Ribosomu īpašības, veidi, struktūra, funkcijas



The ribosomas tās ir visbiežāk sastopamās šūnu organellas un ir iesaistītas proteīnu sintēzes procesā. Tās nav ieskauj membrāna, un tās veido divu veidu apakšvienības: liels un mazs, parasti lielā apakšvienība ir gandrīz divas reizes mazāka par mazo..

Prokariotiskajai līnijai ir 70S ribosomas, kas sastāv no liela 50S apakšvienības un neliela 30S. Tāpat eukariotiskās līnijas ribosomas sastāv no liela 60S apakšvienības un mazas 40S apakšvienības..

Ribosoms ir analoģisks kustībā esošai rūpnīcai, kas spēj nolasīt kurjera RNS, pārvēršot to aminoskābēs un saistot tās ar peptīdu saitēm.

Ribosomas atbilst gandrīz 10% no kopējā olbaltumvielu daudzuma un vairāk nekā 80% no kopējā RNS daudzuma. Eukariotu gadījumā tās nav tik daudz bagātas attiecībā pret citiem proteīniem, bet to skaits ir lielāks.

1950. gadā pētnieks Džordžs Palade pirmo reizi vizualizēja ribosomas un šis atklājums ieguva Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā.

Indekss

  • 1 Vispārīgi raksturlielumi
  • 2 Struktūra
  • 3 veidi
    • 3.1 Ribosomas Prokariotēs
    • 3.2. Ribosomas Eukariotos
    • 3.3 Ribosomas Arqueas
    • 3.4 Sedimentācijas koeficients
  • 4 Funkcijas
    • 4.1 Olbaltumvielu tulkošana
    • 4.2. RNS pārnešana
    • 4.3 Olbaltumvielu sintēzes ķīmiskie posmi
    • 4.4 Ribosomas un antibiotikas
  • 5 Ribosomu sintēze
    • 5.1. Ribosomu RNS gēni
  • 6 Izcelsme un attīstība
  • 7 Atsauces

Vispārīgās īpašības

Ribosomas ir visu šūnu būtiskas sastāvdaļas un ir saistītas ar proteīnu sintēzi. Tie ir ļoti mazi, tāpēc tos var vizualizēt tikai elektronmikroskopā.

Ribosomas ir brīvas šūnas citoplazmā, kas ir nostiprinātas pie neapstrādāta endoplazmatiskā retikulāta - ribosomas dod "grumbušu" izskatu - un dažos organellos, piemēram, mitohondrijos un hloroplastos.

Ribosomas, kas pievienotas membrānām, ir atbildīgas par proteīnu sintēzi, kas tiks ievietota plazmas membrānā vai nosūtīta uz šūnu ārpusi..

Brīvās ribosomas, kas nav saistītas ar kādu citoplazmas struktūru, sintezē proteīnus, kuru galamērķis ir šūnas iekšpuse. Visbeidzot, mitohondriju ribosomas sintezē olbaltumvielas mitohondriju lietošanai.

Tādā pašā veidā vairākas ribosomas var pievienoties un veidot "poliribosomas", veidojot ķēdi, kas savienota ar kurjera RNS, sintezējot to pašu proteīnu vairākas reizes un vienlaicīgi

Visi sastāv no divām apakšvienībām: vienu sauc par lielu vai lielāku un citu mazu vai mazāku.

Daži autori uzskata, ka ribosomas ir ne-membrānas organellas, jo tām trūkst šo lipīdu struktūru, lai gan citi pētnieki neuzskata tos par organellām..

Struktūra

Ribosomas ir mazas šūnu struktūras (no 29 līdz 32 nm atkarībā no organismu grupas), noapaļotas un blīvas, kas sastāv no ribosomu RNS un olbaltumvielu molekulām, kas ir savstarpēji saistītas.

