ARN RIBOZOMAL: MODUL ÎN CARE ESTE SINTETIZAT, TIPURI ȘI STRUCTURĂ, FUNCȚIONEAZĂ - BIOLOGIE - 2025

ARN ribozomal sau ribozomal, biologie celulara, este cel mai important component structural al ribozomului. Din acest motiv, acestea au un rol indispensabil în sinteza proteinelor și sunt cele mai abundente în raport cu celelalte tipuri principale de ARN: mesager și transfer.

Sinteza proteinelor este un eveniment crucial în toate organismele vii. Anterior, se credea că ARN ribozomal nu a fost implicat activ în acest fenomen și a jucat doar un rol structural. Astăzi există dovezi că ARN are funcții catalitice și este adevăratul catalizator al sintezei proteinelor.

Sursa: Jane Richardson (Dcrjsr), de la Wikimedia Commons

În eucariote, genele care dau naștere acestui tip de ARN sunt organizate într-o regiune a nucleului numită nucleol. Tipurile de ARN sunt de obicei clasificate în funcție de comportamentul lor în sedimentare, de aceea sunt însoțite de litera S pentru „unitățile Svedberg”.

Tipuri

Una dintre cele mai marcante diferențe între linia eucariotă și procariotă este compoziția ARN ribozomal care constituie ribozomii lor. Procariotele au ribozomi mai mici, în timp ce ribozomii din eucariote sunt mai mari.

Ribozomii sunt împărțiți în subunități mari și mici. Micul conține o singură moleculă de ARN ribozomal, în timp ce cea mare conține o moleculă mai mare și două mai mici, în cazul eucariotelor.

Cel mai mic ARN ribozomal din bacterii poate fi de 1.500 la 3.000 de nucleotide. La om, ARN ribozomal atinge lungimi mai mari, între 1800 și 5000 de nucleotide.

Ribozomii sunt entitățile fizice în care are loc sinteza proteinelor. Sunt compuse din ARN ribozomal de aproximativ 60%. Restul sunt proteine.

Svedberg Units

Istoric, ARN ribozomal este identificat prin coeficientul de sedimentare a particulelor suspendate centrifugate în condiții standard, care este notat cu litera S pentru „unitățile Svedberg”.

Una dintre proprietățile interesante ale acestei unități este că nu este aditivă, adică 10S plus 10S nu sunt 20S. Din acest motiv există o oarecare confuzie legată de mărimea finală a ribozomilor.

Procariotele

În bacterii, arhaea, mitocondrii și cloroplaste, unitatea mică a ribozomului conține ARN ribozomal 16S. În timp ce subunitatea mare conține două specii de ARN ribozomal: 5S și 23S.

eucariotele

În eucariote, pe de altă parte, ARN ribozomal 18S se găsește în subunitatea mică, iar subunitatea mare, 60S, conține trei tipuri de ARN ribozomal: 5S, 5.8S și 28S. În această linie, ribozomii tind să fie mai mari, mai complexi și mai abundenți decât în ​​procariote.

Cum este sintetizat?

Locația genelor

ARN ribozomal este componenta centrală a ribozomilor, deci sinteza sa este un eveniment indispensabil în celulă. Sinteza are loc în nucleol, o regiune din nucleul care nu este delimitată de o membrană biologică.

Utilajul este responsabil de asamblarea unităților de ribozomi în prezența anumitor proteine.

Genele ARN ribozomale sunt organizate în moduri diferite, în funcție de linie. Amintiți-vă că o genă este un segment de ADN care codifică un fenotip.

În cazul bacteriilor, genele pentru ARN-urile ribozomale 16S, 23S și 5S sunt organizate și transcrise împreună într-un operon. Această organizație „genă împreună” este foarte frecventă în genele procariote.

În schimb, eucariote, organisme mai complexe cu un nucleu delimitat de membrană, sunt organizate în tandem. La noi, oamenii, genele care codifică ARN ribozomal sunt organizate în cinci „grupuri” localizate pe cromozomi 13, 14, 15, 21 și 22. Aceste regiuni sunt numite NOR.

Începutul transcrierii

În celulă, ARN polimeraza este o enzimă responsabilă de adăugarea de nucleotide la catenele ARN. Aceștia formează o moleculă din aceștia dintr-o moleculă de ADN. Acest proces de formare a unui ARN în urma temperarii unui ADN este cunoscut sub denumirea de transcriere. Există mai multe tipuri de ARN polimeraze.

În general, transcripția ARN ribozomală este realizată de ARN polimeraza I, cu excepția ARN ribozomal 5S, a cărei transcriere este realizată de ARN polimeraza III. 5S are, de asemenea, particularitatea că este transcris în afara nucleului.

Promotorii sintezei ARN constau din două elemente bogate în secvențe GC și o regiune centrală, aici începe transcrierea.

La om, factorii transcripționali necesari procesului se leagă de regiunea centrală și dau naștere la complexul de inițiere, care constă din caseta TATA și factorii asociați cu TBP.

Odată ce toți factorii sunt împreună, ARN polimeraza I, împreună cu alți factori de transcripție, se leagă de regiunea centrală a promotorului pentru a forma complexul de inițiere.

Alungirea și sfârșitul transcrierii

Ulterior, are loc a doua etapă a procesului de transcriere: alungirea. Aici transcrierea în sine apare și implică prezența altor proteine ​​catalitice, cum ar fi topoizomeraza.

