Ribosomų charakteristikos, tipai, struktūra, funkcijos



The ribosomos jie yra gausiausi ląstelių organeliai ir dalyvauja baltymų sintezėje. Jie nėra apsupti membranos ir yra suformuoti dviejų tipų subvienetais: didele ir maža, dažniausiai didelis subvienetas yra beveik dvigubai mažesnis..

Prokariotinė linija turi 70S ribosomas, sudarytas iš didelio 50S subvieneto ir mažo 30S. Taip pat eukariotinės linijos ribosomos susideda iš didelio 60S subvieneto ir mažo 40S subvieneto..

Ribosomas yra panašus į judančią gamyklą, galinčią skaityti pasiuntinio RNR, paverčiant jį į aminorūgštis ir susiejant jas peptidinėmis jungtimis.

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

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

Indeksas

  • 1 Bendrosios charakteristikos
  • 2 Struktūra
  • 3 tipai
    • 3.1 Ribosomos Prokariotuose
    • 3.2 Ribosomos Eukariotuose
    • 3.3 Ribosomos Arqueas
    • 3.4 Sedimentacijos koeficientas
  • 4 Funkcijos
    • 4.1 Baltymų vertimas
    • 4.2. RNR perdavimas
    • 4.3 Cheminiai baltymų sintezės etapai
    • 4.4 Ribosomos ir antibiotikai
  • 5 Ribosomų sintezė
    • 5.1 Ribosomos RNR genai
  • 6 Kilmė ir evoliucija
  • 7 Nuorodos

Bendrosios charakteristikos

Ribosomos yra esminiai visų ląstelių komponentai ir yra susiję su baltymų sinteze. Jos yra labai mažos, todėl jas galima vizualizuoti tik elektronų mikroskopu.

Ribosomos yra laisvos ląstelės citoplazmoje, pritvirtintoje prie grubaus endoplazminio retikuliaus. Ribosomos suteikia „raukšlėtą“ išvaizdą ir kai kuriuose organeliuose, pvz., Mitochondrijose ir chloroplastuose.

Ribosomos, prijungtos prie membranų, yra atsakingos už baltymų, kurie bus įterpti į plazmos membraną arba siunčiami į ląstelių išorę, sintezę..

Laisvos ribosomos, kurios nėra susietos su jokia citoplazmos struktūra, sintezuoja baltymus, kurių paskirties vieta yra ląstelės vidus. Galiausiai mitochondrijų ribosomos sintezuoja baltymus mitochondrijai.

Tuo pačiu būdu, keletas ribosomų gali prisijungti ir sudaryti "poliribosomas", sudarant grandinę, prijungtą prie pasiuntinio RNR, sintetinant tą patį baltymą, kelis kartus ir vienu metu

Visi susideda iš dviejų subvienetų: vienas vadinamas didelis arba didesnis ir kitas mažas arba mažesnis.

Kai kurie autoriai mano, kad ribosomos yra ne membraninės organelės, nes joms trūksta šių lipidinių struktūrų, nors kiti mokslininkai nemano, kad jie yra organeliai..

Struktūra

Ribosomos yra mažos ląstelių struktūros (nuo 29 iki 32 nm, priklausomai nuo organizmų grupės), suapvalintos ir tankios, susidedančios iš ribosomų RNR ir baltymų molekulių, kurios yra tarpusavyje susijusios.

Labiausiai tiriamos ribosomos yra eubakterijos, archaėja ir eukariotai. Pirmoje linijoje ribosomos yra paprastesnės ir mažesnės. Kita vertus, eukariotinės ribosomos yra sudėtingesnės ir didesnės. Archaea, ribosomos yra labiau panašios į abi grupes tam tikrais aspektais.

Itin sudėtingi yra stuburinių ir anglies bakterijų (žydinčių augalų) ribosomos.

Kiekvienas ribosomų subvienetas daugiausia susideda iš ribosominės RNR ir daugybės baltymų. Didelis subvienetas gali būti sudarytas iš mažų RNR molekulių, be ribosominės RNR.

Pagal tam tikrus regionus baltymai yra susieti su ribosomine RNR tam tikruose regionuose. Ribosomose gali būti diferencijuotos kelios aktyvios vietovės, pvz., Katalizinės zonos.

Ribosominė RNR yra labai svarbi ląstelei, ir tai matoma jos sekoje, kuri evoliucijos metu buvo beveik nepakitusi ir atspindi aukštą selektyvų spaudimą prieš bet kokius pokyčius..

Tipai

Ribosomos Prokariotuose

Bakterijos, kaip E. coli, turi daugiau kaip 15 000 ribosomų (proporcingai tai atitinka beveik ketvirtadalį bakterijų ląstelės sausosios masės).

Ribosomos bakterijose yra apie 18 nm skersmens ir susideda iš 65% ribosomų RNR ir tik 35% įvairių dydžių baltymų, tarp 6000 ir 75 000 kDa.

Didelis subvienetas vadinamas 50S ir mažais 30S, kurie sujungiami suformuojant 70S struktūrą, kurios molekulinė masė yra 2,5 × 106 kDa.