Visbiežāk pētītās ribosomas ir eubaktērijas, arheāli un eukarioti. Pirmajā līnijā ribosomas ir vienkāršākas un mazākas. No otras puses, eukariotiskās ribosomas ir sarežģītākas un lielākas. Arhāzē ribosomas dažos aspektos ir vairāk līdzīgas abām grupām.

Īpaši sarežģīti ir mugurkaulnieku un krūšu dziedzeru ribosomas.

Katra ribosomu apakšvienība sastāv galvenokārt no ribosomu RNS un daudzām dažādām olbaltumvielām. Lielā apakšvienība var sastāvēt no nelielām RNS molekulām, papildus ribosomu RNS.

Pēc kārtas proteīni ir saistīti ar ribosomālo RNS noteiktos reģionos. Ribosomās var diferencēt vairākas aktīvās vietas, piemēram, katalītiskās zonas.

Ribosomu RNS ir būtiska šūnai, un to var redzēt tās secībā, kas evolūcijas laikā praktiski nemainījās, atspoguļojot lielo selektīvo spiedienu pret jebkādām izmaiņām..

Veidi

Ribosomas Prokariotēs

Baktērijas, piemēram, E. coli, ir vairāk nekā 15 000 ribosomu (proporcijās tas atbilst gandrīz ceturtdaļai no baktēriju šūnas sausās masas).

Ribosomām baktērijās ir aptuveni 18 nm diametrs, un tās sastāv no 65% ribosomu RNS un tikai 35% dažādu izmēru olbaltumvielu, no 6000 līdz 75 000 kDa.

Lielo apakšvienību sauc par 50S un mazajiem 30S, kas apvienojas, veidojot 70S struktūru ar molekulmasu 2,5 × 106 kDa.

30S apakšvienība ir iegarena un nav simetriska, bet 50S ir biezāka un īsāka.

Mazā apakšvienība E. coli tas sastāv no 16S ribosomu RNS (1542 bāzes) un 21 proteīna, un lielajā apakšvienībā ir 23S ribosomu RNS (2904 bāzes), 5S (1542 bāzes) un 31 proteīns. To sastāvā esošās olbaltumvielas ir pamata un skaits atšķiras atkarībā no struktūras.

Ribosomu RNS molekulas kopā ar proteīniem ir grupētas sekundārā struktūrā, līdzīgi kā pārējie RNS veidi..

Ribosomas Eukariotos

Ribosomas eukariotos (80S) ir lielākas, ar augstāku RNS un olbaltumvielu saturu. RNS ir garākas un sauc par 18S un 28S. Tāpat kā prokariotos, ribosomu sastāvā dominē ribosomu RNS.

Šajos organismos ribosomu molekulmasa ir 4,2 × 106 kDa un tas ir sadalīts 40S un 60S apakšvienībā.

40S apakšvienība satur vienu RNS molekulu, 18S (1874 bāzes) un aptuveni 33 proteīnus. Līdzīgi, 60S apakšvienība satur 28S RNS (4718 bāzes), 5,8S (160 bāzes) un 5S (120 bāzes). Turklāt tas sastāv no pamata proteīniem un skābes proteīniem.

Ribosomas Arqueas

Arhitektūra ir mikroskopisku organismu grupa, kas atgādina baktērijas, bet atšķiras pēc daudzām īpašībām, kas veido atsevišķu domēnu. Viņi dzīvo dažādās vidēs un spēj kolonizēt ekstremālas vides.

Archaea atrastie ribosomu veidi ir līdzīgi eukariotisko organismu ribosomām, kaut arī tiem ir arī bakteriālo ribosomu raksturojums..

Tam ir trīs veidu ribosomu RNS molekulas: 16S, 23S un 5S, kas ir savienotas ar 50 vai 70 proteīniem, atkarībā no pētāmās sugas. Saistībā ar lielumu, arkajas ribosomas ir tuvāk baktērijām (70S ar divām apakšvienībām 30S un 50S), bet to primārās struktūras ziņā tās ir tuvāk eukariotēm..

