Karakteristike ribosoma, vrste, struktura, funkcije



ribosoma one su najzastupljenije stanične organele i uključene su u sintezu proteina. Oni nisu okruženi membranom i formirani su od dvije vrste podjedinica: velike i male, u pravilu velika podjedinica je gotovo dvostruko veća od male..

Prokariotska linija ima 70S ribosoma sastavljenih od velike 50S podjedinice i male 30S. Isto tako, ribosomi eukariotske linije sastoje se od velike podjedinice 60S i male 40S podjedinice..

Ribosom je analogan tvornici u pokretu, sposobnoj za čitanje RNA, prenosi je u aminokiseline i vezuje ih peptidnim vezama..

Ribosomi su ekvivalentni gotovo 10% ukupnih bakterija i više od 80% ukupne količine RNA. U slučaju eukariota, oni nisu toliko bogati u odnosu na druge proteine, ali je njihov broj veći.

Godine 1950. istraživač George Palade prvi je put vizualizirao ribosome i ovo otkriće dobilo je Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu..

indeks

  • 1 Opće karakteristike
  • 2 Struktura
  • 3 Vrste
    • 3.1 Ribosomi u prokariotima
    • 3.2 Ribosomi u eukariota
    • 3.3 Ribosomi u Arqueasu
    • 3.4 Koeficijent sedimentacije
  • 4 Funkcije
    • 4.1. Prijevod proteina
    • 4.2 Prijenos RNA
    • 4.3. Kemijski koraci sinteze proteina
    • 4.4 Ribozomi i antibiotici
  • 5 Sinteza ribosoma
    • 5.1. Geni ribozomalne RNA
  • 6 Podrijetlo i evolucija
  • 7 Reference

Opće karakteristike

Ribosomi su bitne komponente svih stanica i odnose se na sintezu proteina. Vrlo su male veličine pa se mogu vizualizirati samo u svjetlu elektronskog mikroskopa.

Ribosomi su slobodni u citoplazmi stanice, usidreni u grubi endoplazmatski retikulum - ribosomi daju taj "naborani" izgled - i kod nekih organela, kao što su mitohondriji i kloroplasti.

Ribosomi vezani za membrane odgovorni su za sintezu proteina koji će biti umetnuti u plazmatsku membranu ili poslati u vanjsku stanicu.

Slobodni ribosomi, koji nisu povezani s bilo kojom strukturom u citoplazmi, sintetiziraju proteine ​​čije je odredište unutarnja stanica. Konačno, ribosomi mitohondrija sintetiziraju proteine ​​za mitohondrijsku uporabu.

Na isti način, nekoliko ribosoma može se spojiti i oblikovati "poliribosome", formirajući lanac vezan za RNA, sintetizirajući isti protein, više puta i istovremeno

Svi su sastavljeni od dvije podjedinice: jedna se zove velika ili veća, a druga manja ili manja.

Neki autori smatraju da su ribosomi ne-membranske organele jer im nedostaju te lipidne strukture, iako ih drugi istraživači ne smatraju organelima..

struktura

Ribosomi su male stanične strukture (od 29 do 32 nm, ovisno o skupini organizama), zaobljene i guste, sastavljene od ribosomskih RNA i proteinskih molekula, koje su međusobno povezane.

Najviše su proučavani ribozomi eubakterije, arheje i eukariote. U prvoj lozi ribozomi su jednostavniji i manji. S druge strane, eukariotski ribosomi su složeniji i veći. U arhejama su ribosomi u određenim aspektima sličniji obema skupinama.

Ribozomi kralježnjaka i angiospermi (cvjetnice) posebno su složeni.

Svaka ribosomska podjedinica sastoji se uglavnom od ribosomske RNA i velikog broja proteina. Velika podjedinica može se sastojati od malih RNA molekula, uz ribosomsku RNA.

Proteini su vezani na ribosomalnu RNA u specifičnim regijama, slijedeći redoslijed. Unutar ribosoma može se razlikovati nekoliko aktivnih mjesta, kao što su katalitičke zone.

Ribosomska RNA je od ključne važnosti za stanicu i to se može vidjeti u njenom slijedu, koji je praktički nepromijenjen tijekom evolucije, odražavajući visoke selektivne pritiske protiv bilo kakve promjene.

vrsta

Ribosomi u prokariotima

Bakterije, kao E. coli, imaju više od 15.000 ribosoma (u omjerima to je gotovo četvrtina suhe težine bakterijske stanice).

Ribosomi u bakterijama imaju promjer od oko 18 nm i sastavljeni su od 65% ribosomske RNA i samo 35% proteina različitih veličina, između 6.000 i 75.000 kDa..

Velika podjedinica naziva se 50S i mala 30S, koja se kombiniraju u 70S strukturu s molekularnom masom 2,5 × 10.6 kDa.

