Ribosoomide omadused, tüübid, struktuur, funktsioonid



The ribosoomid nad on kõige rikkalikumad rakulised organellid ja osalevad valkude sünteesis. Neid ei ümbritse membraan ja need on moodustatud kahte tüüpi allüksustest: suur ja väike, reeglina on suur alaüksus peaaegu kaks korda väiksem.

Prokarüootsel liinil on 70S ribosoomid, mis koosnevad suurest 50S-i alaühikust ja väikesest 30S-st. Samamoodi koosnevad eukarüootsete ahelate ribosoomid suurest 60S subühikust ja väikestest 40S subühikutest..

Ribosoom on analoogne liikuva tehasega, mis on võimeline lugema messenger RNA-d, teisendades selle aminohapeteks ja sidudes need peptiidsidemetega.

Ribosoomid vastavad peaaegu 10% -le bakterite üldvalkudest ja üle 80% kogu RNA-kogusest. Eukarüootide puhul ei ole nad teiste valkude suhtes nii rikkalikud, vaid nende arv on suurem.

1950. aastal visualiseeris uurija George Palade ribosoome esimest korda ja see avastus sai Nobeli füsioloogia- või meditsiinipreemia.

Indeks

  • 1 Üldised omadused
  • 2 Struktuur
  • 3 tüüpi
    • 3.1 Ribosoomid Prokarüootides
    • 3.2. Ribosoomid eukarüootides
    • 3.3 Ribosoomid Arqueas'is
    • 3.4 Sedimentatsiooni koefitsient
  • 4 Funktsioonid
    • 4.1 Valkude tõlkimine
    • 4.2 RNA ülekandmine
    • 4.3 Valgu sünteesi keemilised etapid
    • 4.4 Ribosoomid ja antibiootikumid
  • 5 Ribosoomide süntees
    • 5.1 Ribosomaalsed RNA geenid
  • 6 Päritolu ja areng
  • 7 Viited

Üldised omadused

Ribosoomid on kõikide rakkude olulised komponendid ja on seotud valgu sünteesiga. Nad on väga väikese suurusega, nii et neid saab visualiseerida ainult elektronmikroskoobi valguses.

Ribosoomid on raku tsütoplasmas vabad, mis on ankurdatud töötlemata endoplasmaatilisse retiikulumi..

Membraanide külge kinnitatud ribosoomid vastutavad plasmamembraani sisestatud valkude sünteesi eest või saadetakse raku väljastpoolt..

Vabad ribosoomid, mis ei ole seotud tsütoplasma mis tahes struktuuriga, sünteesivad valke, mille sihtkoht on raku sisemus. Lõpuks sünteesivad mitokondrite ribosoomid valke mitokondriaalseks kasutamiseks.

Samamoodi võivad mitmed ribosoomid ühendada ja moodustada "polüribosoomid", moodustades ahela, mis on seotud messenger RNA-ga, sünteesides sama valku mitu korda ja samaaegselt

Kõik koosnevad kahest allüksusest: üks on suur või suurem ja teine ​​väike või väiksem.

Mõned autorid leiavad, et ribosoomid on mitte-membraansed organellid, kuna neil puuduvad need lipiidistruktuurid, kuigi teised teadlased ei pea neid organellideks..

Struktuur

Ribosoomid on väikesed rakulised struktuurid (sõltuvalt organismide rühmast 29 kuni 32 nm), ümardatud ja tihedad, mis koosnevad ribosomaalsetest RNA ja valgu molekulidest, mis on omavahel seotud.

Enim uuritud ribosoomid on eubakterite, araea ja eukarüootide ribosoomid. Esimesel liinil on ribosoomid lihtsamad ja väiksemad. Teisest küljest on eukarüootsed ribosoomid keerukamad ja suuremad. Arheeas on ribosoomid teatud aspektides sarnased mõlema rühmaga.

Eriti keerulised on selgroogsete ja angiospermide ribosoomid (õistaimed).

Iga ribosomaalne allüksus koosneb peamiselt ribosomaalsest RNA-st ja paljudest erinevatest valkudest. Lisaks ribosomaalsele RNA-le võib suur subühik koosneda väikestest RNA molekulidest.

Valgud on sidestatud ribosomaalse RNA-ga konkreetsetes piirkondades pärast järjekorda. Ribosoomides võib diferentseerida mitmeid aktiivseid saite, nagu näiteks katalüütilised tsoonid.

Ribosomaalne RNA on raku jaoks otsustava tähtsusega ja seda võib näha selle järjestuses, mis on evolutsiooni käigus praktiliselt muutumatu, peegeldades kõrgeid valikulisi survet mis tahes muutuste vastu..

Tüübid

Ribosoomid Prokarüootides

Bakterid, nagu E. coli, neil on üle 15 000 ribosoomi (proportsioonides võrdub see peaaegu veerandiga bakteriraku kuivmassist).

Ribosoomid bakterites on läbimõõduga umbes 18 nm ja need koosnevad 65% ribosomaalsest RNA-st ja ainult 35% erineva suurusega valkudest, vahemikus 6000 kuni 75 000 kDa..

