A biologia molecular trata do estudo da estrutura e das funções das moléculas de substâncias orgânicas que compõem as células vivas de plantas, animais e humanos. Um lugar especial entre eles é dado a um grupo de compostos chamados ácidos nucléicos (nucleares).
Existem dois tipos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico. Este último possui várias modificações: i-RNA, t-RNA e r-RNA, que diferem em suas funções e localização na célula. Este artigo é dedicado ao estudo das seguintes questões: onde o rRNA é sintetizado em células procarióticas e eucarióticas, qual sua estrutura e significado.
Histórico
A primeira menção científica do ácido ribossômico pode ser encontrada nos estudos de R. Weinberg e S. Penman na década de 60 do século XX, que descreveram moléculas polinucleotídicas curtas relacionadas aos ácidos ribonucleicos, mas diferindo na estrutura espacial e coeficiente de sedimentação de informação e transporte de RNA. Na maioria das vezes, suas moléculasencontrados no nucléolo, bem como em organelas celulares - ribossomos responsáveis pela síntese de proteína celular. Eles foram chamados ribossomais (ácidos ribonucleicos ribossomais).
RNA característica
O ácido ribonucleico, como o DNA, é um polímero, cujos monômeros são nucleotídeos de 4 tipos: adenina, guanina, uracila e citidina, ligados por ligações fosfodiéster em longas moléculas de fita simples, torcidas na forma de um espiral ou com conformações mais complexas. Há também ácidos ribonucleicos ribossômicos de fita dupla encontrados em vírus contendo RNA e duplicando as funções do DNA: a preservação e transmissão de características hereditárias.
Três tipos de ácidos são mais comuns na célula, são eles: matriz, ou informacional, RNA, transporte ribossômico ácido ribonucleico, ao qual os aminoácidos estão ligados, assim como o ácido ribossômico, localizado no nucléolo e na célula citoplasma.
RNA ribossômico compõe cerca de 80% da quantidade total de ácidos ribonucleicos na célula e 60% da massa do ribossomo, um organoide que sintetiza a proteína celular. Todas as espécies acima são sintetizadas (transcritas) em certas seções do DNA, chamadas genes de RNA. No processo de síntese, estão envolvidas moléculas de uma enzima especial, a RNA polimerase. O local da célula onde o rRNA é sintetizado é o nucléolo, localizado no carioplasmanúcleos.
Núcleo, seu papel na síntese
Na vida de uma célula, chamada de ciclo celular, há um período entre suas divisões - interfase. Neste momento, corpos densos de estrutura granular, chamados nucléolos, são claramente visíveis no núcleo da célula, que são um componente indispensável das células vegetais e animais.
Na biologia molecular, foi estabelecido que os nucléolos são as organelas onde o rRNA é sintetizado. Outras pesquisas de citologistas levaram à descoberta de seções de DNA celular, nas quais foram encontrados genes responsáveis pela estrutura e síntese de ácidos ribossômicos. Eles foram chamados de organizador nucleolar.
Organizador nuclear
Até os anos 60 do século XX, havia uma opinião na biologia de que o organizador nucleolar, localizado no local da constrição secundária nos pares de cromossomos 13, 14, 15, 21 e 22, tem a forma de um único sítio. Cientistas envolvidos no estudo de danos cromossômicos, chamados de aberrações, descobriram que no momento da quebra do cromossomo no local da constrição secundária, ocorre a formação de nucléolos em cada uma de suas partes.
Assim, podemos afirmar o seguinte: o organizador nucleolar consiste não em um, mas em vários loci (genes) responsáveis pela formação do nucléolo. É nele que são sintetizados os ácidos ribonucleicos rRNA, que formam subunidades de organelas celulares sintetizadoras de proteínas - os ribossomos.
O que são ribossomos?
Como mencionado anteriormente, todos os três tipos principaisO RNA existe na célula, onde são sintetizados em determinados locais - genes de DNA. O RNA ribossômico formado como resultado da transcrição forma complexos com proteínas - ribonucleoproteínas, a partir das quais são formadas as partes constituintes da futura organela, as chamadas subunidades. Através dos poros da membrana nuclear, eles passam para o citoplasma e formam nele as estruturas combinadas, que também incluem moléculas de i-RNA e t-RNA, chamadas polissomos.
