Che ruolo gioca il ribosoma nella traduzione?

ribosomi sono strutture proteiche molto diverse che si trovano in tutte le cellule. Negli organismi procarioti, che includono il batteri e Archea domini, i ribosomi "galleggiano" liberi nel citoplasma delle cellule. Nel eucariota dominio, i ribosomi si trovano anche liberi nel citoplasma, ma molti altri sono attaccati ad alcuni degli organelli di queste cellule eucariotiche, che costituiscono il mondo animale, vegetale e fungino.

Potresti vedere che alcune fonti si riferiscono ai ribosomi come organelli, mentre altri affermano che la loro mancanza di una membrana circostante e la loro esistenza nei procarioti li squalifica da questo stato. Questa discussione presuppone che i ribosomi siano in effetti distinti dagli organelli.

La funzione dei ribosomi è quella di produrre proteine. Lo fanno in un processo noto come traduzione, che implica l'assunzione di istruzioni codificate nell'acido ribonucleico messaggero (mRNA) e il loro utilizzo per assemblare proteine aminoacidi.

Cellule procariotiche sono le cellule più semplici e una singola cellula rappresenta praticamente sempre l'intero organismo è questa classe di esseri viventi, che abbraccia i domini di classificazione tassonomica Archea e batteri. Come notato, tutte le cellule hanno ribosomi. Le cellule procariotiche contengono anche altri tre elementi comuni a tutte le cellule: il DNA (acido desossiribonucleico), una membrana cellulare e il citoplasma.

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Poiché i procarioti hanno esigenze metaboliche inferiori rispetto agli organismi più complessi, hanno una densità relativamente bassa di ribosomi nel loro interno, poiché non hanno bisogno di partecipare alla traduzione di tante proteine ​​diverse quanto più elaborate le cellule lo fanno.

Cellule eucariotiche, che si trova nelle piante, negli animali e nei funghi che compongono il dominio eucariota, sono molto più complesse delle loro controparti procariotiche. Oltre ai quattro componenti cellulari essenziali sopra elencati, queste cellule hanno un nucleo e una serie di altre strutture legate alla membrana chiamate organelli. Uno di questi organelli, il reticolo endoplasmatico, ha un'intima relazione con i ribosomi, come vedrai.

Affinché avvenga la traduzione, deve esserci un filamento di mRNA da tradurre. L'mRNA, a sua volta, può essere presente solo se è avvenuta la trascrizione.

Trascrizione è il processo mediante il quale la sequenza di basi nucleotidiche del DNA di un organismo codifica i suoi geni, o lunghezze di DNA corrispondenti a uno specifico prodotto proteico, nella relativa molecola di RNA. I nucleotidi nel DNA hanno le abbreviazioni A, C, G e T, mentre l'RNA include i primi tre di questi ma sostituisce U per T.

Quando il doppio filamento del DNA si svolge in due filamenti, la trascrizione può avvenire lungo uno di essi. Ciò avviene in modo prevedibile, poiché A nel DNA viene trascritto in U nell'mRNA, C in G, G in C e T in A. L'mRNA poi lascia il DNA (e negli eucarioti, il nucleo; nei procarioti, il DNA si trova nel citoplasma in un singolo, piccolo cromosoma a forma di anello) e si muove attraverso il citoplasma fino a incontrare un ribosoma, dove inizia la traduzione.

Lo scopo dei ribosomi è di servire come siti di traduzione. Prima che possano aiutare a coordinare questo compito, devono essere messi insieme, perché i ribosomi esistono nella loro forma funzionale solo quando operano attivamente come produttori di proteine. In circostanze di riposo, i ribosomi si rompono in a coppia di subunità, una grande e una piccola.

Alcune cellule di mammifero hanno fino a 10 milioni di ribosomi distinti. Negli eucarioti, alcuni di questi si trovano attaccati al reticolo endoplasmatico (RE), determinando quello che viene chiamato reticolo endoplasmatico ruvido (RER). Inoltre, i ribosomi si trovano nei mitocondri degli eucarioti e nei cloroplasti delle cellule vegetali.