Suurt alaühikut nimetatakse 50S ja väikeseks 30S, mis moodustavad 70S struktuuri, mille molekulmass on 2,5 × 106 kDa.

30S subühik on piklik ja ei ole sümmeetriline, samas kui 50S on paksem ja lühem.

Väike alaüksus E. coli see koosneb 16S ribosomaalsest RNA-st (1542 alus) ja 21 valgust ning suures alaühikus on 23S ribosomaalne RNA (2904 alus), 5S (1542 alused) ja 31 valku. Neid moodustavad valgud on põhilised ja nende arv sõltub struktuurist.

Ribosomaalsed RNA molekulid koos valkudega rühmitatakse sekundaarsesse struktuuri sarnaselt teiste RNA tüüpidega..

Ribosoomid eukarüootides

Ribosoomid eukarüootides (80S) on suuremad, kõrgema RNA ja valgusisaldusega. RNA-d on pikemad ja neid nimetatakse 18S ja 28S. Sarnaselt prokarüootidele domineerib ribosoomide koostises ribosomaalne RNA.

Nendes organismides on ribosoomi molekulmass 4,2 x 106 kDa ja see jaotatakse 40S ja 60S alaühikuks.

40S subühik sisaldab ühte RNA molekuli, 18S (1874 alust) ja umbes 33 valku. Sarnaselt sisaldab 60S subühik 28S RNA (4718 alust), 5,8S (160 alust) ja 5S (120 alust). Lisaks koosneb see põhilistest valkudest ja happe valkudest.

Ribosoomid Arqueas'is

Archaea on mikroskoopiliste organismide grupp, mis meenutavad baktereid, kuid need erinevad nii paljude omaduste poolest, mis moodustavad eraldi domeeni. Nad elavad erinevates keskkondades ja suudavad koloniseerida äärmuslikke keskkondi.

Arheeas leitud ribosoomide tüübid on sarnased eukarüootsete organismide ribosoomidega, kuigi neil on ka teatud bakteriaalsete ribosoomide omadused..

Sellel on kolm tüüpi ribosomaalsed RNA molekulid: 16S, 23S ja 5S, mis on sõltuvalt uuringuliigist seotud 50 või 70 valguga. Suuruse osas on arhee ribosoomid lähemal bakteritele (70S kahe alamühikuga 30S ja 50S), kuid nende esmase struktuuri poolest on nad lähemal eukarüootidele.

Kuna arhitektuur elab tavaliselt kõrge temperatuuri ja kõrge soolasisaldusega keskkondades, on nende ribosoomid väga vastupidavad.

Sedimentatsiooni koefitsient

S või Svedbergs viitab osakese settimise koefitsiendile. Väljendab rakendatava kiirenduse vahelise püsiva settimise kiiruse suhet. Sellel meetmel on aja mõõtmed.

Pange tähele, et Svedbergid ei ole lisandid, kuna nad võtavad arvesse osakese massi ja kuju. Sel põhjusel ei sisalda bakterites 50S ja 30S alamühikutest koosnev ribosoom 80S, samuti 40S ja 60S alaühikud ei moodusta 90S ribosoomi.

Funktsioonid

Ribosoomid vastutavad valgu sünteesi protsessi vahendamise eest kõigi organismide rakkudes, mis on universaalne bioloogiline masin.

Ribosoomid - koos ülekande RNA-ga ja messenger-RNA-ga - suudavad dekodeerida DNA-sõnumi ja tõlgendada seda aminohapete järjestuses, mis moodustavad organismi kõik valgud, protsessis, mida nimetatakse tõlkimiseks.

Bioloogia valguses viitab sõna tõlkimine "keele" muutumisele nukleotiidide triplettidest aminohapeteni.

Need struktuurid on translatsiooni keskseks osaks, kus esineb enamik reaktsioone, nagu peptiidsidemete moodustumine ja uue valgu vabanemine.

Valkude tõlkimine

Valgu moodustumise protsess algab sideaine RNA ja ribosoomi vahelise sidumisega. Sõnumitooja liigub selle struktuuri kaudu konkreetses otsas, mida nimetatakse "ahela alguskoodoniks".

Kuna messenger RNA läbib ribosoomi, moodustub valgu molekul, sest ribosoom on võimeline tõlgendama sõnumit, mida kodeeritakse.

See sõnum on kodeeritud nukleotiidide triplettides, kus iga kolme aluse kohta on teatav aminohape. Näiteks, kui saatja RNA kannab järjestust: AUG AUU CUU UUG GCU, koosneb moodustunud peptiid aminohapetest: metioniinist, isoleutsiinist, leutsiinist, leutsiinist ja alaniinist.

See näide demonstreerib geneetilise koodi "degeneratsiooni", kuna enam kui üks koodon - antud juhul CUU ja UUG - kodeerib sama tüüpi aminohapet. Kui ribosoom tuvastab messenger RNA-s stop-koodoni, lõpeb tõlge.