Os próprios ribossomos podem ser separados sob a ação dos íons cálcio e existem separadamente como subunidades. O processo inverso ocorre nos compartimentos do citoplasma celular, onde ocorrem os processos de tradução - a montagem das moléculas de proteínas celulares. Quanto mais ativa a célula, mais intensos os processos metabólicos nela, mais ribossomos ela contém. Por exemplo, células da medula óssea vermelha, hepatócitos de vertebrados e humanos são caracterizados por um grande número dessas organelas no citoplasma.
Como os genes de rRNA são codificados?
Com base no exposto, a estrutura, os tipos e o funcionamento dos genes de rRNA dependem dos organizadores nucleolares. Eles contêm loci contendo genes que codificam RNA ribossômico. O. Miller, realizando pesquisas sobre oogênese em células de tritões, estabeleceu o mecanismo de funcionamento desses genes. A partir deles foram sintetizadas cópias de rRNA (os chamados transcriptantes primários), contendo cerca de 13x103 nucleotídeos e com coeficiente de sedimentação de 45 S. Em seguida, essa cadeia passou por um processo de maturação, terminando com a formação de trêsMoléculas de rRNA com coeficientes de sedimentação de 5, 8 S, 28 S e 18 S.
Mecanismo de formação de rRNA
Voltemos aos experimentos de Miller, que investigou a síntese do RNA ribossômico e comprovou que o DNA nucleolar serve de molde (matriz) para a formação do rRNA - um transcritor. Ele também estabeleceu que o número de ácidos ribossômicos imaturos (pré-r-RNA) que são formados depende do número de moléculas da enzima RNA polimerase. Em seguida, ocorre sua maturação (processamento) e as moléculas de rRNA imediatamente começam a se ligar aos peptídeos, resultando na formação de uma ribonucleoproteína, o material de construção do ribossomo.
Características dos ácidos ribossomais em células eucarióticas
Tendo os mesmos princípios de estrutura e mecanismos funcionais comuns, os ribossomos de organismos procarióticos e nucleares ainda apresentam diferenças citomoleculares. Para descobrir, os cientistas usaram um método de pesquisa chamado análise de difração de raios-x. Verificou-se que o tamanho do ribossomo eucariótico e, portanto, o rRNA incluído nele, é maior e o coeficiente de sedimentação é de 80 S. A organela, perdendo íons de magnésio, pode ser dividida em duas subunidades com indicadores de 60 S e 40 S. Uma pequena partícula contém uma molécula de ácido e uma grande um - três, ou seja, as células nucleares contêm ribossomos consistindo em 4 hélices polinucleotídicas de ácido das seguintes características: 28 S RNA - 5 mil nucleotídeos, 18 S - 2 mil 5 S - 120 nucleotídeos, 5, 8 S - 160. O local onde o rRNA é sintetizado nas células eucarióticas é o nucléolo, localizado no carioplasma do núcleo.
RNA ribossômico de procariontes
Ao contrário do r-RNA,entrando nas células nucleares, os ácidos ribonucleicos ribossômicos das bactérias são transcritos em uma área compactada do citoplasma contendo DNA e chamado de nucleoide. Ele contém genes de rRNA. Transcrição, cuja característica geral pode ser representada como um processo de reescrita de informações de rRNA de genes de DNA em uma sequência de nucleotídeos de ácido ribonucleico ribossômico, levando em consideração a regra de complementaridade do código genético: o nucleotídeo de adenina corresponde ao uracil e a guanina para citosina.
As bactérias
R-RNA têm um peso molecular menor e tamanho menor do que as células nucleares. Seu coeficiente de sedimentação é 70 S, e as duas subunidades têm valores de 50 S e 30 S. A partícula menor contém uma molécula de rRNA e a maior contém duas.
O papel do ácido ribonucleico no processo de tradução
A principal função do r-RNA é garantir o processo de biossíntese de proteínas celulares - tradução. É realizado apenas na presença de ribossomos contendo r-RNA. Combinando-se em grupos, eles se ligam à molécula de DNA informacional, formando um polissoma. Moléculas de transporte de ácido ribonucleico ribossômico, carregando aminoácidos, que, uma vez no polissoma, se ligam por ligações peptídicas, formando um polímero - proteína. É o composto orgânico mais importante da célula, que desempenha muitas funções importantes: construção, transporte, energia, enzimática, proteção e sinalização.
Este artigo examinou as características, estrutura e descrição dos ácidos nucleicos ribossomais, que sãobiopolímeros orgânicos de células vegetais, animais e humanas.
