RIBOSOMER: EGENSKAPER, TYPER, STRUKTUR, FUNKSJONER - BIOLOGI - 2026

De ribosomer er de mest tallrike celleorganeller og er involvert i proteinsyntese. De er ikke omgitt av en membran og består av to typer underenheter: en stor og en liten, som hovedregel er den store underenheten nesten dobbelt så liten.

Den prokaryotiske avstamningen har 70S ribosomer sammensatt av en stor 50S og en liten 30S underenhet. På samme måte er ribosomer i eukaryotisk avstamning sammensatt av en stor 60S og en liten 40S underenhet.

Ribosomet er analogt med en fabrikk i bevegelse, i stand til å lese messenger-RNA, oversette den til aminosyrer og knytte dem sammen ved hjelp av peptidbindinger.

Ribosomer tilsvarer nesten 10% av den totale proteinen til en bakterie og mer enn 80% av den totale mengden RNA. Når det gjelder eukaryoter, er de ikke så rikelig med hensyn til andre proteiner, men antallet er høyere.

I 1950 visualiserte forskeren George Palade ribosomer og dette funnet ble tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin.

Generelle egenskaper

Ribosomer er essensielle komponenter i alle celler og er relatert til proteinsyntese. De er veldig små i størrelse, så de kan bare visualiseres i lys av et elektronmikroskop.

Ribosomer finnes frie i cellens cytoplasma, forankret i det grove endoplasmatiske retikulumet - ribosomer gir det som "rynkete" utseende - og i noen organeller, som mitokondrier og kloroplast.

Membranbundne ribosomer er ansvarlige for syntesen av proteiner som vil bli satt inn i plasmamembranen eller vil bli sendt til utsiden av cellen.

Frie ribosomer, som ikke er koblet til noen struktur i cytoplasmaet, syntetiserer proteiner hvis destinasjon er inne i cellen. Til slutt syntetiserer ribosomene i mitokondriene proteiner for mitokondriell bruk.

På samme måte kan flere ribosomer slå seg sammen og danne "polyribosomer", og danne en kjede koblet til et messenger-RNA, syntetisere det samme proteinet flere ganger og samtidig

De består alle av to underenheter: den ene kalles stor eller større og den andre liten eller mindre.

Noen forfattere anser ribosomer for å være ikke-membranøse organeller, siden de mangler disse lipidstrukturene, selv om andre forskere ikke anser dem som organeller selv.

Struktur

Ribosomer er små cellulære strukturer (fra 29 til 32 nm, avhengig av gruppen av organismer), avrundede og tette, sammensatt av ribosomalt RNA og proteinmolekyler, som er assosiert med hverandre.

De mest studerte ribosomene er eubakterier, archaea og eukaryoter. I den første avstamningen er ribosomene enklere og mindre. Eukaryote ribosomer er på sin side mer sammensatte og større. I archaea er ribosomer mer likt begge grupper på visse måter.

Vertebrate og angiosperm ribosomes (blomstrende planter) er spesielt komplekse.

Hver ribosomal underenhet består hovedsakelig av ribosomalt RNA og et bredt utvalg av proteiner. Den store underenheten kan bestå av små RNA-molekyler i tillegg til ribosomalt RNA.

Proteiner kobles til ribosomalt RNA i spesifikke regioner, etter en ordre. Innenfor ribosomer kan flere aktive steder skilles ut, så som katalytiske soner.

Ribosomalt RNA er av avgjørende betydning for cellen, og dette kan sees i dens sekvens, som har vært tilnærmet uendret under evolusjonen, noe som reflekterer det høye selektive trykket mot enhver endring.

Ribosomfunksjoner

Ribosomer er ansvarlige for å formidle proteinsynteseprosessen i cellene til alle organismer, og er et universelt biologisk maskineri.

Ribosomer - sammen med overførings-RNA og messenger-RNA - klarer å avkode DNA-meldingen og tolke den til en sekvens av aminosyrer som vil danne alle proteiner i en organisme, i en prosess som kalles translasjon.

I lys av biologi refererer ordoversettelsen til endringen av "språk" fra nukleotid-tripletter til aminosyrer.

Disse strukturene er den sentrale delen av translasjonen, der de fleste av reaksjonene forekommer, for eksempel dannelse av peptidbindinger og frigjøring av det nye proteinet.