Podjedinica 30S je izdužena i nije simetrična, dok je 50S deblja i kraća.

Mala podjedinica E. coli sastoji se od 16S ribosomalne RNA (1542 baze) i 21 proteina, au velikoj podjedinici su 23S ribosomalne RNA (2904 baze), 5S (1542 baze) i 31 proteina. Proteini koji ih sastavljaju su osnovni i broj varira ovisno o strukturi.

Molekule ribosomske RNA, zajedno s proteinima, grupirane su u sekundarnoj strukturi slično drugim vrstama RNA.

Ribosomi u eukariota

Ribosomi u eukariotima (80S) su veći, s većim sadržajem RNA i proteina. RNA su dulje i nazivaju se 18S i 28S. Kao i kod prokariota, u sastavu ribosoma dominira ribosomska RNA.

U tim organizmima ribosom ima molekulsku masu 4,2 × 106 kDa i razgrađuje se na 40S i 60S podjedinicu.

Podjedinica 40S sadrži jednu molekulu RNA, 18S (1874 baze) i oko 33 proteina. Slično tome, 60S podjedinica sadrži 28S RNA (4718 baza), 5.8S (160 baza) i 5S (120 baza). Osim toga, sastoji se od osnovnih proteina i kiselih proteina.

Ribosomi u Arqueasu

Arheje su skupina mikroskopskih organizama koji nalikuju bakterijama, ali se razlikuju u toliko mnogo svojstava koja čine zasebnu domenu. Žive u različitim sredinama i mogu kolonizirati ekstremna okruženja.

Vrste ribosoma koje nalazimo u arhejama slične su ribosomima eukariotskih organizama, iako imaju i određene karakteristike bakterijskih ribosoma..

Ima tri vrste molekula ribosomske RNA: 16S, 23S i 5S, povezane s 50 ili 70 proteina, ovisno o vrsti studije. S obzirom na veličinu, ribosomi arheje bliže su bakterijskim (70S s dvije podjedinice 30S i 50S), ali po svojoj primarnoj strukturi bliže su eukariotima.

Kako arheje obično nastanjuju okolinu s visokim temperaturama i visokim koncentracijama soli, njihovi ribozomi su visoko otporni.

Koeficijent sedimentacije

S ili Svedbergs se odnosi na koeficijent sedimentacije čestice. Izražava odnos između konstantne brzine taloženja između primijenjenog ubrzanja. Ova mjera ima vremenske dimenzije.

Imajte na umu da Svedbergovi nisu aditivi, jer uzimaju u obzir masu i oblik čestice. Iz tog razloga, u bakterijama ribosom sastavljen od 50S i 30S podjedinica ne dodaje 80S, također 40S i 60S podjedinice ne tvore 90S ribosome.

funkcije

Ribosomi su odgovorni za posredovanje u procesu sinteze proteina u stanicama svih organizama, kao univerzalni biološki stroj.

Ribosomi - zajedno s prijenosnom RNK i RNA - glasnikom - uspijevaju dekodirati DNA poruku i interpretirati je u nizu aminokiselina koje tvore sve proteine ​​organizma, u procesu koji se naziva translacija.

U svjetlu biologije, prijevod riječi se odnosi na promjenu "jezika" iz nukleotidnih trojki na aminokiseline.

Ove strukture su središnji dio prijevoda, gdje se odvija većina reakcija, kao što je stvaranje peptidnih veza i oslobađanje novog proteina.

Prijevod proteina

Proces formiranja proteina počinje vezanjem između RNA i ribozoma. Glasnik se kreće kroz ovu strukturu na određenom kraju nazvanom "kodon za početak lanca".

Kako RNA prolazi kroz ribozom, formira se molekula proteina, jer ribosom može protumačiti poruku kodiranu u glasniku..

Ova poruka je kodirana u tripletama nukleotida, u kojima svaka tri baze ukazuju na određenu amino kiselinu. Na primjer, ako prijenosna RNA nosi slijed: AUG AUU CUU UUG GCU, nastali peptid se sastoji od aminokiselina: metionina, izoleucina, leucina, leucina i alanina..

Ovaj primjer pokazuje "degeneraciju" genetskog koda, jer više od jednog kodona - u ovom slučaju CUU i UUG - kodira za isti tip aminokiseline. Kada ribosom detektira stop kodon u RNA glasnici, prijevod završava.

Ribosom ima A mjesto i mjesto P. P mjesto veže peptidil-tRNA i na A mjestu ulazi u aminoacil-tRNA..

Prenesite RNA

Prenosne RNA su odgovorne za transport aminokiselina u ribosom i imaju sekvencu komplementarnu tripletu. Postoji prijenosna RNA za svaku od 20 aminokiselina koje čine proteine.

