Espressioni molecolari Biologia cellulare: Ribosomi

Tutte le cellule viventi contengono ribosomi, minuscoli organelli composti da circa il 60% di RNA ribosomiale (rRNA) e il 40% di proteine. Tuttavia, sebbene siano generalmente descritti come organelli, è importante notare che i ribosomi non sono legati da una membrana e sono molto più piccoli di altri organelli. Alcuni tipi di cellule possono contenere alcuni milioni di ribosomi, ma diverse migliaia è più tipico., Gli organelli richiedono l’uso di un microscopio elettronico per essere rilevati visivamente.

I ribosomi si trovano principalmente legati al reticolo endoplasmatico e all’involucro nucleare, nonché sparsi liberamente in tutto il citoplasma, a seconda che la cellula sia vegetale, animale o batterica. Gli organelli fungono da macchine per la produzione di proteine per la cellula e sono di conseguenza più abbondanti nelle cellule che sono attive nella sintesi proteica, come il pancreas e le cellule cerebrali., Alcune delle proteine sintetizzate dai ribosomi sono per uso interno della cellula, specialmente quelle prodotte dai ribosomi liberi. Molte delle proteine prodotte dai ribosomi legati, tuttavia, vengono trasportate all’esterno della cellula.

Negli eucarioti, l’rRNA nei ribosomi è organizzato in quattro fili, e nei procarioti, tre fili. I ribosomi eucarioti sono prodotti e assemblati nel nucleolo., Le proteine ribosomiali entrano nel nucleolo e si combinano con i quattro filamenti rRNA per creare le due subunità ribosomiali (una piccola e una grande) che costituiranno il ribosoma completato (vedere Figura 1). Le unità del ribosoma lasciano il nucleo attraverso i pori nucleari e si uniscono una volta nel citoplasma ai fini della sintesi proteica. Quando la produzione di proteine non viene effettuata, le due subunità di un ribosoma sono separate.

Nel 2000 è stata stabilita la struttura tridimensionale completa delle subunità grandi e piccole di un ribosoma., L’evidenza basata su questa struttura suggerisce, come era stato a lungo ipotizzato, che è l’rRNA che fornisce al ribosoma la sua formazione e funzionalità di base, non le proteine. Apparentemente le proteine in un aiuto ribosoma colmare lacune strutturali e migliorare la sintesi proteica, anche se il processo può avvenire in loro assenza, anche se ad un ritmo molto più lento.

Le unità di un ribosoma sono spesso descritte dai loro valori di Svedberg (s), che si basano sulla loro velocità di sedimentazione in una centrifuga., I ribosomi in una cellula eucariotica hanno generalmente un valore Svedberg di 80S e sono composti da subunità 40s e 60s. Le cellule procariotiche, d’altra parte, contengono ribosomi 70S, ognuno dei quali consiste in una subunità 30s e 50s. Come dimostrato da questi valori, le unità di Svedberg non sono additive, quindi i valori delle due subunità di un ribosoma non si sommano al valore di Svedberg dell’intero organello. Questo perché il tasso di sedimentazione di una molecola dipende dalla sua dimensione e forma, piuttosto che semplicemente il suo peso molecolare.,

La sintesi proteica richiede l’assistenza di altri due tipi di molecole di RNA oltre a rRNA. L’RNA messaggero (mRNA) fornisce il modello di istruzioni dal DNA cellulare per la costruzione di una proteina specifica. L’RNA di trasferimento (tRNA) porta gli elementi costitutivi della proteina, gli amminoacidi, al ribosoma., Ci sono tre siti di legame tRNA adiacenti su un ribosoma: il sito di legame aminoacilico per una molecola di tRNA attaccato al prossimo amminoacido nella proteina (come illustrato nella Figura 1), il sito di legame peptidilico per la molecola centrale tRNA contenente la catena peptidica in crescita e un sito di legame di uscita per scaricare le molecole di tRNA utilizzate dal ribosoma.

Una volta polimerizzati gli amminoacidi della spina dorsale proteica, il ribosoma rilascia la proteina e viene trasportata nel citoplasma nei procarioti o nell’apparato di Golgi negli eucarioti., Lì, le proteine vengono completate e rilasciate all’interno o all’esterno della cellula. I ribosomi sono organelli molto efficienti. Un singolo ribosoma in una cellula eucariotica può aggiungere 2 aminoacidi a una catena proteica ogni secondo. Nei procarioti, i ribosomi possono funzionare ancora più velocemente, aggiungendo circa 20 aminoacidi a un polipeptide ogni secondo.

Oltre alle posizioni cellulari più familiari dei ribosomi, gli organelli possono anche essere trovati all’interno dei mitocondri e dei cloroplasti delle piante., Questi ribosomi differiscono notevolmente per dimensioni e composizione rispetto ad altri ribosomi presenti nelle cellule eucariotiche e sono più simili a quelli presenti nei batteri e nelle cellule di alghe blu-verdi. La somiglianza dei ribosomi mitocondriali e dei cloroplasti con i ribosomi procarioti è generalmente considerata una forte evidenza di supporto che i mitocondri e i cloroplasti si sono evoluti dai procarioti ancestrali.