Ribosomien ominaisuudet, tyypit, rakenne, toiminnot



ribosomit ne ovat kaikkein runsaimpia solujen organelleja ja ovat mukana proteiinien synteesissä. Niitä ei ympäröi kalvo, ja ne muodostuvat kahden tyyppisistä alayksiköistä: suuri ja pieni, yleensä suuri alayksikkö on lähes kaksi kertaa pienempi.

Prokaryoottisella linjalla on 70S ribosomeja, jotka koostuvat suuresta 50S-alayksiköstä ja pienestä 30S: stä. Samoin eukaryoottisen linjan ribosomit koostuvat suuresta 60S-alayksiköstä ja pienestä 40S-alayksiköstä..

Ribosomi on samanlainen kuin liikkeessä oleva tehdas, joka kykenee lukemaan messenger-RNA: ta, muuntamalla sen aminohappoiksi ja sitomalla ne peptidisidoksilla.

Ribosomit vastaavat lähes 10% bakteerien kokonaisproteiineista ja yli 80% RNA: n kokonaismäärästä. Eukaryoottien tapauksessa ne eivät ole yhtä runsaita muiden proteiinien suhteen, mutta niiden lukumäärä on suurempi.

Vuonna 1950 tutkija George Palade visualisoi ribosomeja ensimmäistä kertaa ja tämä löytö sai Nobelin fysiologian tai lääketieteen palkinnon.

indeksi

  • 1 Yleiset ominaisuudet
  • 2 Rakenne
  • 3 tyyppiä
    • 3.1 Ribokomit Prokaryooteissa
    • 3.2 Ribosomit Eukaryooteissa
    • 3.3 Ribosomit Arqueassa
    • 3.4 Sedimentaatiokerroin
  • 4 Toiminnot
    • 4.1 Proteiinien kääntäminen
    • 4.2 Siirrä RNA
    • 4.3 Proteiinisynteesin kemialliset vaiheet
    • 4.4 Ribosomit ja antibiootit
  • 5 Ribosomien synteesi
    • 5.1 Ribosomaaliset RNA-geenit
  • 6 Alkuperä ja kehitys
  • 7 Viitteet

Yleiset ominaisuudet

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

Ribosomit ovat vapaita solun sytoplasmassa, joka on ankkuroitu karkeaan endoplasmiseen retikululiiniin. Ribosomit antavat "ryppyisen" ulkonäön - ja joissakin organelleissa, kuten mitokondrioissa ja kloroplasteissa.

Kalvoihin kiinnitetyt ribosomit ovat vastuussa proteiinien synteesistä, jotka insertoidaan plasman kalvoon tai lähetetään solun ulkopuolelle.

Vapaat ribosomit, joita ei ole kytketty sytoplasman mihin tahansa rakenteeseen, syntetisoivat proteiineja, joiden kohde on solun sisäpuoli. Lopuksi mitokondrioiden ribosomit syntetisoivat proteiineja mitokondrioiden käyttöön.

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

Kaikki koostuvat kahdesta alayksiköstä: yksi nimeltään suuri tai suurempi ja toinen pieni tai pienempi.

Jotkut tekijät katsovat, että ribosomit ovat ei-kalvoisia organelleja, koska niiltä puuttuu näitä lipidirakenteita, vaikka muut tutkijat eivät pidä niitä organellina..

rakenne

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

Eniten tutkittuja ribosomeja ovat eubakteerit, arkkitehtuuri ja eukaryootit. Ensimmäisessä linjassa ribosomit ovat yksinkertaisempia ja pienempiä. Eukaryoottiset ribosomit taas ovat monimutkaisempia ja suurempia. Archaeassa ribosomit ovat samankaltaisia ​​molempiin ryhmiin tietyissä näkökohdissa.

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

Jokainen ribosomaalinen alayksikkö koostuu pääasiassa ribosomaalisesta RNA: sta ja suuresta valikoimasta proteiineja. Suuri alayksikkö voi koostua pienistä RNA-molekyyleistä ribosomaalisen RNA: n lisäksi.