Ribosoomil on A-ala ja P-sait, P-sait seondub peptidüül-tRNA-ga ja A-kohas siseneb see aminoatsüül-tRNA-sse..

RNA ülekandmine

Ülekande RNA-d vastutavad aminohapete transportimise eest ribosoomile ja neil on järjestusega komplementaarne triplett. Iga 20 aminohappe jaoks, mis moodustavad valke, on ülekande RNA.

Valgu sünteesi keemilised etapid

Protsess algab iga aminohappe aktiveerimisega ATP sidumisega adenosiinmonofosfaadi kompleksis, vabastades kõrge energiafosfaadid..

Eelmises etapis saadakse aminohape koos liigse energia ja seondumisega vastava ülekand RNA-ga, moodustades aminohappe-tRNA kompleksi. Siin ilmneb adenosiini monofosfaadi vabanemine.

Ribosoomis leiab ülekande RNA messenger RNA. Selles etapis hübridiseerub ülekande või antikodooni RNA järjestus messenger RNA koodoniga või tripletiga. See viib aminohappe joondamiseni selle õige järjestusega.

Ensüüm peptidüül transferaas vastutab aminohappeid siduvate peptiidsidemete moodustumise katalüüsimise eest. See protsess tarbib suurtes kogustes energiat, kuna see nõuab nelja suure energiaga sideme moodustamist iga ahelaga seonduva aminohappe jaoks..

Reaktsioon eemaldab hüdroksüülradikaali aminohappe COOH otsas ja eemaldab vesiniku NH otsas2 teisest aminohappest. Kahe aminohappe reaktsioonivõimelised piirkonnad seovad ja loovad peptiidsideme.

Ribosoomid ja antibiootikumid

Kuna valgusüntees on bakterite, teatud antibiootikumide sihtribosoomide ja tõlkeprotsessi erinevate etappide jaoks hädavajalik sündmus.

Näiteks seondub streptomütsiin väikese allüksusega, et häirida tõlkeprotsessi, tekitades vigu sõnumi RNA lugemisel.

Teised antibiootikumid, nagu neomütsiinid ja gentamütsiinid, võivad samuti põhjustada translatsioonivigu, mis on seotud väikese allüksusega.

Ribosoomide süntees

Kõik ribosoomide sünteesimiseks vajalikud rakulised masinad leiduvad tuumas, mis on tuuma tihe piirkond, mida ei ümbritse membraansed struktuurid..

Nukleool on rakutüübist sõltuv muutuv struktuur: see on suur ja silmatorkav kõrge valgusisaldusega rakkudes ning see on peaaegu tundmatu ala rakkudes, mis sünteesivad väikese koguse valke.

Ribosomaalse RNA töötlemine toimub selles piirkonnas, kus see on seotud ribosomaalsete valkudega ja põhjustab granuleeritud kondensatsiooniprodukte, mis on ebaküpsed subühikud, mis moodustasid funktsionaalse ribosoomi.

Alamühikud transporditakse väljaspool tuuma - tuuma pooride kaudu - tsütoplasmasse, kus nad on kokku pandud küpseteks ribosoomideks, mis võivad alustada valgu sünteesi..

Ribosomaalse RNA geenid

Inimestel leidub ribosomaalsete RNA-de kodeerivaid geene viies paaris spetsiifilisi kromosoome: 13, 14, 15, 21 ja 22. Kuna rakud vajavad suurtes kogustes ribosoome, korratakse geene nendes kromosoomides mitu korda.

Nukleoolide geenid kodeerivad ribosomaalseid RNAsid 5.8S, 18S ja 28S ning transkribeerivad RNA polümeraasi 45S prekursor-transkriptis. 5S ribosomaalne RNA ei sünteesita tuumas.

Päritolu ja areng

Kaasaegsed ribosoomid peavad ilmuma LUCA ajal, mis on viimane universaalne ühine esivanem (ingliskeelsetest lühenditest) viimane universaalne ühine esivanem), tõenäoliselt RNA hüpoteetilises maailmas. Tehakse ettepanek, et RRA-de ülekanded olid ribosoomide evolutsiooni seisukohalt olulised.

See struktuur võib tekkida kompleksina, millel on iseseisvad funktsioonid, mis omakorda omandasid aminohapete sünteesi funktsioone. RNA üks silmapaistvamaid omadusi on selle võime katalüüsida oma replikatsiooni.

Viited

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokeemia. 5. väljaanne. New York: W H Freeman. Punkt 29.3, Ribosoom on ribonukleoproteiini osake (70S), mis on valmistatud väikesest (30S) ja suurest (50S) allüksusest. Saadaval aadressil: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutse bioloogiasse. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosoomi päritolu ja areng. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ja Hall meditsiinilise füsioloogia e-raamatu õpik. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geenid 1. köide. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Rakuline ja molekulaarbioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosoomi struktuur ja tõlkimise mehhanism. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Mikrobioloogia tutvustus. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Eukarüootsete ribosoomide struktuur ja funktsioon. Külma kevadise sadama perspektiivid bioloogias, 4(5), a011536.