Ribossomos: características, tipos, estrutura, funções - Ciência - 2023

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o ribossomos são as organelas celulares mais abundantes e estão envolvidas na síntese de proteínas. Eles não são circundados por uma membrana e são compostos de dois tipos de subunidades: uma grande e uma pequena, como regra geral a subunidade grande é quase o dobro da pequena.

A linhagem procariótica possui ribossomos 70S compostos por uma grande subunidade 50S e uma pequena subunidade 30S. Da mesma forma, os ribossomos da linhagem eucariótica são compostos por uma grande subunidade 60S e uma pequena subunidade 40S.

O ribossomo é análogo a uma fábrica móvel, capaz de ler RNA mensageiro, traduzi-lo em aminoácidos e ligá-los por ligações peptídicas.

Os ribossomos equivalem a quase 10% do total de proteínas de uma bactéria e a mais de 80% da quantidade total de RNA. No caso dos eucariotos, eles não são tão abundantes em comparação com outras proteínas, mas seu número é maior.

Em 1950, o pesquisador George Palade visualizou pela primeira vez os ribossomos e essa descoberta foi premiada com o Prêmio Nobel de fisiologia ou medicina.

Características gerais

Componentes de todas as células

Os ribossomos são componentes essenciais de todas as células e estão relacionados à síntese de proteínas. Eles são muito pequenos em tamanho, então só podem ser vistos sob a luz de um microscópio eletrônico.

Eles são encontrados no citoplasma

Os ribossomos são encontrados livres no citoplasma da célula, ancorados no retículo endoplasmático rugoso - os ribossomos dão a ele aquela aparência "enrugada" - e em algumas organelas, como mitocôndrias e cloroplastos.

Síntese proteíca

Os ribossomos ligados à membrana são responsáveis pela síntese de proteínas que serão inseridas na membrana plasmática ou enviadas para o exterior da célula.

Os ribossomos livres, que não estão fixados em nenhuma estrutura do citoplasma, sintetizam proteínas destinadas ao interior da célula. Finalmente, os ribossomos das mitocôndrias sintetizam proteínas para uso mitocondrial.

Da mesma forma, vários ribossomos podem se unir e formar "polirribossomos", formando uma cadeia acoplada a um RNA mensageiro, sintetizando a mesma proteína, múltiplas vezes e simultaneamente.

Subunidades

Eles são todos compostos de duas subunidades: uma chamada grande ou maior e a outra pequena ou menor.

Alguns autores consideram os ribossomos como organelas não membranosas, por não possuírem essas estruturas lipídicas, embora outros pesquisadores não os considerem como organelas em si.

Estrutura

Os ribossomos são pequenas estruturas celulares (de 29 a 32 nm, dependendo do grupo do organismo), arredondadas e densas, compostas por RNA ribossômico e moléculas de proteínas, que estão associadas entre si.

Os ribossomos mais estudados são os de eubactérias, arquéias e eucariotos. Na primeira linhagem, os ribossomos são mais simples e menores. Os ribossomos eucarióticos, por sua vez, são mais complexos e maiores. Em archaea, os ribossomos são mais semelhantes a ambos os grupos em certos aspectos.

Os ribossomos de vertebrados e angiospermas (plantas com flores) são particularmente complexos.

Cada subunidade ribossômica é composta principalmente de RNA ribossômico e uma ampla variedade de proteínas. A subunidade grande pode ser composta de pequenas moléculas de RNA, além do RNA ribossômico.

As proteínas são acopladas ao RNA ribossômico em regiões específicas, seguindo uma ordem. Dentro dos ribossomos, vários locais ativos podem ser distinguidos, como zonas catalíticas.

O RNA ribossomal é de crucial importância para a célula e isso pode ser visto em sua sequência, que se manteve praticamente inalterada durante a evolução, refletindo as altas pressões seletivas contra qualquer alteração.

Funções do ribossomo

Os ribossomos são responsáveis por mediar o processo de síntese de proteínas nas células de todos os organismos, sendo um mecanismo biológico universal.

Os ribossomos - junto com o RNA transferidor e o RNA mensageiro - conseguem decodificar a mensagem do DNA e interpretá-la em uma sequência de aminoácidos que formarão todas as proteínas de um organismo, em um processo denominado tradução.