Proteiinit on kytketty ribosomaaliseen RNA: han tietyillä alueilla järjestyksen jälkeen. Ribosomeissa voidaan erottaa useita aktiivisia kohtia, kuten katalyyttisiä vyöhykkeitä.

Ribosomaalisella RNA: lla on ratkaiseva merkitys solulle, ja tämä voidaan nähdä sen sekvenssissä, joka on ollut käytännössä muuttumattomana evoluution aikana, mikä heijastaa suurta selektiivistä painetta mitä tahansa muutosta vastaan..

tyyppi

Ribosomit Prokaryooteissa

Bakteerit, kuten E. coli, niissä on yli 15 000 ribosomia (suhteissa tämä vastaa lähes neljäsosaa bakteerisolun kuivapainosta).

Ribosomeilla bakteereissa on halkaisijaltaan noin 18 nm, ja ne koostuvat 65% ribosomaalista RNA: sta ja vain 35% eri kokoisista proteiineista, välillä 6 000 - 75 000 kDa.

Suuri alayksikkö on nimeltään 50S ja pienet 30S, jotka yhdistyvät muodostamaan 70S-rakenteen, jonka molekyylipaino on 2,5 × 106 kDa.

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

Pieni alayksikkö E. coli se koostuu 16S ribosomaalisen RNA: n (1542 emäksen) ja 21 proteiinin ja suuressa alayksikössä 23S ribosomaalisen RNA: n (2904 emäkset), 5S: n (1542 emäksen) ja 31 proteiinin. Ne muodostavat proteiinit ovat perus- ja lukumäärä vaihtelee rakenteen mukaan.

Ribosomaaliset RNA-molekyylit ryhmitellään yhdessä proteiinien kanssa toissijaiseen rakenteeseen samalla tavalla kuin muut RNA-tyypit.

Ribosomit Eukaryooteissa

Ribosomit eukaryooteissa (80S) ovat suurempia, korkeampi RNA- ja proteiinipitoisuus. RNA: t ovat pidempiä ja niitä kutsutaan nimellä 18S ja 28S. Kuten prokaryooteissa, ribosomien koostumuksessa dominoi ribosomaalinen RNA.

Näissä organismeissa ribosomin molekyylipaino on 4,2 x 106 kDa ja se jaetaan 40S- ja 60S-alayksikköön.

40S-alayksikkö sisältää yhden RNA-molekyylin, 18S (1874 emäkset) ja noin 33 proteiinia. Samoin 60S-alayksikkö sisältää 28S RNA: n (4718 emäkset), 5,8S (160 emästä) ja 5S (120 emästä). Lisäksi se koostuu emäksisistä proteiineista ja happoproteiineista.

Ribosomit Arqueassa

Arkisto on ryhmä mikroskooppisia organismeja, jotka muistuttavat bakteereja, mutta ne eroavat niin monista ominaisuuksista, jotka muodostavat erillisen domeenin. He elävät erilaisissa ympäristöissä ja pystyvät kolonisoimaan äärimmäisiä ympäristöjä.

Archaeassa esiintyvät ribosomityypit ovat samanlaisia ​​kuin eukaryoottisten organismien ribosomit, vaikka niillä on myös tiettyjä bakteeriribosomien ominaisuuksia.

Siinä on kolmenlaisia ​​ribosomaalisia RNA-molekyylejä: 16S, 23S ja 5S, jotka on kytketty 50 tai 70 proteiiniin riippuen tutkimuslajista. Suuruuden osalta arkeijan ribosomit ovat lähempänä bakteereita (70S kahdella alayksiköllä 30S ja 50S), mutta niiden ensisijaisen rakenteen suhteen ne ovat lähempänä eukaryootteja.

Koska arkisto asuu yleensä ympäristöissä, joissa on korkeat lämpötilat ja korkeat suolapitoisuudet, niiden ribosomit ovat erittäin kestäviä.