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

Mažasis subvienetas E. coli jis susideda iš 16S ribosominės RNR (1542 bazių) ir 21 baltymo, o dideliame subvienete yra 23S ribosomos RNR (2904 bazės), 5S (1542 bazės) ir 31 baltymas. Jų sudėties baltymai yra pagrindiniai ir jų skaičius priklauso nuo struktūros.

Ribosominės RNR molekulės kartu su proteinais yra sugrupuotos į antrinę struktūrą, panašiai kaip ir kitų tipų RNR.

Ribosomos Eukariotuose

Ribosomos eukariotuose (80S) yra didesnės, turinčios didesnį RNR ir baltymų kiekį. RNR yra ilgesnės ir vadinamos 18S ir 28S. Kaip ir prokariotuose, ribosomų sudėtyje dominuoja ribosomų RNR.

Šiuose organizmuose ribosomos molekulinė masė yra 4,2 × 106 kDa ir jis suskirstomas į 40S ir 60S subvienetą.

40S subvienetas turi vieną RNR molekulę, 18S (1874 bazes) ir apie 33 baltymus. Panašiai 60S subvienetas turi 28S RNR (4718 bazių), 5,8S (160 bazių) ir 5S (120 bazių). Be to, jis susideda iš pagrindinių baltymų ir rūgščių baltymų.

Ribosomos Arqueas

Archaea yra mikroskopinių organizmų, panašių į bakterijas, grupė, tačiau jos skiriasi tiek daug savybių, kurios sudaro atskirą domeną. Jie gyvena įvairiose aplinkose ir gali kolonizuoti ekstremalią aplinką.

Archosoje randamos ribosomų rūšys yra panašios į eukariotinių organizmų ribosomas, nors jos taip pat turi tam tikrų bakterijų ribosomų savybių..

Jis turi trijų tipų ribosomų RNR molekules: 16S, 23S ir 5S, prijungtas prie 50 arba 70 baltymų, priklausomai nuo tyrimo rūšies. Kalbant apie dydį, archosos ribosomos yra arčiau bakterijų (70S su dviem 30S ir 50S subvienetais), bet pagal jų pirminę struktūrą jos yra arčiau eukariotų.

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

Sedimentacijos koeficientas

S arba Svedbergs reiškia dalelių sedimentacijos koeficientą. Išreiškia santykį tarp nuolatinio sedimentacijos greičio tarp taikomo pagreičio. Ši priemonė turi laiko matmenis.

Atkreipkite dėmesį, kad Svedbergs nėra priedai, nes jais atsižvelgiama į dalelių masę ir formą. Dėl šios priežasties bakterijose ribosomas, sudarytas iš 50S ir 30S subvienetų, neprideda 80S, o 40S ir 60S subvienetai nesukuria 90S ribosomos.

Funkcijos

Ribosomos yra atsakingos už baltymų sintezės procesą visų organizmų ląstelėse, nes tai yra universali biologinė technika.

Ribosomos - kartu su perdavimo RNR ir pasiuntinio RNR - sugeba DNR pranešimą iššifruoti ir interpretuoti aminorūgščių sekoje, kurios sudaro visus organizmo baltymus, vadinamą vertimu..

Atsižvelgiant į biologiją, žodis „vertimas“ reiškia „kalbos“ pakeitimą nuo nukleotidų tripletų iki aminorūgščių.

Šios struktūros yra centrinė vertimo dalis, kur dažniausiai pasireiškia reakcijos, pavyzdžiui, peptidinių jungčių susidarymas ir naujo baltymo išsiskyrimas.

Baltymų vertimas

Baltymų susidarymo procesas prasideda ryšiu tarp RNS ir ribosomos. Žiniasklaida per šią struktūrą juda tam tikru galu, vadinamu „grandinės pradžios kodonu“.

Kadangi pasiuntinio RNR vyksta per ribosomą, susidaro baltymų molekulė, nes ribosoma gali interpretuoti pranešimą, koduotą pasiuntinyje.

Šis pranešimas koduojamas nukleotidų tripletuose, kuriuose kiekviena trijų bazių reikšmė yra tam tikra aminorūgštis. Pavyzdžiui, jei pasiuntinio RNR turi seką: AUG AUU CUU UUG GCU, susidaręs peptidas susideda iš aminorūgščių: metionino, izoleucino, leucino, leucino ir alanino..

Šis pavyzdys parodo genetinio kodo „degeneraciją“, nes daugiau nei vienas kodonas - šiuo atveju CUU ir UUG - koduoja tą patį amino rūgšties tipą. Kai ribosoma aptinka stabdymo kodoną pasiuntinio RNR, vertimas baigiasi.

Ribosomoje yra A ir P vieta, o P vieta jungiasi prie peptidil-tRNR ir A vietoje ji patenka į aminoacil-tRNR..

Perkelkite RNR

Perdavimo RNR atsako už aminorūgščių transportavimą į ribosomą ir turi seką, papildančią tripletą. Yra kiekvienos iš 20 aminorūgščių, sudarančių baltymus, perdavimo RNR.

