Tudo sobre ribossomos envolve compreender que eles são estruturas celulares responsáveis pela produção de proteínas. Presentes em todos os seres vivos conhecidos, os ribossomos leem as informações transportadas pelo RNA mensageiro e unem aminoácidos na ordem adequada. Como as proteínas participam da estrutura e do funcionamento das células, os ribossomos são essenciais para a manutenção da vida.
Esse tema aparece com frequência em questões de citologia porque relaciona organelas, ácidos nucleicos e metabolismo celular. Para estudá-lo, é importante não confundir ribossomos com outras estruturas: eles não produzem energia, como as mitocôndrias, nem realizam a digestão celular, como os lisossomos. Sua função central é a síntese proteica.
O que são ribossomos?
Os ribossomos são complexos formados por RNA ribossômico, chamado de rRNA, e proteínas. Apesar de serem tradicionalmente estudados junto às organelas celulares, não são envolvidos por membrana. Por isso, são classificados como organelas não membranosas ou, de modo mais preciso, como complexos ribonucleoproteicos.
A principal atividade de um ribossomo é traduzir a mensagem genética contida em uma molécula de RNA mensageiro, ou mRNA. A tradução é uma etapa da expressão gênica: a informação originalmente armazenada no DNA é usada para orientar a fabricação de uma cadeia de aminoácidos. Depois de dobrada e, em muitos casos, modificada, essa cadeia dá origem a uma proteína funcional.
Uma célula precisa de proteínas para formar membranas, atuar em reações químicas, transportar substâncias, receber sinais e construir estruturas. Enzimas, anticorpos, parte dos hormônios e proteínas musculares são alguns exemplos de moléculas cuja produção depende, direta ou indiretamente, da atividade ribossômica.
Ideia-chave: o DNA guarda a informação genética; o RNA mensageiro leva uma cópia dessa informação; e o ribossomo utiliza essa cópia para montar proteínas.
Estrutura e composição dos ribossomos
Cada ribossomo possui duas partes chamadas subunidades: uma menor e uma maior. Quando não estão realizando a síntese de proteínas, essas subunidades podem permanecer separadas no citoplasma. Elas se associam ao mRNA durante o início da tradução e formam o ribossomo ativo.
O rRNA não serve apenas como suporte estrutural. Ele participa diretamente do funcionamento do ribossomo. Na subunidade maior, moléculas de rRNA contribuem para a formação das ligações peptídicas, que unem um aminoácido ao seguinte. Isso mostra que o RNA pode exercer atividade catalítica, isto é, ajudar a acelerar uma reação química.
Durante a tradução, o ribossomo apresenta regiões de ligação para moléculas de RNA transportador, ou tRNA. Cada tRNA carrega um aminoácido e possui um anticódon, uma sequência que se encaixa em um códon do mRNA. Os códons são trincas de bases nitrogenadas que indicam qual aminoácido deve ser incorporado ou sinalizam o fim da produção.
Como o código é reconhecido
O código genético é lido de três em três bases. Por exemplo, um códon do mRNA pode indicar a entrada de determinado aminoácido; outro códon seguinte indicará o próximo. O tRNA apropriado se liga pela complementaridade entre códon e anticódon. Dessa forma, a sequência de bases do mRNA determina a sequência de aminoácidos da proteína.
- A subunidade menor se associa ao mRNA e participa da leitura dos códons.
- A subunidade maior abriga a região em que os aminoácidos são unidos.
- O tRNA leva aminoácidos até o ribossomo.
- O rRNA integra a estrutura e participa da catálise da ligação peptídica.
Papel na síntese proteica
A síntese de proteínas, também chamada de tradução, pode ser dividida em três etapas principais: iniciação, elongação e terminação. Antes dela, ocorre a transcrição, processo no qual um trecho de DNA serve de molde para a produção de um mRNA. Em células eucariontes, o mRNA produzido no núcleo passa por processamento antes de seguir para o citoplasma.
Iniciação, elongação e terminação
- Iniciação: a subunidade menor do ribossomo reconhece o mRNA. Um tRNA iniciador se posiciona no códon de início, geralmente AUG, que codifica o aminoácido metionina. Em seguida, a subunidade maior se une ao conjunto.
- Elongação: novos tRNAs chegam trazendo aminoácidos correspondentes aos códons do mRNA. O ribossomo forma ligações peptídicas e se desloca ao longo da molécula de mRNA, fazendo a cadeia polipeptídica crescer.
- Terminação: quando um códon de parada é encontrado, não há tRNA correspondente. Fatores de liberação encerram a tradução, e a cadeia polipeptídica é liberada.
Após a tradução, a proteína recém-formada pode dobrar-se espontaneamente ou receber auxílio de outras proteínas. Algumas também passam por modificações, como a adição de grupos químicos ou o corte de partes da cadeia. Portanto, a atuação do ribossomo é decisiva, mas a obtenção de uma proteína plenamente funcional pode envolver etapas posteriores.
