RIBOSOMOS: CHARAKTERISTIKOS, TIPAI, STRUKTŪRA, FUNKCIJOS - BIOLOGIJA - 2025

Į ribosomų yra gausiausias ląstelių organoidus ir dalyvauja baltymų sintezėje. Jie nėra apsupti membranos ir yra sudaryti iš dviejų tipų subvienetų: didelio ir mažo, paprastai didelis subvienetas yra beveik dvigubai mažesnis.

Prokariotų linija turi 70S ribosomas, sudarytas iš didelio 50S ir mažo 30S subvieneto. Lygiai taip pat eukariotų kilmės ribosomas sudaro didelis 60S ir mažas 40S subvienetas.

Ribosoma yra analogiška judančiai gamyklai, gebančiai nuskaityti pasiuntinio RNR, paversti ją aminorūgštimis ir susieti jas tarpusavyje peptidiniais ryšiais.

Ribosomos yra lygios beveik 10% visų bakterijos baltymų ir daugiau kaip 80% viso RNR kiekio. Eukariotų atveju jie nėra tokie gausūs kitų baltymų atžvilgiu, tačiau jų skaičius yra didesnis.

1950 m. Tyrėjas George'as Palade'as pirmą kartą vizualizavo ribosomas ir šis atradimas buvo apdovanotas Nobelio fiziologijos ar medicinos premija.

Bendrosios savybės

Ribosomos yra būtini visų ląstelių komponentai ir yra susiję su baltymų sinteze. Jie yra labai mažo dydžio, todėl juos galima vizualizuoti tik naudojant elektroninį mikroskopą.

Ribosomos ląstelių citoplazmoje yra laisvos, pritvirtintos prie šiurkštaus endoplazminio retikulumo - ribosomos suteikia jai „raukšlėtą“ išvaizdą - ir kai kuriuose organeliukuose, tokiuose kaip mitochondrijos ir chloroplastai.

Membranoje surištos ribosomos yra atsakingos už baltymų, kurie bus įterpti į plazmos membraną arba bus išsiųsti į ląstelės išorę, sintezę.

Laisvos ribosomos, nesujungtos su jokia citoplazmos struktūra, sintezuoja baltymus, kurių paskirtis yra ląstelės viduje. Galiausiai mitochondrijų ribosomos sintezuoja baltymus, naudojamus mitochondrijoms.

Tuo pačiu būdu, kelios ribosomos gali prisijungti ir sudaryti „poliribosomas“, sudarydamos grandinę, sujungtą su pasiuntinio RNR, sintezuodamos tą patį baltymą, kelis kartus ir vienu metu

Jie visi yra sudaryti iš dviejų subvienetų: vienas vadinamas dideliu ar didesniu, o kitas mažu ar mažesniu.

Kai kurie autoriai mano, kad ribosomos nėra nerūdijančios organelės, nes joms trūksta šių lipidų struktūrų, nors kiti tyrėjai nelaiko jų pačių organelėmis.

Struktūra

Ribosomos yra mažos ląstelių struktūros (nuo 29 iki 32 nm, priklausomai nuo organizmo grupės), suapvalintos ir tankios, sudarytos iš ribosomų RNR ir baltymų molekulių, kurios yra susijusios viena su kita.

Labiausiai tirtos ribosomos yra eubakterijų, archajų ir eukariotų. Pirmoje linijoje ribosomos yra paprastesnės ir mažesnės. Savo ruožtu eukariotinės ribosomos yra sudėtingesnės ir didesnės. Archajoje ribosomos tam tikrais aspektais yra panašesnės į abi grupes.

Ypač sudėtingos yra stuburinių ir angiosperm ribosomos (žydintys augalai).

Kiekvieną ribosomų subvienetą visų pirma sudaro ribosomų RNR ir įvairūs baltymai. Didelį subvienetą gali sudaryti ir mažos RNR molekulės, be ribosomų RNR.