Tā kā arhīvs parasti dzīvo vidē ar augstu temperatūru un augstu sāls koncentrāciju, to ribosomas ir ļoti izturīgas.

Sedimentācijas koeficients

S vai Svedbergs attiecas uz daļiņu sedimentācijas koeficientu. Izsaka saistību starp pastāvīgo sedimentācijas ātrumu starp piemēroto paātrinājumu. Šim pasākumam ir laika izmēri.

Ņemiet vērā, ka Svedbergs nav piedevas, jo ņem vērā daļiņu masu un formu. Šā iemesla dēļ baktērijās ribosomu, kas sastāv no 50S un 30S apakšvienībām, nepievieno 80S, arī 40S un 60S apakšvienības nesatur 90S ribosomu.

Funkcijas

Ribosomas ir atbildīgas par proteīnu sintēzes procesa starpniecību visu organismu šūnās, kas ir universāla bioloģiskā tehnika.

Ribosomas - kopā ar pārneses RNS un kurjera RNS - izdod dekodēt DNS ziņojumu un interpretē to aminoskābju secībā, kas veido visus organisma proteīnus, procesā, ko sauc par tulkojumu..

Ņemot vērā bioloģiju, vārds "tulkojums" attiecas uz "valodas" maiņu no nukleotīdu tripletiem uz aminoskābēm.

Šīs struktūras ir tulkošanas centrālā daļa, kur notiek lielākā daļa reakciju, piemēram, peptīdu saikņu veidošanās un jaunā proteīna izdalīšanās.

Olbaltumvielu tulkošana

Proteīna veidošanās process sākas ar saistīšanos starp ziņotāja RNS un ribosomu. Kurjers pārvietojas caur šo struktūru noteiktā galā, ko sauc par "ķēdes sākuma kodonu".

Tā kā kurjera RNS šķērso ribosomu, tiek veidota proteīna molekula, jo ribosoma spēj interpretēt vēstnesi, kas ir kodēta.

Šis ziņojums ir kodēts nukleotīdu tripletos, kuros katrs trīs bāzes norāda konkrētu aminoskābi. Piemēram, ja kurjera RNS satur sekvenci: AUG AUU CUU UUG GCU, veidotais peptīds sastāv no aminoskābēm: metionīna, izoleucīna, leicīna, leicīna un alanīna..

Šis piemērs parāda ģenētiskā koda "deģenerāciju", jo vairāk nekā viens kodons - šajā gadījumā CUU un UUG - kodē to pašu aminoskābju veidu. Kad ribosoms ziņotāja RNS atklāj stopkodonu, tulkojums beidzas.

Ribosomam ir A vieta un P vieta, P vieta saistās ar peptidil-tRNS un A vietā tā nonāk aminoacil-tRNS..

Pārsūtīt RNS

Pārneses RNS ir atbildīgas par aminoskābju transportēšanu uz ribosomu, un tām ir sekvence, kas papildina tripletu. Katrai no 20 aminoskābēm, kas veido proteīnus, ir pārneses RNS.

Olbaltumvielu sintēzes ķīmiskie posmi

Process sākas ar katras aminoskābes aktivēšanu ar ATP saistīšanu adenozīna monofosfāta kompleksā, atbrīvojot augstas enerģijas fosfātus..

Iepriekšējais solis rada aminoskābes ar pārmērīgu enerģiju un saistīšanos notiek ar atbilstošo pārneses RNS, veidojot aminoskābes-tRNS kompleksu. Šeit notiek adenozīna monofosfāta izdalīšanās.

Ribosomā pārneses RNS atrod ziņotāja RNS. Šajā posmā pārneses vai antikodona RNS secība hibridizējas ar kurjera RNS kodonu vai tripletu. Tas noved pie aminoskābes saskaņošanas ar pareizo secību.