Sedimentaatiokerroin

S tai Svedbergs viittaa hiukkasen sedimentaatiokertoimeen. Ilmaisee suhdetta sovellettavan kiihtyvyyden välisen jatkuvan sedimentoitumisnopeuden välillä. Tällä toimenpiteellä on aikamitta.

Huomaa, että Svedbergit eivät ole lisäaineita, koska ne ottavat huomioon hiukkasen massan ja muodon. Siksi bakteereissa 50S- ja 30S-alayksiköistä koostuva ribosomi ei lisää 80S: ää, myös 40S- ja 60S-alayksiköt eivät muodosta 90S-ribosomia.

tehtävät

Ribosomit ovat vastuussa proteiinisynteesin prosessin välittämisestä kaikkien organismien soluissa, sillä se on universaali biologinen kone.

Ribosomit - yhdessä siirto-RNA: n ja messenger-RNA: n kanssa - onnistuvat dekoodaamaan DNA-sanoman ja tulkitsemaan sitä aminohapposekvenssissä, jotka muodostavat kaikki organismin proteiinit, prosessissa, jota kutsutaan kääntöksi.

Biologian valossa sanan kääntäminen viittaa "kielen" muuttumiseen nukleotiditripleteistä aminohappoihin.

Nämä rakenteet ovat translaation keskeinen osa, jossa esiintyy useimpia reaktioita, kuten peptidisidosten muodostuminen ja uuden proteiinin vapautuminen.

Proteiinien kääntäminen

Proteiinien muodostumisprosessi alkaa sideaineen RNA: n ja ribosomin välisestä sitoutumisesta. Messengeri kulkee tämän rakenteen läpi tietyssä päässä, jota kutsutaan "ketjun aloituskodoniksi".

Kun lähetin-RNA kulkee ribosomin läpi, muodostuu proteiinimolekyyli, koska ribosomi kykenee tulkitsemaan sanomaa, joka on koodattu.

Tämä viesti on koodattu nukleotidien kolmikerroksissa, joissa jokainen kolme emästä ilmaisee tietyn aminohapon. Esimerkiksi, jos lähetin-RNA: lla on sekvenssi: AUG AUU CUU UUG GCU, muodostunut peptidi koostuu aminohapoista: metioniinista, isoleusiinista, leusiinista, leusiinista ja alaniinista.

Tämä esimerkki osoittaa geneettisen koodin "rappeutumisen", koska useampi kuin yksi kodoni - tässä tapauksessa CUU ja UUG - koodaa saman tyyppistä aminohappoa. Kun ribosomi havaitsee pysäytyskodonin messenger-RNA: ssa, käännös päättyy.

Ribosomilla on A-kohta ja P-kohta.P-kohta sitoo peptidyyli-tRNA: n ja A-kohtaan se tulee aminoasyyli-tRNA: han..

Siirrä RNA

Siirto-RNA: t ovat vastuussa aminohappojen kuljetuksesta ribosomiin ja niillä on sekvenssin komplementaarinen sekvenssi. Jokaiselle 20 proteiinia muodostavalle 20 aminohapolle on siirto-RNA.

Proteiinisynteesin kemialliset vaiheet

Prosessi alkaa jokaisen aminohapon aktivoimisesta ATP: n sitomisella adenosiinimonofosfaatin kompleksissa, joka vapauttaa korkean energian fosfaatteja.

Edellisessä vaiheessa saadaan aminohappo, jossa on ylimääräistä energiaa ja sitoutuminen tapahtuu vastaavalla siirto-RNA: lla, jolloin muodostuu aminohappo-tRNA-kompleksi. Tässä tapahtuu adenosiinimonofosfaatin vapautuminen.

Ribosomissa siirto-RNA löytää messenger-RNA: n. Tässä vaiheessa siirron tai antikodonin RNA: n sekvenssi hybridisoituu messenger-RNA: n kodonin tai tripletin kanssa. Tämä johtaa aminohapon kohdistamiseen sen oikeaan sekvenssiin.