Kemijski koraci sinteze proteina

Proces započinje aktivacijom svake aminokiseline s vezanjem ATP u kompleksu adenozin monofosfata, oslobađajući fosfate visoke energije.

Prethodni korak dovodi do nastanka aminokiseline sa suviškom energije i vezanja s pripadajućom prijenosnom RNA, čime nastaje aminokiselinski-tRNA kompleks. Ovdje dolazi do oslobađanja adenozin monofosfata.

U ribozomu, prijenosna RNA pronalazi RNK glasnika. U ovom koraku sekvenca prijenosa ili antikodonske RNA hibridizira se s kodonom ili tripletom RNA glasnika. To dovodi do poravnanja aminokiseline s njenim pravilnim slijedom.

Enzim peptidil transferaza je odgovoran za kataliziranje stvaranja peptidnih veza koje vežu aminokiseline. Ovaj proces troši velike količine energije, jer zahtijeva formiranje četiri visoke energetske veze za svaku aminokiselinu koja se veže za lanac.

Reakcija uklanja hidroksilni radikal na COOH kraju aminokiseline i uklanja vodik na NH kraju2 druge aminokiseline. Reaktivne regije dviju aminokiselina vežu i stvaraju peptidnu vezu.

Ribosomi i antibiotici

Budući da je sinteza proteina nezamjenjiv događaj za bakterije, određeni antibiotici ciljaju ribosome i različite faze procesa prevođenja.

Na primjer, streptomicin se veže na malu podjedinicu kako bi ometao proces prevođenja, uzrokujući pogreške u čitanju RNA.

Drugi antibiotici, kao što su neomicini i gentamicini, također mogu uzrokovati pogreške u prevođenju, povezujući se s malom podjedinicom.

Sinteza ribosoma

Svi stanični strojevi potrebni za sintezu ribosoma nalaze se u jezgri, gustoj regiji jezgre koja nije okružena membranskim strukturama.

Nukleolus je varijabilna struktura ovisno o tipu stanice: ona je velika i upadljiva u stanicama s visokim zahtjevima za proteinima i gotovo je neprimjetna površina u stanicama koje sintetiziraju malu količinu proteina..

Obrada ribosomske RNA događa se na tom području, gdje je povezana s ribosomskim proteinima i dovodi do granuliranih kondenzacijskih produkata, koji su nezrele podjedinice koje formiraju funkcionalne ribosome..

Podjedinice se transportiraju izvan jezgre - kroz nuklearne pore - u citoplazmu, gdje se spajaju u zrele ribozome koji mogu započeti sintezu proteina..

Geni ribosomske RNA

Kod ljudi, geni koji kodiraju za ribosomalne RNA nalaze se u pet pari specifičnih kromosoma: 13, 14, 15, 21 i 22. Budući da stanice zahtijevaju velike količine ribosoma, geni se ponavljaju nekoliko puta u tim kromosomima..

Geni nukleolusa kodiraju ribosomalne RNA 5.8S, 18S i 28S i prepisuju se pomoću RNA polimeraze u prekursorskom transkriptu od 45S. 5S ribosomska RNA nije sintetizirana u jezgri.

Nastanak i evolucija

Suvremeni ribosomi moraju se pojaviti u vrijeme LUCA, posljednjeg univerzalnog zajedničkog pretka (kratica na engleskom jeziku). posljednji univerzalni zajednički predak), vjerojatno u hipotetičkom svijetu RNA. Predloženo je da su transferne RNA bile temeljne za evoluciju ribosoma.

Ta bi se struktura mogla pojaviti kao kompleks sa samo-replicirajućim funkcijama koje su kasnije dobile funkcije za sintezu aminokiselina. Jedna od najistaknutijih osobina RNA je njezina sposobnost da katalizira vlastitu replikaciju.

reference

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). biokemija. 5. izdanje. New York: W H Freeman. Odjeljak 29.3, Ribosom je ribonukleoproteinska čestica (70S) izrađena od male (30S) i velike (50S) podjedinice. Dostupno na: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., i Schnek, A. (2006). Poziv na biologiju. Ed Panamericana Medical.
  3. Fox, G.E. (2010). Nastanak i evolucija ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Udžbenik Guyton i Hall medicinske fiziologije e-knjiga. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geni. Svezak 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Stanična i molekularna biologija. Ed Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktura ribosoma i mehanizam translacije. ćelija, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R. i Case, C.L. (2007). Uvod u mikrobiologiju. Ed Panamericana Medical.
  9. Wilson, D.N. & Cate, J.H.D. (2012). Struktura i funkcija eukariotskog ribosoma. Cold Spring Harbor perspektive u biologiji, 4(5), a011536.