Baltymai yra sujungiami su ribosomine RNR tam tikruose regionuose pagal nurodymą. Ribosomose galima išskirti keletą aktyvių vietų, tokių kaip katalitinės zonos.

Ribosominė RNR yra nepaprastai svarbi ląstelei ir tai galima pastebėti jos seka, kuri evoliucijos metu beveik nepakito ir atspindi didelį selektyvųjį slėgį prieš bet kokius pokyčius.

Ribosomų funkcijos

Ribosomos yra atsakingos už tarpininkų baltymų sintezės procesą visų organizmų ląstelėse, nes jos yra universali biologinė mašina.

Ribosomos kartu su pernešančia RNR ir pasiuntinio RNR sugeba iššifruoti DNR pranešimą ir paversti jį aminorūgščių seka, kuri suformuos visus baltymus organizme, proceso, vadinamo vertimu, metu.

Atsižvelgiant į biologiją, žodžio vertimas reiškia „kalbos“ pakeitimą iš nukleotidų tripletų į aminorūgštis.

Šios struktūros yra centrinė vertimo dalis, kur vyksta dauguma reakcijų, tokių kaip peptidinių jungčių formavimasis ir naujojo baltymo išsiskyrimas.

Baltymų vertimas

Baltymų susidarymo procesas prasideda sąjunga tarp pasiuntinės RNR ir ribosomos. Pasiuntinys keliauja per šią struktūrą tam tikrame gale, vadinamame „grandinės iniciatoriaus kodonu“.

Kai pasiuntinio RNR praeina per ribosomą, susidaro baltymo molekulė, nes ribosoma geba interpretuoti pranešime užkoduotą pranešimą.

Ši žinutė užkoduota nukleotidų trigubais, kiekviena iš trijų bazių nurodant tam tikrą aminorūgštį. Pvz., Jei pasiuntinio RNR vykdo seką: AUG AUU CUU UUG GCU, susidarantį peptidą sudarys iš aminorūgščių: metioninas, izoleucinas, leucinas, leucinas ir alaninas.

Šis pavyzdys parodo genetinio kodo „išsigimimą“, nes daugiau nei vienas kodonas - šiuo atveju CUU ir UUG - koduoja tos pačios rūšies aminorūgštis. Kai ribosoma aptinka sustabdomąjį kodoną pranešimo RNR, vertimas baigiasi.

Ribosoma turi A ir P vietą.P vieta laiko peptidil-tRNR, o aminoacil-tRNR patenka į A vietą.

Perkelkite RNR

Perdavimo RNR yra atsakingos už aminorūgščių transportavimą į ribosomą ir jų seka papildo tripletą. Kiekvienai iš 20 aminorūgščių, kurios sudaro baltymus, yra perduodamoji RNR.

Cheminiai baltymų sintezės etapai

Procesas prasideda su kiekvienos aminorūgšties aktyvinimu, jungiantis ATP adenozino monofosfato komplekse, išskiriant didelės energijos fosfatus.

Ankstesnis žingsnis lemia aminorūgšties, turinčios energijos perteklių, jungimąsi su atitinkama perdavimo RNR, kad susidarytų aminorūgšties-tRNR kompleksas. Čia išsiskiria adenozino monofosfatas.

Ribosomoje pernešančioji RNR susitinka su pasiuntinio RNR. Šiame etape perdavimo arba antikodono RNR seka hibridizuojasi su pasiuntinės RNR kodonu arba tripletu. Tai lemia aminorūgšties suderinimą su tinkama seka.

Fermento peptidiltransferazė yra atsakinga už peptidinių jungčių, jungiančių aminorūgštis, susidarymą. Šis procesas sunaudoja daug energijos, nes tam reikia suformuoti keturis aukštos energijos ryšius kiekvienai aminorūgščiai, kuri yra prijungta prie grandinės.