Vários ribossomos podem traduzir simultaneamente a mesma molécula de mRNA. Esse conjunto é chamado de polirribossomo ou polissomo. A estratégia permite que a célula produza muitas cópias de uma proteína a partir de uma única mensagem, tornando o processo mais eficiente.
Localização na célula
Nas células eucariontes, os ribossomos podem estar livres no citosol ou aderidos à face externa do retículo endoplasmático rugoso. A existência dessas duas localizações não significa que sejam tipos estruturalmente distintos de ribossomos: em geral, a diferença está relacionada ao destino da proteína que está sendo produzida.
Ribossomos livres fabricam principalmente proteínas que atuam no citosol ou que serão encaminhadas a compartimentos internos, como núcleo, mitocôndrias e peroxissomos. Já os ribossomos ligados ao retículo endoplasmático rugoso sintetizam proteínas destinadas à secreção para fora da célula, à inserção em membranas ou ao sistema de endomembranas, que inclui o complexo golgiense e lisossomos.
O retículo parece “rugoso” ao microscópio eletrônico justamente pela presença de numerosos ribossomos em sua superfície. Células especializadas em secreção de proteínas, como células do pâncreas que produzem enzimas digestivas, costumam apresentar retículo endoplasmático rugoso bem desenvolvido.
Além disso, mitocôndrias e cloroplastos possuem ribossomos próprios. Essas organelas mantêm material genético e são capazes de fabricar parte de suas proteínas. Contudo, grande parte das proteínas de que necessitam é codificada por genes localizados no núcleo celular e produzida por ribossomos do citosol.
Ribossomos de procariontes e eucariontes
Ribossomos existem tanto em células procariontes, como as bactérias, quanto em células eucariontes, como as de animais, plantas, fungos e protistas. Eles desempenham a mesma função básica, mas diferem em tamanho e composição. Essas diferenças são importantes inclusive para a Medicina, pois alguns antibióticos agem sobre ribossomos bacterianos.
| Característica | Procariontes | Eucariontes |
|---|---|---|
| Ribossomo citoplasmático | 70S | 80S |
| Subunidades | 50S e 30S | 60S e 40S |
| Localização principal | Citoplasma | Citosol e retículo endoplasmático rugoso |
| Organelas com ribossomos próprios | Não se aplica | Mitocôndrias e cloroplastos |
A letra S significa unidade Svedberg, relacionada à velocidade de sedimentação das partículas em centrifugação. Ela não representa uma medida simples de massa ou de diâmetro. Por isso, não se deve somar aritmeticamente os valores das subunidades: 50S mais 30S forma um ribossomo 70S, e 60S mais 40S forma um ribossomo 80S.
Alguns antibióticos interferem de maneira seletiva em etapas da síntese proteica bacteriana porque reconhecem características dos ribossomos 70S. Essa seletividade ajuda a explicar seu uso contra infecções causadas por bactérias, mas medicamentos só devem ser utilizados com orientação profissional. Eles não são eficazes contra vírus, que não possuem ribossomos próprios.
Origem e importância biológica
O fato de mitocôndrias e cloroplastos apresentarem ribossomos semelhantes aos encontrados em bactérias é uma das evidências que apoiam a teoria endossimbiótica. Segundo essa teoria, essas organelas teriam se originado de bactérias que foram incorporadas por células ancestrais e passaram a viver em associação com elas ao longo da evolução.
Os ribossomos também são fundamentais para compreender como os genes se manifestam. Um gene não determina diretamente uma característica observável: em muitos casos, ele contém a informação para produzir um RNA ou uma proteína. Quando a produção, a estrutura ou a atividade de uma proteína é alterada, podem ocorrer mudanças no funcionamento celular e, consequentemente, nas características do organismo.
Em exercícios, atenção aos termos usados no enunciado. A expressão “produção de proteínas” aponta para ribossomos. Se a questão mencionar a fabricação de lipídios, a estrutura mais associada será o retículo endoplasmático liso. Se destacar energia na forma de ATP, a associação mais provável será com mitocôndrias. A resposta correta depende de identificar o processo citado, e não apenas de memorizar nomes de organelas.
Pontos de revisão
Os ribossomos são complexos não membranosos formados por rRNA e proteínas. Sua função é realizar a tradução, usando a sequência de códons do mRNA para organizar aminoácidos em uma cadeia polipeptídica. As duas subunidades ribossômicas atuam em conjunto durante esse processo.
Em eucariontes, ribossomos livres e ligados ao retículo endoplasmático rugoso encaminham proteínas para destinos diferentes. Procariontes possuem ribossomos 70S, enquanto os ribossomos citoplasmáticos eucariontes são 80S. Por fim, lembre-se de que ribossomos não sintetizam lipídios nem ATP: sua atividade característica é a síntese de proteínas.