Alcuni ribosomi possono legare tra loro gli amminoacidi, le unità ripetitive delle proteine, a una velocità di 200 al minuto o più di tre al secondo. Hanno più siti di legame a causa delle molteplici molecole che partecipano alla traduzione, tra cui trasferimento di RNA (tRNA), mRNA, amminoacidi e la catena polipeptidica in crescita a cui sono attaccati gli amminoacidi.

I ribosomi sono generalmente descritti come proteine. Circa i due terzi della massa dei ribosomi, tuttavia, sono costituiti da un tipo di RNA chiamato, giustamente, RNA ribosomiale (rRNA). Non sono circondati da una doppia membrana plasmatica, come lo sono gli organelli e la cellula nel suo insieme. Tuttavia, hanno una membrana propria.

La dimensione delle subunità ribosomiali è misurata non strettamente in massa ma in una quantità chiamata unità Svedberg (S). Questi descrivono le proprietà di sedimentazione delle subunità. I ribosomi hanno una subunità 30S e una subunità 50S. Il più grande dei due funziona prevalentemente come catalizzatore durante la traduzione, mentre il più piccolo opera principalmente come decodificatore.

Ci sono circa 80 proteine ​​diverse nei ribosomi degli eucarioti, 50 o più delle quali sono uniche dei ribosomi. Come notato, queste proteine ​​rappresentano circa un terzo della massa complessiva dei ribosomi. Sono fabbricati nel nucleolo all'interno del nucleo e quindi esportati nel citoplasma.

Maggiori informazioni sulla definizione, struttura e funzione dei ribosomi.

proteine sono lunghe catene di aminoacidi, di cui ci sono 20 diverse varietà. Gli amminoacidi sono collegati tra loro per formare queste catene da interazioni note come legami peptidici.

Tutti gli amminoacidi contengono tre regioni: un gruppo amminico, un gruppo acido carbossilico e una catena laterale, solitamente designata come "catena R" nel linguaggio dei biochimici. Il gruppo amminico e il gruppo acido carbossilico sono invarianti; è quindi la natura della catena R che determina la struttura e il comportamento unici dell'amminoacido.

Alcuni amminoacidi sono idrofilo a causa delle loro catene laterali, nel senso che "cercano" l'acqua; Altri sono idrofobico e resistere alle interazioni con le molecole polarizzate. Questo tende a dettare come gli amminoacidi in una proteina saranno assemblati nello spazio tridimensionale una volta che il la catena polipeptidica diventa sufficientemente lunga perché le interazioni tra amminoacidi non vicini diventino an problema.

L'mRNA in entrata si lega ai ribosomi per avviare il processo di traduzione. Negli eucarioti, un singolo filamento di mRNA codifica per una sola proteina, mentre nei procarioti, un filamento di mRNA può includere più geni e quindi codificare per più prodotti proteici. Durante fase di iniziazione, la metionina è sempre l'aminoacido codificato per primo, solitamente dalla sequenza di basi AUG. Ogni amminoacido, infatti, è codificato da una specifica sequenza di tre basi sull'mRNA (e talvolta più di una sequenza codifica per lo stesso amminoacido).

Questo processo è reso possibile da un sito di "attracco" sulla piccola subunità ribosomiale. Qui, sia un metionil-tRNA (la molecola di RNA specializzata che trasporta la metionina) che l'mRNA si legano al ribosoma, venendo più vicini tra loro e permettendo all'mRNA di dirigere le giuste molecole di tRNA (ce ne sono 20, una per ogni amminoacido) verso arrivo. Questo è il sito "A". In un punto diverso si trova il sito "P", dove la catena polipeptidica in crescita rimane legata al ribosoma.

Man mano che la traduzione progredisce oltre l'iniziazione con la metionina, poiché ogni nuovo amminoacido in arrivo è convocato al sito "A" dal codone dell'mRNA, viene presto spostato sulla catena polipeptidica in corrispondenza della "P" luogo (fase di allungamento). Ciò consente al successivo codone di tre nucleotidi nella sequenza dell'mRNA di chiamare il successivo complesso tRNA-amminoacido necessario e così via. Alla fine la proteina è completata e rilasciata dal ribosoma (fase di terminazione).

La terminazione è avviata da codoni di stop (UAA, UAG o UGA) che non hanno tRNA corrispondenti, ma segnalano invece fattori di rilascio per porre fine alla sintesi proteica. Il polipeptide viene espulso e le due subunità ribosomiali si separano.