À luz da biologia, a palavra tradução se refere à mudança de "linguagem" de tripletos de nucleotídeos para aminoácidos.

Essas estruturas são a parte central da tradução, onde ocorre a maioria das reações, como a formação de ligações peptídicas e a liberação da nova proteína.

Tradução de proteína

O processo de formação de proteínas começa com a união entre um RNA mensageiro e um ribossomo. O mensageiro viaja por essa estrutura em uma extremidade específica chamada "códon iniciador da cadeia".

À medida que o RNA mensageiro passa pelo ribossomo, forma-se uma molécula de proteína, pois o ribossomo é capaz de interpretar a mensagem codificada no mensageiro.

Esta mensagem é codificada em tripletos de nucleotídeos, com cada três bases indicando um determinado aminoácido. Por exemplo, se o RNA mensageiro carrega a sequência: AUG AUU CUU UUG GCU, o peptídeo formado consistirá nos aminoácidos: metionina, isoleucina, leucina, leucina e alanina.

Este exemplo mostra a “degenerescência” do código genético, uma vez que mais de um códon - neste caso CUU e UUG - está codificando para o mesmo tipo de aminoácido. Quando o ribossomo detecta um códon de parada no RNA mensageiro, a tradução termina.

O ribossomo tem um local A e um local P. O local P contém o peptidil-tRNA e o aminoacil-tRNA entra no local A.

RNA de transferência

Os RNAs de transferência são responsáveis pelo transporte dos aminoácidos para o ribossomo e possuem a sequência complementar ao tripleto. Existe um RNA de transferência para cada um dos 20 aminoácidos que constituem as proteínas.

Etapas químicas da síntese de proteínas

O processo começa com a ativação de cada aminoácido com a ligação do ATP em um complexo de monofosfato de adenosina, liberando fosfatos de alta energia.

A etapa anterior resulta em um aminoácido com excesso de energia e ocorre a união com seu respectivo RNA de transferência, para formar um complexo aminoácido-tRNA. Aqui ocorre a liberação de monofosfato de adenosina.

No ribossomo, o RNA de transferência encontra o RNA mensageiro. Nesta fase, a sequência do RNA de transferência ou anticódon hibridiza com o códon ou tripleto do RNA mensageiro. Isso leva ao alinhamento do aminoácido com sua sequência adequada.

A enzima peptidil transferase é responsável por catalisar a formação de ligações peptídicas que ligam os aminoácidos. Esse processo consome grande quantidade de energia, pois requer a formação de quatro ligações de alta energia para cada aminoácido que está ligado à cadeia.

A reação remove um radical hidroxila na extremidade COOH do aminoácido e remove um hidrogênio na extremidade NH₂ do outro aminoácido. As regiões reativas dos dois aminoácidos se unem e criam a ligação peptídica.

Ribossomos e antibióticos

Como a síntese de proteínas é um evento essencial para as bactérias, certos antibióticos têm como alvo os ribossomos e diferentes estágios do processo de tradução.

Por exemplo, a estreptomicina se liga à pequena subunidade para interferir no processo de tradução, causando erros na leitura do RNA mensageiro.

Outros antibióticos, como neomicinas e gentamicinas, também podem causar erros de tradução, acoplando-se à pequena subunidade.

Tipos de ribossomos

Ribossomos em procariontes

Bactérias, como E. coli, eles têm mais de 15.000 ribossomos (em proporções isso é equivalente a quase um quarto do peso seco da célula bacteriana).

Os ribossomos nas bactérias têm um diâmetro de cerca de 18 nm e são compostos de 65% de RNA ribossômico e apenas 35% de proteínas de vários tamanhos, entre 6.000 e 75.000 kDa.

A subunidade grande é chamada de 50S e a pequena 30S, que se combinam para formar uma estrutura 70S com uma massa molecular de 2,5 × 10⁶kDa.

A subunidade 30S é alongada em forma e não simétrica, enquanto a 50S é mais espessa e curta.

A pequena subunidade de E. coli É composto de RNAs ribossômicos 16S (1542 bases) e 21 proteínas, e a subunidade grande contém RNAs ribossômicos 23S (2904 bases), 5S (1542 bases) e 31 proteínas. As proteínas que os compõem são básicas e o número varia de acordo com a estrutura.

