Caractères généraux et vitesse de sédimentation
Les ribosomes se distinguent des autres structures cellulaires par leur taille minuscule et leur nombre colossal. Ces organites non membranaires sont classés selon leur coefficient de sédimentation, un indicateur qui reflète la vitesse de sédimentation des particules lors de la centrifugation (mesuré en unités Svedberg, S).
Selon le type cellulaire, on distingue deux classes principales :
- Ribosomes eucaryotes — plus grands et plus lourds, leur coefficient de sédimentation est de 80S.
- Ribosomes procaryotes — de taille et de vitesse de sédimentation inférieures, s'élevant à 70S.
Morphologie et composition chimique
Chaque ribosome fonctionnel se compose de deux parties inégales : la grande et la petite sous-unité. Le processus de formation de ces sous-unités chez les eucaryotes se déroule dans une zone intranucléaire spécialisée : le nucléole.
Le socle de l'organite est formé de trois composants chimiques principaux : l'ARN ribosomal (ARNr), diverses molécules protéiques et des ions magnésium. La présence d'ions magnésium est d'une importance critique, car ce sont eux qui garantissent le maintien de la structure tridimensionnelle stable de l'organite.
La composition des sous-unités du ribosome eucaryote est strictement déterminée :
- La petite sous-unité comprend des molécules protéiques en complexe avec une seule molécule d'ARNr.
- La grande sous-unité contient également des protéines, mais associées cette fois à trois molécules d'ARNr.
Topographie cellulaire et polysomes
À l'intérieur de la cellule, les ribosomes sont répartis de manière inégale et peuvent occuper plusieurs localisations. Une part importante d'entre eux se trouve librement dans le hyaloplasme (cytoplasme). Un autre pool est solidement ancré aux membranes du réticulum endoplasmique (RE), formant son type rugueux. De plus, des ribosomes propres sont présents au sein des organites semi-autonomes : mitochondries et plastes.
Lors de la biosynthèse protéique intensive, de multiples ribosomes peuvent se lier simultanément à une même molécule d'ARN messager (ARNm). De tels complexes fonctionnels sont appelés polysomes. La formation de polysomes permet à la cellule d'accélérer considérablement la production de molécules protéiques identiques à partir d'une seule matrice.
Rôle fonctionnel
La seule fonction des ribosomes, mais ô combien vitale, est la synthèse des protéines (traduction). Cependant, le destin des molécules créées dépend directement de l'emplacement de l'organite au moment de son activité :
- Les protéines synthétisées sur les ribosomes fixés à la membrane du RE sont transloquées directement dans les citernes du réticulum endoplasmique pour subir de nouvelles modifications et un transport ultérieur.
- Les protéines assemblées sur les ribosomes libres ne quittent pas le hyaloplasme et sont utilisées pour les besoins de la cellule elle-même (l'exemple classique étant l'accumulation d'hémoglobine dans le cytoplasme des érythrocytes).
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Quels sont les coefficients de sédimentation respectifs de la grande et de la petite sous-unité du ribosome 80S ?
Les coefficients de sédimentation des sous-unités du ribosome eucaryote 80S sont de 60S pour la grande sous-unité et de 40S pour la petite sous-unité. La valeur S (Svedberg) caractérise la vitesse de sédimentation des particules lors de l'ultracentrifugation et est proportionnelle à leur masse moléculaire.
- Grande sous-unité — 60S, contient les ARNr 5S, 5,8S et 28S, ainsi qu'environ 50 types de protéines.
- Petite sous-unité — 40S, comprend l'ARNr 18S et environ 33 types de protéines ribosomiques.
Quels mécanismes moléculaires spécifiques assurent la fixation du ribosome à la membrane du RE ?
La fixation du ribosome à la membrane du réticulum endoplasmique est assurée par l'interaction du peptide signal, de la particule de reconnaissance du signal et des récepteurs du RE.
- SRP (signal recognition particle) — protéine chaperon/vecteur qui se lie au peptide signal de la protéine en cours de synthèse et bloque la traduction.
- Complexe ribosome-SRP — se lie, par le biais d'une interaction protéine-protéine, au récepteur de la SRP sur la membrane du RE.
- Translocon (Sec61) — canal protéique auquel le ribosome est transmis pour poursuivre la traduction.
L'Désassemblage du complexe se produit grâce à l'hydrolyse du GTP, après quoi la SRP se détache et la synthèse protéique se poursuit à travers le canal vers la lumière du RE.
Pour ne pas confondre la composition des sous-unités eucaryotes : la petite sous-unité contient peu d'ARN (une seule molécule), tandis que la grande sous-unité en est riche (trois molécules).
Questions des cours et des examens
Où se forment les sous-unités ribosomiques ?
L'assemblage des grande et petite sous-unités ribosomiques a lieu dans le nucléole.
Quel est le rôle des ions magnésium dans la structure du ribosome ?
Les ions magnésium sont indispensables à la stabilisation et au maintien de la structure spatiale correcte du complexe formé par l'ARNr et les protéines.
Qu'est-ce qu'un polysome ?
Il s'agit du complexe actif formé lors de la liaison de multiples ribosomes à une seule molécule d'ARNm au cours de la traduction.
Où vont les protéines issues des ribosomes libres ?
Les protéines synthétisées sur les ribosomes libres dans le cytoplasme demeurent dans le hyaloplasme (par exemple, l'hémoglobine).
À étudier également sur le sujet
- Mécanismes de la traduction et rôle de l'ARNm
- Différences entre les ribosomes 70S des mitochondries et des plastes et les ribosomes 80S cytoplasmiques
- Processus de formation des sous-unités dans le nucléole
- Arrivée et transport des protéines dans les citernes du RE
- Organisation des complexes fonctionnels : les polysomes
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