Protein oversettelse

Prosessen med proteindannelse begynner med foreningen mellom et messenger-RNA og et ribosom. Budbringeren reiser gjennom denne strukturen i en bestemt ende som kalles "kjedeinitiatorens kodon."

Når messenger-RNA passerer gjennom ribosomet, dannes et proteinmolekyl fordi ribosomet er i stand til å tolke meldingen som er kodet i messenger.

Denne meldingen er kodet i nukleotid-tripletter, med hver tredje base som indikerer en bestemt aminosyre. Hvis for eksempel messenger-RNA bærer sekvensen: AUG AUU CUU UUG GCU, vil det dannede peptidet bestå av aminosyrene: metionin, isoleucin, leucin, leucin og alanin.

Dette eksemplet viser "degenerasjonen" av den genetiske koden, siden mer enn ett kodon - i dette tilfellet CUU og UUG - koder for samme type aminosyre. Når ribosomet oppdager et stoppkodon i messenger-RNA, slutter oversettelsen.

Ribosomet har et A-sted og et P.-sted. P-stedet inneholder peptidyl-tRNA og aminoacyl-tRNA kommer inn i A-setet.

Overfør RNA

Overførings-RNA er ansvarlige for å transportere aminosyrene til ribosomet og har sekvensen komplementær til tripletten. Det er en overførings-RNA for hver av de 20 aminosyrene som utgjør proteiner.

Kjemiske trinn ved proteinsyntese

Prosessen begynner med aktivering av hver aminosyre med binding av ATP i et adenosinmonofosfatkompleks, og frigjør høyeenergifosfater.

Det forrige trinn resulterer i en aminosyre med overflødig energi og binding skjer med dets respektive overførings-RNA, for å danne et aminosyre-tRNA-kompleks. Her skjer frigjøring av adenosinmonofosfat.

I ribosomet møter overførings-RNA messenger-RNA. På dette stadiet hybridiserer sekvensen for overføringen eller antikodon-RNA med kodonet eller tripletten til messenger-RNA. Dette fører til justering av aminosyren med dens rette sekvens.

Enzymet peptidyltransferase er ansvarlig for katalysering av dannelsen av peptidbindinger som binder aminosyrer. Denne prosessen bruker store mengder energi, ettersom den krever dannelse av fire høyeenergibindinger for hver aminosyre som er festet til kjeden.

Den reaksjon fjerner en hydroksylrest ved COOH-enden av aminosyren og fjerner et hydrogen på NH ₂ enden av den andre aminosyre. De reaktive områdene av de to aminosyrene kommer sammen og skaper peptidbindingen.

Ribosomer og antibiotika

Ettersom proteinsyntese er en viktig begivenhet for bakterier, er visse antibiotika rettet mot ribosomer og forskjellige stadier av oversettelsesprosessen.

For eksempel binder streptomycin seg til den lille underenheten for å forstyrre oversettelsesprosessen, noe som forårsaker feil i avlesningen av messenger RNA.

Andre antibiotika, som neomyciner og gentamiciner, kan også forårsake oversettelsesfeil, kobling til den lille underenheten.

Typer ribosomer

Ribosomer i prokaryoter

Bakterier, som E. coli, har mer enn 15 000 ribosomer (i proporsjoner tilsvarer dette nesten en fjerdedel av bakteriecellens tørre vekt).

Ribosomer i bakterier har en diameter på omtrent 18 nm og består av 65% ribosomalt RNA og bare 35% proteiner i forskjellige størrelser, mellom 6.000 og 75.000 kDa.

Den store underenheten kalles 50S og den lille 30S, som kombineres for å danne en 70S-struktur med en molekylmasse på 2,5 × 10 ⁶ kDa.

30S-underenheten er langstrakt og ikke symmetrisk, mens 50S er tykkere og kortere.

Den lille underenheten til E. coli er sammensatt av 16S ribosomale RNAer (1542 baser) og 21 proteiner, og den store underenheten inneholder 23S ribosomale RNAer (2904 baser), 5S (1542 baser) og 31 proteiner. Proteinene som komponerer dem er grunnleggende, og antallet varierer i henhold til strukturen.

Ribosomale RNA-molekyler, sammen med proteiner, er gruppert sammen i en sekundær struktur som ligner på andre typer RNA.

Ribosomer i eukaryoter

Ribosomer i eukaryoter (80S) er større, med et høyere innhold av RNA og protein. RNA er lengre og kalles 18S og 28S. Som i prokaryoter, er sammensetningen av ribosomer dominert av ribosomalt RNA.