În eucariote, unitățile transcripționale ale genelor ribozomale au o secvență ADN la capătul 3 'cu o secvență cunoscută sub numele de caseta Sal, care indică sfârșitul transcrierii.

După transcrierea ARN-urilor ribozomale dispuse în tandem, are loc biogeneza ribozomilor în nucleol. Transcripțiile genelor ribozomale se maturizează și se asociază cu proteinele pentru a forma unități ribozomale.

Înainte de încheiere apare formarea unei serii de „riboproteine”. Ca și în ARN-urile de mesagerie, procesul de splicing este condus de mici ribonucleoproteine ​​nucleare, sau snRNPs, pentru acronimul său în engleză.

Splicing-ul este un proces în care intronii (secvențe care nu codifică) care sunt de obicei „întrerup” exonii (secvențe care fac cod pentru gena în cauză) sunt eliminați.

Procesul duce la intermediari de 20S care conțin ARN 18S și 32S, conținând ARN 5.8S și 28S.

Modificări post-transcripționale

După ce apar ARN-urile ribozomale, acestea suferă modificări suplimentare. Acestea implică metilări (adăugarea unei grupe metil) de aproximativ 100 de nucleotide per ribozom la grupa 2'-OH a ribozomului. În plus, are loc izomerizarea a peste 100 de uridine la forma pseudo-uridină.

Structura

Ca și ADN-ul, ARN-ul este compus dintr-o bază azotată legată covalent la coloana vertebrală a fosfatului.

Cele patru baze azotate care le formează sunt adenina, citozina, uracilul și guanina. Cu toate acestea, spre deosebire de ADN, ARN nu este o moleculă cu bandă dublă, ci o singură bandă.

La fel ca ARN-ul de transfer, ARN ribozomal se caracterizează prin faptul că are o structură secundară destul de complexă, cu regiuni de legătură specifice care recunosc ARN-ul mesager și ARN-ul de transfer.

Caracteristici

Principala funcție a ARN ribozomal este de a oferi o structură fizică care să permită luarea ARN-ului mesager și decodificarea în aminoacizi, pentru a forma proteine.

Proteinele sunt biomolecule cu o gamă largă de funcții - de la transportul oxigenului, cum ar fi hemoglobina, la funcțiile de susținere.

aplicabilitate

ARN ribozomal este utilizat pe scară largă, atât în ​​domeniul biologiei și evoluției moleculare, cât și în medicină.

Dacă doriți să aflați mai multe despre relațiile filogenetice dintre două grupuri de organisme - adică modul în care organismele sunt legate între ele, în termeni de rudenie - genele ARN ribozomale sunt adesea folosite ca etichetare.

Sunt foarte utile ca markeri moleculari datorită ratelor lor evolutive scăzute (aceste tipuri de secvențe sunt cunoscute sub numele de „secvențe conservate”).

De fapt, una dintre cele mai cunoscute reconstrucții filogenetice din zona biologiei a fost realizată de Carl Woese și colaboratori folosind secvențe de ARN ribozomal 16S. Rezultatele acestui studiu au permis împărțirea organismelor vii în trei domenii: arhaea, bacteriile și eucariote.

Pe de altă parte, ARN ribozomal este adesea ținta multor antibiotice care sunt utilizate în medicamente pentru a vindeca o gamă largă de boli. Este logic să presupunem că atacând sistemul de producție de proteine ​​al unei bacterii, acesta va fi afectat imediat.

Evoluţie

Se speculează că ribozomii, așa cum îi cunoaștem astăzi, și-au început formarea în timpuri foarte îndepărtate, aproape de formarea LUCA (ultimul strămoș comun universal).

De fapt, una dintre ipotezele referitoare la originea vieții afirmă că viața provine dintr-o moleculă de ARN - deoarece are capacitățile autocatalitice necesare pentru a fi considerată una dintre moleculele precursoare ale vieții.

Cercetătorii propun că actualii precursori ai ribozomilor nu au fost la fel de selectivi cu aminoacizii, acceptând atât izomerii l cât și d. Astăzi, se știe pe scară largă că proteinele sunt formate exclusiv din aminoacid.

În plus, ARN ribozomal are capacitatea de a cataliza reacția de peptidil transferază. Această caracteristică de a servi ca depozit de nucleotide, împreună cu capacitățile sale catalitice, îl fac un element cheie în evoluția primelor forme de pe Pământ.

Referințe

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochimie. Ediția a 5-a. New York: WH Freeman. Secțiunea 29.3, Un ribozom este o particulă ribonucleoproteină (70S) formată dintr-o subunitate mică (30S) și o subunitate mare (50S). Disponibil la adresa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitatie la biologie. Editura Medicală Panamericană.
3. Fox, GE (2010). Originea și evoluția ribozomului. Perspectivele Cold Spring Harbor în biologie, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Cartea manuală de fiziologie medicală Guyton and Hall. Științele sănătății Elsevier
5. Lewin, B. (1993). genele Volumul 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Biologie celulară și moleculară. Editura Medicală Panamericană.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Structura ribozomului și mecanismul traducerii. Celulă, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introducere în microbiologie. Editura Medicală Panamericană.
9. Wilson, DN și Cate, JHD (2012). Structura și funcția ribozomului eucariot. Cold Spring Harbor perspective în biologie, 4 (5), a011536.