As moléculas de RNA ribossomal, junto com as proteínas, são agrupadas em uma estrutura secundária semelhante a outros tipos de RNA.

Ribossomos em eucariotos

Os ribossomos em eucariotos (80S) são maiores, com um maior conteúdo de RNA e proteínas. Os RNAs são mais longos e são chamados de 18S e 28S. Como nos procariotos, a composição dos ribossomos é dominada pelo RNA ribossômico.

Nestes organismos, o ribossomo tem uma massa molecular de 4,2 × 10⁶ kDa e decompõe-se nas subunidades 40S e 60S.

A subunidade 40S contém uma única molécula de RNA, 18S (1874 bases) e cerca de 33 proteínas. Da mesma forma, a subunidade 60S contém os RNAs 28S (4718 bases), 5.8S (160 bases) e 5S (120 bases). Além disso, é composto por proteínas básicas e proteínas ácidas.

Ribossomos em arquéias

Archaea são um grupo de organismos microscópicos que lembram bactérias, mas diferem em tantas características que constituem um domínio separado. Eles vivem em ambientes diversos e são capazes de colonizar ambientes extremos.

Os tipos de ribossomos encontrados em arqueas são semelhantes aos ribossomos de organismos eucarióticos, embora também tenham certas características de ribossomos bacterianos.

Possui três tipos de moléculas de RNA ribossomal: 16S, 23S e 5S, acopladas a 50 ou 70 proteínas, dependendo da espécie em estudo. Em termos de tamanho, os ribossomos de arquéias estão mais próximos dos ribossomos bacterianos (70S com duas subunidades 30S e 50S), mas em termos de sua estrutura primária eles estão mais próximos dos eucariotos.

Como as archaea tendem a habitar ambientes com altas temperaturas e altas concentrações de sal, seus ribossomos são altamente resistentes.

Coeficiente de sedimentação

O S ou Svedbergs, refere-se ao coeficiente de sedimentação da partícula. Ele expressa a relação entre a velocidade de sedimentação constante e a aceleração aplicada. Essa medida tem dimensões de tempo.

Observe que os Svedbergs não são aditivos, pois levam em consideração a massa e a forma da partícula. Por esse motivo, nas bactérias o ribossomo composto pelas subunidades 50S e 30S não somam 80S, da mesma forma que as subunidades 40S e 60S não formam um ribossomo 90S.

Síntese de ribossomos

Todo o maquinário celular necessário para a síntese dos ribossomos se encontra no nucléolo, uma região densa do núcleo que não é circundada por estruturas membranosas.

O nucléolo é uma estrutura variável dependendo do tipo de célula: é grande e conspícuo em células com altas necessidades proteicas e é uma área quase imperceptível em células que sintetizam pouca proteína.

O processamento do RNA ribossômico ocorre nessa área, onde se acopla às proteínas ribossômicas e dá origem aos produtos de condensação granular, que são as subunidades imaturas que formarão os ribossomos funcionais.

As subunidades são transportadas para fora do núcleo - através dos poros nucleares - para o citoplasma, onde são montadas em ribossomos maduros que podem iniciar a síntese de proteínas.

Genes de RNA ribossomal

Em humanos, os genes que codificam para RNAs ribossômicos são encontrados em cinco pares de cromossomos específicos: 13, 14, 15, 21 e 22. Como as células requerem um grande número de ribossomos, os genes são repetidos várias vezes nesses cromossomos .

Os genes Nucleolus codificam RNAs ribossômicos 5.8S, 18S e 28S e são transcritos pela RNA polimerase em um transcrito precursor 45S. O RNA ribossomal 5S não é sintetizado no nucléolo.

Origem e evolução

Os ribossomos modernos devem ter surgido na época de LUCA, o último ancestral comum universal (da sigla em inglês último ancestral comum universal), provavelmente no mundo hipotético do RNA. Propõe-se que os RNAs de transferência foram fundamentais para a evolução dos ribossomos.

Essa estrutura pode surgir como um complexo com funções autorreplicantes que posteriormente adquirem funções para a síntese de aminoácidos. Uma das características mais marcantes do RNA é sua capacidade de catalisar sua própria replicação.

Referências

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