I disse organismer har ribosomet en molekylmasse på 4,2 × 10 ⁶ kDa og dekomponeres til 40S og 60S underenheten.

40S-underenheten inneholder et enkelt RNA-molekyl, 18S (1874 baser), og omtrent 33 proteiner. Tilsvarende inneholder 60S-underenheten RNAs 28S (4718 baser), 5,8S (160 baser) og 5S (120 baser). I tillegg består den av basiske proteiner og sure proteiner.

Ribosomer i archaea

Archaea er en gruppe mikroskopiske organismer som ligner bakterier, men avviker i så mange egenskaper at de utgjør et eget domene. De lever i forskjellige miljøer og er i stand til å kolonisere ekstreme miljøer.

Typene ribosomer som finnes i archaea ligner ribosomene til eukaryote organismer, selv om de også har visse egenskaper ved bakteriell ribosomer.

Den har tre typer ribosomale RNA-molekyler: 16S, 23S og 5S, koblet til 50 eller 70 proteiner, avhengig av undersøkelsesart. Når det gjelder størrelse, er archaea ribosomer nærmere bakterielle (70S med to underenheter 30S og 50S), men når det gjelder deres primære struktur er de nærmere eukaryoter.

Siden archaea har en tendens til å bebo miljøer med høye temperaturer og høye saltkonsentrasjoner, er ribosomene deres meget resistente.

Sedimentasjonskoeffisient

S eller Svedbergs, refererer til sedimentasjonskoeffisienten til partikkelen. Den uttrykker forholdet mellom den konstante hastigheten på sedimentasjonen og den påførte akselerasjonen. Dette tiltaket har dimensjoner av tid.

Merk at Svedbergs ikke er additive, siden de tar hensyn til partikkelenes masse og form. Av denne grunn, i bakterier, legger ribosomet bestående av 50S og 30S underenheter ikke opp til 80S, på samme måte danner 40S og 60S underenhetene ikke et 90S ribosom.

Ribosomsyntese

Alt det cellulære maskineriet som er nødvendig for syntesen av ribosomer, finnes i nucleolus, et tett område av kjernen som ikke er omgitt av membranstrukturer.

Nukleolus er en variabel struktur avhengig av celletypen: den er stor og iøynefallende i celler med høye proteinkrav, og det er et nesten umerkelig område i celler som syntetiserer lite protein.

Behandlingen av ribosomalt RNA skjer i dette området, der det pares sammen med ribosomale proteiner og gir opphav til kornulære kondensasjonsprodukter, som er de umodne underenheter som danner funksjonelle ribosomer.

Underenhetene blir transportert utenfor kjernen - gjennom kjerneporene - til cytoplasmaen, hvor de settes sammen til modne ribosomer som kan begynne proteinsyntese.

Ribosomale RNA-gener

Hos mennesker finnes genene som koder for ribosomale RNA på fem spesifikke kromosompar: 13, 14, 15, 21 og 22. Siden celler krever stort antall ribosomer, gjentas genene flere ganger på disse kromosomene. .

Nukleolusgenene koder for 5,8S, 18S og 28S ribosomale RNAer og blir transkribert av RNA-polymerase til et 45S forløpstranskript. 5S ribosomalt RNA syntetiseres ikke i kjernen.

Opprinnelse og evolusjon

Moderne ribosomer må ha dukket opp i tiden til LUCA, den siste universelle felles stamfar, sannsynligvis i den hypotetiske verdenen til RNA. Det foreslås at overførings-RNA-er var grunnleggende for utviklingen av ribosomer.

Denne strukturen kan oppstå som et kompleks med selvreplikerende funksjoner som senere fikk funksjoner for syntese av aminosyrer. En av de mest fremragende egenskapene til RNA er dens evne til å katalysere sin egen replikasjon.

referanser

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokjemi. 5. utgave. New York: WH Freeman. Avsnitt 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikkel (70S) laget av en liten (30S) og en stor (50S) underenhet. Tilgjengelig på: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitasjon til biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Opprinnelse og evolusjon av ribosomet. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton og Hall lærebok for medisinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). gener Volum 1. Gå tilbake.
6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur og oversettelsesmekanismen. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Strukturen og funksjonen til det eukaryote ribosomet. Cold Spring Harbor-perspektiver i biologi, 4 (5), a011536.