RIBOSOMIT: OMINAISUUDET, TYYPIT, RAKENNE, TOIMINNOT - BIOLOGIA - 2026

Ribosomit ovat runsain soluorganellien ja ovat mukana proteiinisynteesiä. Niitä ei ympäröi kalvo ja ne koostuvat kahdentyyppisistä alayksiköistä: suuresta ja pienestä, yleensä iso alayksikkö on melkein kaksinkertainen pieneen.

Prokaryoottisella suvulla on 70S ribosomeja, jotka koostuvat suuresta 50S ja pienestä 30S alayksiköstä. Samoin eukaryoottisen perimän ribosomit koostuvat suuresta 60S ja pienestä 40S alayksiköstä.

Ribosomi on analoginen liikkuvalle tehtaalle, joka pystyy lukemaan lähetti-RNA: n, kääntämään sen aminohapoiksi ja yhdistämään ne toisiinsa peptidisidoksilla.

Ribosomit vastaavat lähes 10% bakteerin kokonaisproteiineista ja yli 80% RNA: n kokonaismäärästä. Eukaryooteissa ne eivät ole yhtä runsas verrattuna muihin proteiineihin, mutta niiden lukumäärä on suurempi.

Vuonna 1950 tutkija George Palade visualisoi ensin ribosomit ja tämä löytö sai Nobel-palkinnon fysiologiassa tai lääketieteessä.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Ribosomit ovat kaikkien solujen välttämättömiä komponentteja ja liittyvät proteiinisynteesiin. Ne ovat kooltaan hyvin pieniä, joten niitä voidaan visualisoida vain elektronimikroskoopin valossa.

Ribosomit ovat vapaita solun sytoplasmassa, kiinnittyneinä karkeaseen endoplasmiseen retikulumiin - ribosomit antavat sille "ryppyisen" ulkonäön - ja joissain organelleissa, kuten mitokondrioissa ja kloroplasteissa.

Kalvoon sitoutuneet ribosomit ovat vastuussa proteiinien synteesistä, jotka asetetaan plasmamembraaniin tai lähetetään solun ulkopuolelle.

Vapaat ribosomit, joita ei ole kytketty mihinkään sytoplasman rakenteeseen, syntetisoivat proteiineja, joiden kohde on solun sisällä. Lopuksi mitokondrioiden ribosomit syntetisoivat proteiineja mitokondrioiden käyttöön.

Samalla tavalla useat ribosomit voivat liittyä ja muodostaa "polyribosomeja" muodostaen ketjun, joka on kytketty lähetti-RNA: han, syntetisoimalla sama proteiini, useita kertoja ja samanaikaisesti

Ne kaikki koostuvat kahdesta alayksiköstä: yhtä kutsutaan suureksi tai suuremmaksi ja toista pieneksi tai pienemmäksi.

Jotkut kirjoittajat katsovat, että ribosomit ovat ei-muodollisia organelleja, koska heistä puuttuu nämä lipidirakenteet, vaikka muut tutkijat eivät pidä niitä itse organelleina.

Rakenne

Ribosomit ovat pieniä solurakenteita (29 - 32 nm, organismin ryhmästä riippuen), pyöristettyjä ja tiheitä, koostuen ribosomaalisista RNA: sta ja proteiinimolekyyleistä, jotka liittyvät toisiinsa.

Eniten tutkittuja ribosomeja ovat eubakteerit, arhaea ja eukaryootit. Ensimmäisessä sukussa ribosomit ovat yksinkertaisempia ja pienempiä. Eukaryoottiset ribosomit puolestaan ​​ovat monimutkaisempia ja suurempia. Arkeassa ribosomit ovat tietyiltä osiltaan samankaltaisempia molempien ryhmien kanssa.

Selkärankaisten ja siemenkasvien ribosomit (kukkivat kasvit) ovat erityisen monimutkaisia.

Jokainen ribosomaalinen alayksikkö koostuu pääasiassa ribosomaalisesta RNA: sta ja monista erilaisista proteiineista. Suuri alayksikkö voi koostua pienistä RNA-molekyyleistä ribosomaalisen RNA: n lisäksi.