Reakcija pašalina hidroksilo radikalą, kuris tuo COOH pabaigoje nuo amino rūgščių ir pašalina vandenilį ne NH ₂ pabaigoje kitos aminorūgšties. Dviejų aminorūgščių reaktyviosios sritys susilieja ir sukuria peptidinį ryšį.

Ribosomos ir antibiotikai

Kadangi baltymų sintezė yra svarbus įvykis bakterijoms, tam tikri antibiotikai nukreipia ribosomas ir skirtingus vertimo proceso etapus.

Pavyzdžiui, streptomicinas jungiasi prie mažo subvieneto, kad trukdytų vertimo procesui, sukeldamas pranešimų apie RNR skaitymo klaidas.

Kiti antibiotikai, tokie kaip neomicinai ir gentamicinai, taip pat gali sukelti vertimo klaidų, jungdamiesi prie mažo subvieneto.

Ribosomų rūšys

Ribosomos prokariotuose

Bakterijos, kaip ir E. coli, turi daugiau nei 15 000 ribosomų (proporcijomis tai prilygsta beveik ketvirtadaliui bakterijos ląstelės sauso svorio).

Bakterijų ribosomų diametras yra apie 18 nm ir yra sudarytos iš 65% ribosomų RNR ir tik 35% įvairaus dydžio baltymų, nuo 6 000 iki 75 000 kDa.

Didelis subvienetas yra vadinamas 50S ir 30S maži, kurios kartu sudaro struktūrą 70S, kurio molekulinė masė 2,5 × 10 ⁶ kDa.

30S subvienetas yra pailgos formos ir nėra simetriškas, o 50S yra storesnis ir trumpesnis.

Mažąjį E. coli subvienetą sudaro 16S ribosomų RNR (1542 bazės) ir 21 baltymas, o didįjį subvienetą sudaro 23S ribosomų RNR (2904 bazės), 5S (1542 bazės) ir 31 baltymas. Juos sudarantys baltymai yra pagrindiniai, o jų skaičius priklauso nuo struktūros.

Ribosominės RNR molekulės kartu su baltymais yra grupuojamos į antrinę struktūrą, panašią į kitų rūšių RNR.

Ribosomos eukariotuose

Ribosomos eukariotuose (80S) yra didesnės, juose yra daugiau RNR ir baltymų. RNR yra ilgesnės ir vadinamos 18S ir 28S. Kaip ir prokariotuose, ribosomų kompozicijoje vyrauja ribosomų RNR.

Šiose organizmų, ribosomos turi molekulinę masę 4,2 × 10 ⁶ kDa ir yra suskaidomas į 40S ir 60S subvieneto.

40S subvienetą sudaro viena RNR molekulė, 18S (1874 bazės) ir apie 33 baltymai. Panašiai 60S subvienetą sudaro RNR 28S (4718 bazės), 5.8S (160 bazių) ir 5S (120 bazių). Be to, jį sudaro pagrindiniai baltymai ir rūgštiniai baltymai.

Ribosomos archajoje

Archajos yra mikroskopinių organizmų, primenančių bakterijas, grupė, tačiau skiriasi tiek daug savybių, kad sudaro atskirą sritį. Jie gyvena įvairioje aplinkoje ir geba kolonizuoti ekstremalią aplinką.

Archajoje randamos ribosomų rūšys yra panašios į eukariotinių organizmų ribosomas, nors jos taip pat turi tam tikras bakterinių ribosomų savybes.

Jis turi trijų tipų ribosomų RNR molekules: 16S, 23S ir 5S, sujungtas su 50 arba 70 baltymų, priklausomai nuo tiriamos rūšies. Pagal dydį archaea ribosomos yra artimesnės bakterinėms (70S su dviem subvienetais 30S ir 50S), tačiau pagal savo pirminę struktūrą jie yra artimesni eukariotams.