Cheminiai baltymų sintezės etapai

Procesas prasideda nuo kiekvienos aminorūgšties sujungimo su ATP prisijungimu prie adenozino monofosfato komplekso, atleidžiančio didelius energijos fosfatus..

Ankstesniame etape gaunama aminorūgštis su pertekline energija ir surišimas vyksta su atitinkama perdavimo RNR, kad susidarytų amino rūgšties-tRNR kompleksas. Čia atsiranda adenozino monofosfato išsiskyrimas.

Ribosomoje perdavimo RNR suranda pasiuntinio RNR. Šiame etape perdavimo arba antikodono RNR seka hibridizuojasi su pasiuntinio RNR kodonu arba tripletu. Tai lemia aminorūgšties derinimą su tinkama seka.

Fermentas peptidilo transferazė yra atsakinga už katalizavimą peptidinių jungčių, jungiančių aminorūgštis, formavimuisi. Šis procesas sunaudoja daug energijos, nes tam reikalinga keturių didelės energijos obligacijų formavimas kiekvienai aminorūgščiai, kuri jungiasi prie grandinės.

Reakcija pašalina hidroksilo radikalą aminorūgšties COOH gale ir pašalina vandenilį NH gale2 kitos aminorūgšties. Dviejų aminorūgščių reaktyvūs regionai jungiasi ir sukuria peptido ryšį.

Ribosomos ir antibiotikai

Kadangi baltymų sintezė yra būtinas bakterijų, tam tikrų antibiotikų taikinių ribosomų ir skirtingų vertimo etapų įvykis.

Pavyzdžiui, streptomicinas prisijungia prie mažo subvieneto, kad trukdytų vertimo procesui, sukeldamas klaidas skaitytojo RNR skaitymui.

Kiti antibiotikai, tokie kaip neomicinai ir gentamicinai, taip pat gali sukelti vertimo klaidas, susietas su mažu subvienetu.

Ribosomų sintezė

Visos ląstelių mašinos, būtinos ribosomų sintezei, randamos branduolyje, tankiame branduolio regione, kuris nėra apsuptas membraninių struktūrų..

Branduolys yra kintama struktūra, priklausanti nuo ląstelių tipo: ji yra didelė ir ryški ląstelėse, turinčiose didelius baltymų kiekius, ir yra beveik nepastebima ląstelių, sintetuojančių nedidelį kiekį baltymų, plotas..

Ribosominės RNR apdorojimas vyksta šioje srityje, kur jis yra susietas su ribosominiais proteinais ir sukelia granuliuotus kondensacijos produktus, kurie yra nesubrendę subvienetai, suformavę funkcines ribosomas.

Subvienetai yra perkeliami už branduolio - per branduolines poras - į citoplazmą, kur jie surenkami į brandžius ribosomas, kurios gali pradėti baltymų sintezę..

Ribosomų RNR genai

Žmonėms genos, kurios koduoja ribosomų RNR, randamos penkiose specifinėse chromosomose: 13, 14, 15, 21 ir 22. Kadangi ląstelės reikalauja daug ribosomų, šiuose chromosomuose genai kartojami kelis kartus.

Nukleolų genai koduoja ribosomines RNR 5.8S, 18S ir 28S ir transkribuoja RNR polimerazę 45S pirmtako transkripte. 5S ribosominė RNR nėra sintezuojama branduolyje.

Kilmė ir evoliucija

Šiuolaikinės ribosomos turi pasirodyti paskutinės visuotinės bendrosios protėvio LUCA metu (santrumpų anglų kalba) paskutinis visuotinis bendras protėvis), tikriausiai hipotetiniame RNR pasaulyje. Siūloma, kad perdavimo RNR būtų esminės ribosomų evoliucijai.

Ši struktūra gali atsirasti kaip kompleksas su savarankiškomis funkcijomis, kurios vėliau įgijo aminorūgščių sintezės funkcijas. Viena iš ryškiausių RNR savybių yra jos gebėjimas katalizuoti savo replikaciją.

Nuorodos

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemija. 5-asis leidimas. Niujorkas: W H Freeman. 29.3 skirsnis. Ribosomas yra ribonukleoproteino dalelė (70S), pagaminta iš mažo (30S) ir didelio (50S) subvieneto. Galima rasti adresu: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., ir Schnek, A. (2006). Kvietimas į biologiją. Red. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosomos kilmė ir raida. Cold Spring Harbor perspektyvos biologijoje, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ir Hall medicinos fiziologijos e-knygos vadovėlis. Elsevier sveikatos mokslai.
  5. Lewin, B. (1993). Genai 1 tomas. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Ląstelinė ir molekulinė biologija. Red. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomos struktūra ir vertimo mechanizmas. Ląstelė, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. ir Case, C. L. (2007). Įvadas į mikrobiologiją. Red. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N. ir Cate, J. H. D. (2012). Eukariotinės ribosomos struktūra ir funkcija. Cold Spring Harbor perspektyvos biologijoje, 4(5), a011536.