Proteiinit kytketään ribosomaaliseen RNA: han tietyillä alueilla, määräyksen seurauksena. Ribosomien sisällä voidaan erottaa useita aktiivisia kohtia, kuten katalyyttiset vyöhykkeet.

Ribosomaalinen RNA on ratkaisevan tärkeä solulle ja tämä voidaan nähdä sen sekvenssissä, joka on käytännöllisesti katsoen muuttunut evoluution aikana heijastaen suuria selektiivisiä paineita muutoksia vastaan.

Ribosomitoiminnot

Ribosomit ovat vastuussa proteiinisynteesiprosessin välittämisestä kaikkien organismien soluissa, koska ne ovat universaali biologinen koneisto.

Ribosomit - yhdessä siirto- RNA: n ja lähetti-RNA: n kanssa - pystyvät purkamaan DNA-viestin ja tulkitsemaan sen aminohapposekvenssiksi, joka muodostaa organismin kaikki proteiinit, prosessina, jota kutsutaan translaatioksi.

Biologian valossa sanan käännös viittaa "kielen" muutokseen nukleotiditriopelleistä aminohapoiksi.

Nämä rakenteet ovat keskeinen osa translaatiota, missä tapahtuu suurin osa reaktioista, kuten peptidisidosten muodostuminen ja uuden proteiinin vapautuminen.

Proteiinin käännös

Proteiinin muodostumisprosessi alkaa liittymä-RNA: n ja ribosomin välisellä liitolla. Messenger kulkee tämän rakenteen läpi tietyssä päässä, jota kutsutaan "ketjun initiaattorkodoniksi".

Kun sanansaattaja-RNA kulkee ribosomin läpi, muodostuu proteiinimolekyyli, koska ribosomi kykenee tulkitsemaan sanansaattajan koodaaman viestin.

Tämä viesti koodataan nukleotiditriokolmoihin, jolloin jokainen kolme emästä osoittaa tietyn aminohapon. Esimerkiksi, jos lähetti-RNA: lla on sekvenssi: AUG AUU CUU UUG GCU, muodostuva peptidi koostuu aminohapoista: metioniini, isoleusiini, leusiini, leusiini ja alaniini.

Tämä esimerkki osoittaa geneettisen koodin "rappeutumisen", koska useampi kuin yksi kodoni - tässä tapauksessa CUU ja UUG - koodaa samantyyppisiä aminohappoja. Kun ribosomi havaitsee lopetuskodonin Messenger-RNA: ssa, translaatio loppuu.

Ribosomilla on A- ja P-kohta.P-kohta pitää peptidyyli-tRNA: ta ja aminoasyyli-tRNA saapuu A-kohtaan.

Siirrä RNA

Siirto-RNA: t ovat vastuussa aminohappojen kuljettamisesta ribosomiin, ja niiden sekvenssi on komplementaarinen triplettille. Jokaiselle proteiinin muodostavalle 20 aminohapolle on siirto-RNA.

Proteiinisynteesin kemialliset vaiheet

Prosessi alkaa kunkin aminohapon aktivoinnilla ATP: n sitoutumisella adenosiinimonofosfaattikompleksiin, vapauttaen korkean energian fosfaatteja.

Edellisessä vaiheessa saadaan aminohappo, jolla on ylimääräistä energiaa ja sitoutuminen tapahtuu vastaavalla siirto-RNA: lla aminohappo-tRNA-kompleksin muodostamiseksi. Tässä tapahtuu adenosiinimonofosfaatin vapautumista.

Ribosomissa siirto-RNA kohtaa lähetti-RNA: n. Tässä vaiheessa siirto- tai antikodoni-RNA: n sekvenssi hybridisoituu lähetti-RNA: n kodonin tai triplettin kanssa. Tämä johtaa aminohapon kohdistukseen oikeaan sekvenssiin.

Entsyymipeptidyylitransferaasi on vastuussa aminohappoja sitovien peptidisidosten muodostumisen katalysoimisesta. Tämä prosessi kuluttaa suuria määriä energiaa, koska se vaatii neljän korkean energian sidoksen muodostumisen jokaiselle ketjuun kiinnittyneelle aminohapolle.