Entsyymi peptidyylitransferaasi on vastuussa aminohappoja sitovien peptidisidosten muodostumisen katalysoinnista. Tämä prosessi kuluttaa suuria määriä energiaa, koska se vaatii neljän korkean energian sidoksen muodostamista kullekin ketjuun sitoutuvalle aminohapolle.

Reaktio poistaa hydroksyyliradikaalin aminohapon COOH-päässä ja poistaa vedyn NH-päässä2 toisen aminohapon. Kahden aminohapon reaktiiviset alueet sitovat ja muodostavat peptidisidoksen.

Ribosomit ja antibiootit

Koska proteiinisynteesi on välttämätön tapahtuma bakteereille, tietyille antibioottien kohdes ribosomeille ja käännösprosessin eri vaiheille.

Esimerkiksi streptomysiini sitoutuu pieneen alayksikköön häiritsemään käännösprosessia, mikä aiheuttaa virheitä Messenger-RNA: n lukemisessa.

Muut antibiootit, kuten neomysiinit ja gentamisiinit, voivat myös aiheuttaa translaatiovirheitä, jotka kytkeytyvät pieneen alayksikköön.

Ribosomien synteesi

Kaikki ribosomien synteesiin tarvittavat solukoneet löytyvät nukleolusta, tiheästä alueesta, jota ei ympäröi kalvorakenteet.

Nukleoli on muuttuva rakenne solutyypistä riippuen: se on suuri ja näkyvä soluissa, joissa on suuret proteiinivaatimukset, ja se on lähes huomaamaton alue soluissa, jotka syntetisoivat pienen määrän proteiineja.

Ribosomaalisen RNA: n käsittely tapahtuu tällä alueella, jossa se kytketään ribosomaalisten proteiinien kanssa ja synnyttää rakeisia kondensaatiotuotteita, jotka ovat epäkypsiä alayksiköitä, jotka muodostivat funktionaaliset ribosomit.

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

Ribosomaalisen RNA: n geenit

Ihmisissä geenit, jotka koodittavat ribosomaalisia RNA: ita, löytyvät viidestä spesifisten kromosomipareista: 13, 14, 15, 21 ja 22. Koska solut vaativat suuria määriä ribosomeja, geenit toistetaan useaan kertaan näissä kromosomeissa.

Nukleolusgeenit koodaavat ribosomaalisia RNA: ia 5.8S, 18S ja 28S, ja RNA-polymeraasi transkriptoi ne 45S: n esiasteen transkriptiossa. 5S-ribosomaalista RNA: ta ei syntetisoida nukleiinissa.

Alkuperä ja kehitys

Nykyisten ribosomien on täytynyt ilmestyä LUCA: n aikana, joka on viimeinen yleinen yleinen esi-isä (englanninkielisiä lyhenteitä) viimeinen yleinen esi-isä), luultavasti RNA: n hypoteettisessa maailmassa. Ehdotetaan, että siirto-RNA: t olivat olennaisia ​​ribosomien kehittymiselle.

Tämä rakenne voisi kehittyä kompleksina, jossa on itsepalautuvia toimintoja, jotka myöhemmin hankkivat funktioita aminohappojen synteesille. Yksi RNA: n merkittävimmistä ominaisuuksista on sen kyky katalysoida omaa replikaatiotaan.

viittaukset

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). biokemia. 5. painos. New York: W H Freeman. Kohta 29.3, Ribosomi on pienestä (30S) ja suuresta (50S) alayksiköstä valmistettu ribonukleoproteiinipartikkeli (70S). Saatavilla osoitteessa: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Kutsu biologiaan. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Ribosomin alkuperä ja kehitys. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton ja Hall lääketieteellisen fysiologian e-kirja. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Geenejä. Volume 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Solu- ja molekyylibiologia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomin rakenne ja käännösmekanismi. solu, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. & Case, C. L. (2007). Johdatus mikrobiologiaan. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N. & Cate, J. H. D. (2012). Eukaryoottisen ribosomin rakenne ja toiminta. Cold Spring Harborin näkökulmat biologiassa, 4(5), a011536.