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Ribosomi

Funzione e struttura dei ribosomi

I ribosomi sono complessi macromolecolari presenti in tutte le cellule, sia eucariote che procariote, responsabili della traduzione del codice genetico in catene di aminoacidi, ovvero la sintesi proteica.

Sono formati da 2 subunità (maggiore e minore), entrambe costituite da un complesso di RNA e proteine.

I ribosomi vengono assemblati nel nucleo cellulare e svolgono la loro attività di sintesi proteica nello spazio citoplasmatico, dove lavorano in sinergia con l'RNA messaggero e gli RNA transfer.

Struttura e funzionamento dei ribosomi

I ribosomi si differenziano principalmente in due tipi: quelli dei procarioti e quelli degli eucarioti.

La classificazione si basa sulle differenze del coefficiente di sedimentazione, il quale dipende dalla composizione, il peso e la forma della molecola.

I ribosomi batterici hanno un coefficiente di sedimentazione pari a 70S e le due subunità ribosomiali hanno un coefficiente di 50S (subunità maggiore) e 30S (subunità minore).

Il ribosoma degli eucarioti ha un coefficiente pari a 80S, formato anch'esso dalle due subunità: 60S e 40S.

I ribosomi sono formati per due terzi del peso da RNA ribosomiale e per un terzo da proteine.

Negli eucarioti si trovano 4 filamenti di RNA ribosomiale, di cui uno nella subunità minore (18S) e 3 nella subunità maggiore (5S, 5.8S, 28S), associati a più di 80 proteine.

composizione delle subunità ribosomiali degli eucarioti

Composizione delle subunità ribosomiali degli eucarioti

L'attività catalitica del ribosoma, diversamente dagli enzimi, non è ad opera delle proteine, ma è il filamento stesso di RNA che possiede attività enzimatica ed è in grado di dirigere la formazione del legame peptidico tra gli aminoacidi, mentre si ritiene che le proteine ribosomiali abbiano una funzione accessoria e permettano di stabilizzare e velocizzare il processo di traduzione.

Nei diversi organismi la struttura dei ribosomi è variabile e presenta differenze che aumentano tanto più è ampia la divergenza evolutiva, ciò nonostante le strutture necessarie per lo svolgimento delle sue funzioni sono conservate negli organismi.

Nella subunità minore del ribosoma sono riconoscibili tre strutture principali, costituite da una testa, un corpo, e una piattaforma sporgente che si estende da un lato.

Sulla piattaforma è presente una sequenza nucleotidica che si lega alla sequenza di inizio dell'RNA messaggero, permettendo l'assemblaggio del complesso ribosomiale e l'avvio della sintesi proteica.

Nella subunità maggiore sono riconoscibili 3 protuberanze, chiamate rispettivamente protuberanza centrale, peduncolo e cresta.

struttura delle subunità ribosomiali

Struttura delle subunità ribosomiali

Nel complesso ribosomiale si vengono a formare 3 siti funzionali: il sito A, il sito P, il sito E.

Durante la sintesi proteica l'RNA messaggero (contenente i codoni) scorre tra le due subunità, gli aminoacil-tRNA entrano nel ribosoma legandosi con l'anticodone alla sequenza complementare dell'mRNA e posizionandosi nel sito A.

Con l'avanzamento dell'RNA messaggero si ha la traslocazione del tRNA dal sito A al sito P e la contemporanea formazione del legame peptidico (ad opera della subunità maggiore del ribosoma) tra gli aminoacidi dei due tRNA adiacenti.

La catena proteica in formazione viene trasferita dal tRNA presente al sito P al tRNA presente al sito A.

Infine, il tRNA scarico presente nel sito P viene spinto verso il sito E, dove viene rilasciato dal ribosoma.

Siti funzionali del ribosoma

Siti funzionali del ribosoma

Le subunità ribosomiali vengono prodotte in una regione del nucleo cellulare che prende il nome di nucleolo, dove vi è un intensa attività di trascrizione dei pre rRNA da parte dell'enzima RNA-Polimerasi.

I geni contenenti gli RNA ribosomiali sono presenti negli eucarioti in centinaia di copie e permettono una produzione in serie di numerosi rRNA contemporaneamente.

Le proteine ribosomiali sono invece prodotte nel citoplasma e vengono trasportare nel nucleo cellulare attraverso i pori nucleari, dove si associano con gli rRNA per formare le subunità del ribosoma.

Una volta completato l'assemblaggio, le subunità vengono indirizzate attraverso i pori nucleari e raggiungono il citosol, dove svolgono la loro funzione.

Quando in forma libera nel citoplasma, le subunità ribosomiali si trovano sempre separate ed indipendenti, e si uniscono a formare il ribosoma quando un filamento di RNA messaggero viene riconosciuto dalla subunità minore, dando l'avvio all'attività di sintesi.

Una volta avvenuta la formazione del complesso ribosomiale e l'inizio della traduzione, la sintesi proteica può avvenire in sospensione nel citoplasma oppure associata al reticolo endoplasmatico rugoso.

Le proteine in formazione, infatti, a seconda della loro destinazione possono avere una sequenza segnale (formata da aminoacidi) all'estremità N-terminale appena sintetizzata che sporge dal ribosoma.

La sequenza segnale viene riconosciuta dai complessi transmembrana presenti sul reticolo endoplasmatico rugoso (uno dei due tipi di reticolo endoplasmatico), i quali ancorano il ribosoma alla membrana e permettono di sintetizzare la proteina direttamente all'interno delle cisterne del reticolo, dove avvengono alcuni dei processi di ripiegamento e maturazione delle proteine neosintetizzate.

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