Reaktion poistaa hydroksyyli- radikaali COOH lopussa aminohappo ja poistaa vety NH ₂ pää toisen aminohapon. Kahden aminohapon reaktiiviset alueet yhdistyvät ja muodostavat peptidisidoksen.

Ribosomit ja antibiootit

Koska proteiinisynteesi on välttämätön tapahtuma bakteereille, tietyt antibiootit kohdistuvat ribosomiin ja translaatioprosessin eri vaiheisiin.

Esimerkiksi streptomysiini sitoutuu pieneen alayksikköön häiritsemään translaatioprosessia aiheuttaen virheitä Messenger-RNA: n lukemisessa.

Muut antibiootit, kuten neomysiinit ja gentamysiinit, voivat myös aiheuttaa virheitä käännöksessä kytkettäessä pieneen alayksikköön.

Tyypit ribosomit

Ribosomit prokaryooteissa

Bakteereilla, kuten E. colilla, on yli 15 000 ribosomia (suhteessa tämä vastaa lähes neljäsosaa bakteerisolun kuivapainosta).

Bakteerien ribosomien halkaisija on noin 18 nm ja ne koostuvat 65% ribosomaalisesta RNA: sta ja vain 35% erikokoisista proteiineista, välillä 6 000 - 75 000 kDa.

Suuri alayksikkö on nimeltään 50S ja pieni 30S, jotka muodostavat yhdessä 70S-rakenne, jonka molekyylipaino on 2,5 x 10 ⁶ kDa.

30S-alayksikkö on pitkänomainen muoto eikä ole symmetrinen, kun taas 50S on paksumpi ja lyhyempi.

E. colin pieni alayksikkö koostuu 16S ribosomaalisista RNA: ista (1542 emästä) ja 21 proteiinista, ja suuri alayksikkö sisältää 23S ribosomaalisia RNA: ta (2904 emästä), 5S (1542 emästä) ja 31 proteiinia. Ne muodostavat proteiinit ovat emäksisiä ja lukumäärä vaihtelee rakenteen mukaan.

Ribosomaaliset RNA-molekyylit yhdessä proteiinien kanssa on ryhmitelty toissijaiseen rakenteeseen, joka on samanlainen kuin muun tyyppiset RNA: t.

Ribosomit eukaryooteissa

Eukaryoottien (80S) ribosomit ovat suurempia, ja niiden RNA- ja proteiinipitoisuus on suurempi. RNA: t ovat pidempiä ja niitä kutsutaan 18S: ksi ja 28S: ksi. Kuten prokaryooteissa, ribosomien koostumuksessa hallitsee ribosomaalinen RNA.

Näissä organismeissa, ribosomin molekyylipaino on 4,2 x 10 ⁶ kDa, ja hajotetaan 40S ja 60S-alayksikköön.

40S-alayksikkö sisältää yhden RNA-molekyylin, 18S (1874 emästä) ja noin 33 proteiinia. Samoin 60S-alayksikkö sisältää RNA: t 28S (4718 emästä), 5.8S (160 emästä) ja 5S (120 emästä). Lisäksi se koostuu emäksisistä proteiineista ja happamista proteiineista.

Ribosomit arhaassa

Archaea ovat ryhmä mikroskooppisia organismeja, jotka muistuttavat bakteereja, mutta eroavat toisistaan ​​niin monien ominaisuuksien suhteen, että muodostavat erillisen alueen. He elävät monissa ympäristöissä ja pystyvät siirtämään äärimmäisiä ympäristöjä.

Archaeassa löydetyt ribosomityypit ovat samanlaisia ​​kuin eukaryoottisten organismien ribosomit, vaikka niillä on myös tiettyjä bakteerien ribosomien ominaisuuksia.

Sillä on kolmen tyyppisiä ribosomaalisia RNA-molekyylejä: 16S, 23S ja 5S, kytkettynä 50 tai 70 proteiiniin tutkimuslajista riippuen. Koko mitattuna archaea ribosomit ovat lähempänä bakteeriyhdisteitä (70S kahdella alayksiköllä 30S ja 50S), mutta primäärisen rakenteensa suhteen ne ovat lähempänä eukaryootteja.