Enzīms peptidila transferāze ir atbildīga par peptīdu saikņu veidošanos, kas saistās ar aminoskābēm. Šis process patērē lielu enerģijas daudzumu, jo tas prasa četru augstas enerģijas obligāciju veidošanos katrai aminoskābei, kas saistās ar ķēdi.

Reakcija novērš hidroksilgrupu aminoskābes COOH galā un noņem ūdeņradi NH galā2 citas aminoskābes. Divu aminoskābju reaktīvie reģioni saistās un veido peptīdu saiti.

Ribosomas un antibiotikas

Tā kā proteīnu sintēze ir neaizstājams notikums baktērijām, noteiktām antibiotiku mērķa ribosomām un dažādiem tulkošanas procesa posmiem..

Piemēram, streptomicīns saistās ar mazo apakšvienību, lai traucētu tulkošanas procesu, radot kļūdas ziņojuma RNS lasīšanā.

Citas antibiotikas, piemēram, neomicīni un gentamicīni, var izraisīt arī tulkošanas kļūdas, savienojot tās ar mazo apakšvienību.

Ribosomu sintēze

Visas šūnu iekārtas, kas nepieciešamas ribosomu sintēzei, ir atrodamas kodolā, kas ir blīvs kodols, kas nav ieskauj membrānas struktūras..

Nukleols ir mainīga struktūra atkarībā no šūnu veida: tā ir liela un pamanāma šūnās ar augstu olbaltumvielu daudzumu un ir gandrīz nemanāma laukums šūnās, kas sintezē nelielu daudzumu proteīnu.

Ribosomu RNS apstrāde notiek šajā jomā, kur tā ir saistīta ar ribosomu proteīniem un rada granulētus kondensācijas produktus, kas ir nenobriedušas apakšvienības, kas veidoja funkcionālās ribosomas..

Subvienības tiek transportētas ārpus kodola - caur kodola porām - uz citoplazmu, kur tās tiek montētas nobriedušās ribosomās, kas var sākt proteīnu sintēzi..

Ribosomu RNS gēni

Cilvēkiem gēni, kas kodē ribosomu RNS, ir atrodami piecos specifisku hromosomu pāros: 13, 14, 15, 21 un 22. Tā kā šūnām ir nepieciešami lieli ribosomu daudzumi, šajos hromosomos tiek atkārtoti gēni..

Nukleolus gēni kodē ribosomālās RNS 5.8S, 18S un 28S, un RNS polimerāze tos transkribē 45S prekursora transkripcijā. 5S ribosomu RNS nav sintezēts kodolā.

Izcelsme un attīstība

Mūsdienu ribosomām ir jābūt parādījušām LUCA laikā, kas ir pēdējais universālais kopējais senči (saīsinājumi angļu valodā) pēdējais universālais kopējais senči), iespējams, RNS hipotētiskajā pasaulē. Tiek ierosināts, ka pārneses RNS ir būtiskas ribosomu attīstībai.

Šī struktūra varētu izpausties kā komplekss ar paš replikācijas funkcijām, kas vēlāk ieguva aminoskābju sintēzes funkcijas. Viena no izcilākajām RNS īpašībām ir tā spēja katalizēt savu replikāciju.

Atsauces

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Bioķīmija. 5. izdevums. Ņujorka: W H Freeman. 29.3. Iedaļa, Ribosoma ir ribonukleoproteīna daļiņa (70S), kas izgatavota no mazas (30S) un liela (50S) apakšvienības. Pieejams: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., un Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosomas izcelsme un attīstība. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton un Hall medicīniskās fizioloģijas e-grāmatas mācību grāmata. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gēni 1. sējums. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Šūnu un molekulārā bioloģija. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomu struktūra un tulkošanas mehānisms. Šūna, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. un Case, C. L. (2007). Ievads mikrobioloģijā. Ed. Panamericana Medical.
  9. Vilsons, D. N., un Kate, J.H. D. (2012). Eukariotiskās ribosomas struktūra un funkcija. Aukstā pavasara ostas perspektīvas bioloģijā, 4(5), a011536.