Kadangi archaja paprastai gyvena aplinkoje, kurioje yra aukšta temperatūra ir didelė druskos koncentracija, jų ribosomos yra labai atsparios.

Sedimentacijos koeficientas

S arba Svedbergs nurodo dalelės sedimentacijos koeficientą. Tai išreiškia ryšį tarp pastovaus nusėdimo greičio ir taikomo pagreičio. Ši priemonė turi laiko matmenis.

Atkreipkite dėmesį, kad Svedbergai nėra priedai, nes jie atsižvelgia į dalelės masę ir formą. Dėl šios priežasties bakterijose ribosoma, sudaryta iš 50S ir 30S subvienetų, nesudaro 80S, taip pat 40S ir 60S subvienetai nesudaro 90S ribosomos.

Ribosomų sintezė

Visi ląstelių mechanizmai, reikalingi ribosomų sintezei, yra branduolyje - tankiame branduolio regione, kurio neapima membraninės struktūros.

Branduolys yra kintamos struktūros, priklausomai nuo ląstelių tipo: jis yra didelis ir pastebimas ląstelėse, kur reikia daug baltymų, ir yra beveik nepastebimas plotas ląstelėse, kurios sintezuoja mažai baltymų.

Ribosominės RNR perdirbimas vyksta šioje srityje, kur ji susilieja su ribosomų baltymais ir susidaro granuliuoti kondensacijos produktai - nesubrendę subvienetai, kurie sudaro funkcines ribosomas.

Subvienetai transportuojami už branduolio ribų - per branduolio poras - į citoplazmą, kur jie yra surenkami į subrendusias ribosomas, kurios gali pradėti baltymų sintezę.

Ribosomų RNR genai

Žmonėms genai, koduojantys ribosomų RNR, randami penkiose konkrečiose chromosomų porose: 13, 14, 15, 21 ir 22. Kadangi ląstelėms reikalingas didelis ribosomų skaičius, genai pakartojami keletą kartų ant šių chromosomų. .

Nukleolio genai koduoja 5.8S, 18S ir 28S ribosomų RNR ir RNR polimerazės būdu yra perrašomi į 45S pirmtako transkriptą. 5S ribosomų RNR branduolyje nesintetinta.

Kilmė ir raida

Šiuolaikinės ribosomos turėjo atsirasti LUCA, paskutinio visuotinio bendro protėvio, tikriausiai hipotetiniame RNR pasaulyje laikais. Siūloma, kad pernešančios RNR būtų pagrindinės ribosomų evoliucijos sąlygos.

Ši struktūra gali atsirasti kaip kompleksas su savarankiškai dauginančiomis funkcijomis, kurios vėliau įgauna funkcijas aminorūgščių sintezei. Viena ryškiausių RNR savybių yra jos gebėjimas katalizuoti savo replikaciją.

Nuorodos

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemija. 5-asis leidimas. Niujorkas: WH Freeman. 29.3 skyrius. Ribosoma yra ribonukleoproteinų dalelė (70S), pagaminta iš mažo (30S) ir didelio (50S) subvieneto. Galima rasti: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Ribosomos kilmė ir raida. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 2 (9), a003483.
4. Salė, JE (2015). Gytono ir Hallo medicinos fiziologijos e-knygos vadovėlis. Elsevier sveikatos mokslai.
5. Lewinas, B. (1993). Genai 1 tomas. Grąžinkite.
6. Lodish, H. (2005). Ląstelių ir molekulių biologija. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomų struktūra ir vertimo mechanizmas. Cell, 108 (4), 557-572.
8. „Tortora“, G. J., „Funke“, „BR“ ir „Case“, CL (2007). Įvadas į mikrobiologiją. Panamerican Medical Ed.
9. Wilsonas, DN ir Cate, JHD (2012). Eukariotų ribosomos struktūra ir funkcijos. Šaltojo pavasario uosto biologinės perspektyvos, 4 (5), a011536.