiali nelle vicinanze iniziano a conoscersi di nuovo.
Gran parte della funzione della subunità più grande si riferisce a catalisi, o l'accelerazione delle reazioni chimiche. Questa è normalmente la competenza delle proteine chiamate enzimi, ma occasionalmente anche altre biomolecole agiscono come catalizzatori, e le porzioni della grande subunità ribosomiale ne sono un esempio. Questo rende il componente funzionale a ribozima.
La piccola subunità, al contrario, sembra avere più di una funzione di decodificatore, ottenendo la traduzione oltre l'inizio stadi bloccando la subunità grande destra nel punto giusto al momento giusto, portando ciò di cui la coppia ha bisogno al scena.
Fasi della traduzione
La traduzione ha tre fasi principali: Iniziazione, allungamento e terminazione. Per riassumere in breve ciascuna di queste parti della trascrizione:
Iniziazione: In questa fase, l'mRNA in entrata si lega a un punto sulla piccola subunità di un ribosoma. Uno specifico codone di mRNA innesca un'iniziazione da tRNA-metionina. È unito lì da una specifica combinazione tRNA-amminoacido determinata dalla sequenza mRNA di basi azotate. Questo complesso si collega alla subunità ribosomiale grande.
Allungamento: In questa fase vengono assemblati i polipeptidi. Quando ciascun complesso amminoacido-tRNA in arrivo aggiunge il suo amminoacido al sito di legame, questo viene trasferito ad a punto vicino sul ribosoma, un secondo sito di legame che contiene la catena crescente di amminoacidi (cioè, il polipeptide). Così gli amminoacidi in ingresso vengono "trasmessi" da un punto all'altro del ribosoma.
Terminazione: Quando l'mRNA è alla fine del suo messaggio, lo segnala con una particolare sequenza di basi che segnala "stop". Ciò provoca l'accumulo di "fattori di rilascio" che impediscono il legame di eventuali ulteriori amminoacidi al polipeptide. La sintesi proteica in questa posizione ribosomiale è ora completa.