¿Por qué las subunidades 60S & 40S producen un ribosoma 80S (no 100S) y, de manera similar, 50S & 30S producen 70S? 60 + 40 no es igual a 80, ni 50 + 30 es igual a 70, entonces, ¿por qué las subunidades de los ribosomas 80S y 70S tienen un nombre tan extraño? No pude encontrar ninguna otra explicación matemática.
¡Esa no es una simple adición matemática!
Si esas unidades fueran masa , por ejemplo, podrías (y deberías) agregarlas: una pieza de Lego de 60 g combinada con una La pieza de Lego, por supuesto, formará un combo que tiene 100 g.
Sin embargo, esos números son unidades Svedberg, que es ...
una unidad no métrico de velocidad de sedimentación [...] El coeficiente de Svedberg es un función strong> no lineal
Curiosamente, la mayoría de mis estudiantes pensaban que la S significa Sedimentación . Sin embargo, es un homenaje a Theodor Svedberg, ganador del Premio Nobel de Química en 1926.
Así, en una explicación simplificada, el ribosoma procariota tiene dos subunidades. Los sedimentos de la subunidad grande a 50 s, los sedimentos de subunidad pequeña a 30 s, pero los dos sedimentos juntos (es decir, todo el ribosoma) sedimentan a 70 s, no a 80 s.
De la misma manera que un ribosoma eucariota tiene una gran subunidad que sedimenta a los 60, una pequeña que sedimenta a los 40, pero toda la estructura sedimenta a los 80, no a los 100.
Además, los ARNr que constituyen las subunidades también tienen sus propias velocidades de sedimentación (en unidades svedberg):
Para obtener una información detallada explicación de todo lo que necesita matemáticas, las otras respuestas aquí y aquí explicarlo muy bien.
Cuando una mezcla compleja de partículas se somete a ultracentrifugación, se separan en función de su forma y masa debido a la fuerza aplicada por la centrífuga y la fuerza de fricción contraria del disolvente. Puede leer más sobre este procedimiento aquí. S significa Svedberg, que es una medida de la tasa de sedimentación de una partícula. Esto viene dado por la fórmula $ s = \ frac {v} {a} $ donde $ s $ es el coeficiente de sedimentación y $ v $ es la velocidad que se mueve una partícula cuando una aceleración, $ a $ , se aplica.
Un svedberg se define como exactamente 10 −13 s. Esencialmente, el coeficiente de sedimentación sirve para normalizar la velocidad de sedimentación de una partícula mediante la aceleración que se le aplica. El valor resultante ya no depende de la aceleración, sino que depende únicamente de las propiedades de la partícula y del medio en el que está suspendida. Los coeficientes de sedimentación citados en la literatura generalmente se refieren a la sedimentación en agua a 20 ° C.
Una partícula 1S, por ejemplo, se movería a 10 -13 m / s cuando se aplica una aceleración de 1 g (ignorando la difusión).
Lo que es importante tener en cuenta es que la velocidad de sedimentación de una partícula depende no solo de su masa sino también de su forma (entre otras cosas) ya que su El área de la sección transversal determina la fuerza de fricción efectiva que experimenta.
Cuando se hizo esto con E. coli , se observaron picos a 32S, 51S, 70S y 100S, dependiendo de la concentración de Mg 2+ . Los investigadores concluyeron que los picos 32S y 51S eran componentes del pico 70S y que el pico 100S era un dímero de dos partículas 70S. También determinaron que la masa de la partícula 50S era aproximadamente el doble de la masa de la partícula 30S que, en conjunto, sumaban la masa de la partícula 70S.
Las otras dos respuestas dan buenos detalles, así que quiero dar una respuesta un poco más matemática aquí.
Primero, la S de la que estás hablando son las unidades de Svedberg (de coeficiente de sedimentación, nombradas en honor al químico sueco Theodor Svedberg), utilizado para caracterizar el comportamiento de una partícula en el proceso de sedimentación, especialmente centrifugación. Un svedberg corresponde exactamente a 10 -13 segundos (consulte otras respuestas para obtener más detalles).
Ahora, comencemos con las ecuaciones. El coeficiente de sedimentación se escribe en la ecuación como:
$ s = \ frac {v_t} {a} $
donde $ v_t $ es la velocidad terminal. La velocidad terminal de una partícula en un medio dado es constante porque la fuerza de gravitación (o centrifugación) es cancelada por la fuerza viscosa del medio. En tal caso, la velocidad terminal se calcula como la relación entre la fuerza centrífuga y la resistencia viscosa (de la ley de Stoke) y su ecuación se convierte en:
$ v_t = \ frac {mr \ omega ^ 2} {6 \ pi \ eta r_0} $
Además, aceleración centrífuga:
$ a = r \ omega ^ 2 $
Poniendo el valor de $ v_t $ y $ a $ en la primera ecuación:
$ s = \ frac {v_t} {r \ omega ^ 2} = \ frac {m} {6 \ pi \ eta r_0} $
Como Verá, aunque el coeficiente de sedimentación es la relación entre la velocidad terminal y la aceleración centrífuga, ¡no depende de ninguno de ellos! Ahora, todas las demás cosas son constantes y la masa se sumaría linealmente. Entonces, ¿por qué disminuye el valor de $ s $? Es debido a la suma no lineal de $ r_0 $ (radio). Vea el diagrama a continuación:
Ahora es claramente visible que las subunidades no solo se mezclan entre sí (como dos gotas de aceite que se unen para formar una gota más grande), la subunidad pequeña encaja en la subunidad grande (la forma real varía, pero aproximadamente la forma es así). Esto hace que el valor promedio de $ r_0 $ del ribosoma sea mayor que la suma del valor promedio de $ r_0 $ de las subunidades, es decir, $ r_0 (pequeño) + r_0 (grande) < r_0 (ribosoma) $. Esto hace que la velocidad de sedimentación general sea un poco menor de lo esperado (recuerde que $ s \ propto \ frac {1} {r_0} $). Espero que esto aclare el concepto.
Referencias: