Qual é o papel do ribossomo na tradução?

Ribossomos são estruturas de proteínas altamente diversas encontradas em todas as células. Em organismos procarióticos, que incluem o Bactérias e Archaea domínios, os ribossomos "flutuam" livremente no citoplasma das células. No Eukaryota No domínio, os ribossomos também são encontrados livres no citoplasma, mas muitos outros estão ligados a algumas das organelas dessas células eucarióticas, que constituem os mundos animal, vegetal e fúngico.

Você pode ver algumas fontes se referindo aos ribossomos como organelas, enquanto outras afirmam que a falta de uma membrana circundante e sua existência em procariotos os desqualifica para esse status. Esta discussão assume que os ribossomos são de fato distintos das organelas.

A função dos ribossomos é fabricar proteínas. Eles fazem isso em um processo conhecido como tradução, que envolve receber instruções codificadas em ácido ribonucléico mensageiro (mRNA) e usá-las para montar proteínas de aminoácidos.

Células procarióticas

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Uma vez que procariontes têm necessidades metabólicas mais baixas do que organismos mais complexos, eles têm uma densidade relativamente baixa de ribossomos em seu interior, já que não precisam participar da tradução de tantas proteínas diferentes quanto mais elaboradas as células fazem.

Células eucarióticas, encontrado nas plantas, animais e fungos que compõem o domínio Eukaryota, são muito mais complexos do que suas contrapartes procarióticas. Além dos quatro componentes celulares essenciais listados acima, essas células têm um núcleo e várias outras estruturas ligadas à membrana chamadas organelas. Uma dessas organelas, o retículo endoplasmático, tem uma relação íntima com os ribossomos, como você verá.

Para que a tradução ocorra, deve haver uma fita de mRNA para traduzir. O mRNA, por sua vez, só pode estar presente se a transcrição tiver ocorrido.

Transcrição é o processo pelo qual a sequência de bases de nucleotídeos do DNA de um organismo codifica seus genes, ou comprimentos de DNA correspondentes a um produto proteico específico, na molécula de RNA relacionada. Os nucleotídeos no DNA têm as abreviações A, C, G e T, enquanto o RNA inclui os três primeiros, mas substitui U por T.

Quando a fita dupla de DNA se desdobra em duas fitas, a transcrição pode ocorrer ao longo de uma delas. Isso o faz de maneira previsível, pois A no DNA é transcrito em U no mRNA, C em G, G em C e T em A. O mRNA então deixa o DNA (e nos eucariotos, o núcleo; em procariotos, o DNA fica no citoplasma em um único cromossomo pequeno em forma de anel e se move através do citoplasma até encontrar um ribossomo, onde a tradução começa.

O objetivo dos ribossomos é servir como locais de tradução. Antes que possam ajudar a coordenar essa tarefa, eles próprios precisam ser colocados juntos, porque os ribossomos só existem em sua forma funcional quando estão operando ativamente como fabricantes de proteínas. Em condições de repouso, os ribossomos se dividem em um par de subunidades, uma grande e uma pequena.

Algumas células de mamíferos têm até 10 milhões de ribossomos distintos. Em eucariotos, alguns deles são encontrados ligados ao retículo endoplasmático (RE), resultando no que é chamado retículo endoplasmático rugoso (RER). Além disso, os ribossomos podem ser encontrados nas mitocôndrias de eucariotos e nos cloroplastos de células vegetais.

Alguns ribossomos podem anexar aminoácidos, as unidades repetidas de proteínas, uns aos outros a uma velocidade de 200 por minuto, ou mais de três por segundo. Eles têm vários locais de ligação por causa das várias moléculas que participam da tradução, incluindo RNA de transferência (tRNA), mRNA, aminoácidos e a cadeia polipeptídica crescente à qual os aminoácidos estão sendo ligados.

Os ribossomos são geralmente descritos como proteínas. Cerca de dois terços da massa dos ribossomos, no entanto, consiste em um tipo de RNA chamado, com propriedade, RNA ribossômico (rRNA). Eles não são circundados por uma membrana plasmática dupla, como as organelas e a célula como um todo. Eles, entretanto, têm uma membrana própria.

O tamanho das subunidades ribossômicas é medido não estritamente em massa, mas em uma quantidade chamada unidade Svedberg (S). Descrevem as propriedades de sedimentação das subunidades. Os ribossomos têm uma subunidade 30S e uma subunidade 50S. O maior dos dois funciona predominantemente como um catalisador durante a tradução, enquanto o menor opera principalmente como um decodificador.

Existem cerca de 80 proteínas diferentes nos ribossomos dos eucariotos, 50 ou mais das quais são exclusivas dos ribossomos. Conforme observado, essas proteínas respondem por cerca de um terço da massa total dos ribossomos. Eles são fabricados no nucléolo dentro do núcleo e, em seguida, exportados para o citoplasma.

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Proteínas são longas cadeias de aminoácidos, dos quais existem 20 variedades diferentes. Os aminoácidos são ligados entre si para formar essas cadeias por interações conhecidas como ligações peptídicas.

Todos os aminoácidos contêm três regiões: um grupo amino, um grupo ácido carboxílico e uma cadeia lateral, geralmente designada como "cadeia R" na linguagem dos bioquímicos. O grupo amino e o grupo ácido carboxílico são invariantes; é, portanto, a natureza da cadeia R que determina a estrutura e o comportamento únicos do aminoácido.

Alguns aminoácidos são hidrofílico por causa de suas cadeias laterais, o que significa que eles "procuram" água; outros são hidrofóbico e resistir a interações com moléculas polarizadas. Isso tende a ditar como os aminoácidos em uma proteína serão montados no espaço tridimensional, uma vez que o cadeia polipeptídica torna-se longa o suficiente para as interações entre aminoácidos não vizinhos se tornarem emitir.

O mRNA que chega se liga aos ribossomos para iniciar o processo de tradução. Em eucariotos, uma única fita de mRNA codifica para apenas uma proteína, enquanto em procariotos, uma fita de mRNA pode incluir vários genes e, portanto, codificar para vários produtos de proteína. Durante o fase de iniciação, a metionina é sempre o primeiro aminoácido codificado, geralmente pela sequência de bases AUG. Cada aminoácido, de fato, é codificado por uma seqüência específica de três bases no mRNA (e às vezes mais de uma seqüência codifica o mesmo aminoácido).

Este processo é habilitado por um local de "encaixe" na pequena subunidade ribossômica. Aqui, tanto um metionil-tRNA (a molécula de RNA especializada que transporta metionina) e o mRNA se ligam ao ribossomo, vindo mais próximos uns dos outros e permitindo que o mRNA direcione as moléculas de tRNA certas (há 20, uma para cada aminoácido) para chegar. Este é o site "A". Em um ponto diferente encontra-se o sítio "P", onde a crescente cadeia polipeptídica permanece ligada ao ribossomo.

Conforme a tradução avança além da iniciação com metionina, como cada novo aminoácido de entrada é convocado para o local "A" pelo códon do mRNA, ele é logo movido para a cadeia polipeptídica no "P" local (fase de alongamento). Isso permite que o próximo códon de três nucleotídeos na sequência de mRNA chame o próximo complexo tRNA-aminoácido necessário e assim por diante. Eventualmente, a proteína é completada e liberada do ribossomo (fase de terminação).

A terminação é iniciada por códons de parada (UAA, UAG ou UGA) que não têm tRNAs correspondentes, mas, em vez disso, sinalizam fatores de liberação para encerrar a síntese de proteínas. O polipeptídeo é expelido e as duas subunidades ribossômicas se separam.