Koska archaea asuu yleensä ympäristöissä, joissa on korkeita lämpötiloja ja korkeita suolapitoisuuksia, niiden ribosomit ovat erittäin kestäviä.

Sedimentaatiokerroin

S tai Svedbergs tarkoittavat hiukkasen sedimentaatiokerrointa. Se ilmaisee sedimentoitumisen vakionopeuden ja käytetyn kiihtyvyyden välisen suhteen. Tällä mitalla on ajan mitat.

Huomaa, että Svedbergit eivät ole additiivisia, koska niissä otetaan huomioon hiukkasen massa ja muoto. Tästä syystä bakteereissa 50S: n ja 30S: n alayksiköistä koostuva ribosomi ei lisää 80S: tä, samoin 40S: n ja 60S: n alayksiköt eivät muodosta 90S: n ribosomia.

Ribosomien synteesi

Kaikki ribosomien synteesiin tarvittavat solukoneistot löytyvät ytimestä, ytimen tiheästä alueesta, jota ei ympäröi kalvorakenteet.

Nukleoli on muuttuva rakenne solutyypistä riippuen: se on suuri ja näkyvä soluissa, joilla on korkeat proteiinitarpeet, ja se on melkein huomaamaton alue soluissa, jotka syntetisoivat vähän proteiinia.

Ribosomaalisen RNA: n prosessointi tapahtuu tällä alueella, missä se kytkeytyy ribosomaalisten proteiinien kanssa ja aiheuttaa rakeisia kondensaatiotuotteita, jotka ovat epäkypsiä alayksiköitä, jotka muodostavat funktionaalisia ribosomeja.

Alayksiköt kuljetetaan ytimen ulkopuolella - ydinhuokosten läpi - sytoplasmaan, missä ne kootaan kypsiksi ribosomeiksi, jotka voivat aloittaa proteiinisynteesin.

Ribosomaaliset RNA-geenit

Ihmisillä ribosomaalisia RNA: ta koodaavat geenit löytyvät viidestä spesifisestä kromosomiparista: 13, 14, 15, 21 ja 22. Koska solut vaativat paljon ribosomeja, geenit toistetaan useita kertoja näissä kromosomeissa.

Nukleogeenigeenit koodaavat 5.8S-, 18S- ja 28S-ribosomaalisia RNA: ita ja RNA-polymeraasi transkriptoi ne 45S-esiasteen transkriptiin. 5S ribosomaalista RNA: ta ei syntetisoida ytimessä.

Alkuperä ja kehitys

Nykyaikaisten ribosomien on täytynyt ilmestyä LUCA: n, viimeisen yleisen yhteisen esi-isän aikaan, luultavasti RNA: n hypoteettiseen maailmaan. Ehdotetaan, että siirto-RNA: t olivat perustavanlaatuisia ribosomien evoluutiossa.

Tämä rakenne voi syntyä kompleksina, jossa on itsestään monistuvia toimintoja, jotka myöhemmin hankkivat toimintoja aminohappojen synteesille. Yksi RNA: n merkittävimmistä ominaisuuksista on sen kyky katalysoida omaa replikaatiota.

Viitteet

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemia. 5. painos. New York: WH Freeman. Kohta 29.3, Ribosomi on ribonukleoproteiinihiukkas (70S), joka on tehty pienestä (30S) ja suuresta (50S) alayksiköstä. Saatavana osoitteessa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Alkuperä ja ribosomin kehitys. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guytonin ja Hallin lääketieteellisen fysiologian e-kirja. Elsevier terveystieteet.
5. Lewin, B. (1993). geenejä Volume 1. Käännä.
6. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomien rakenne ja translaatiomekanismi. Cell, 108 (4), 557 - 572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, ja Cate, JHD (2012). Eukaryoottisen ribosomin rakenne ja toiminta. Cold Spring Harbor -perspektiivit biologiassa, 4 (5), a011536.