Ciri, jenis, struktur, fungsi ribosom



The ribosomes mereka adalah organel selular yang paling banyak dan terlibat dalam sintesis protein. Mereka tidak dikelilingi oleh membran dan dibentuk oleh dua jenis subunit: besar dan kecil, sebagai peraturan subunit besar hampir dua kali ganda kecil.

Keturunan prokariotik mempunyai 70S ribosom terdiri daripada subunit 50S yang besar dan 30S kecil. Begitu juga, ribosom keturunan eukaryotic terdiri daripada subunit 60S besar dan subunit kecil 40S..

Ribosom serupa dengan kilang bergerak, mampu membaca RNA utusan, menerjemahkannya menjadi asid amino dan mengikatnya dengan ikatan peptida.

Ribosom bersamaan dengan hampir 10% daripada jumlah protein bakteria dan lebih daripada 80% daripada jumlah RNA total. Dalam kes eukariota, mereka tidak banyak yang berkaitan dengan protein lain tetapi bilangan mereka lebih besar.

Pada tahun 1950, penyelidik George Palade menggambarkan ribosom untuk kali pertama dan penemuan ini dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Perubatan.

Indeks

  • 1 Ciri umum
  • 2 Struktur
  • 3 jenis
    • 3.1 Ribosom dalam Prokariote
    • 3.2 Ribosom di Eukaryotes
    • 3.3 Ribosom di Arqueas
    • 3.4 Pekali Sedimentasi
  • 4 Fungsi
    • 4.1 Terjemahan protein
    • 4.2 Pemindahan RNA
    • 4.3 Langkah kimia sintesis protein
    • 4.4 Ribosom dan antibiotik
  • 5 Sintesis ribosom
    • 5.1 Gen RNA Ribosomal
  • 6 Asal dan evolusi
  • 7 Rujukan

Ciri umum

Ribosom adalah komponen penting bagi semua sel dan berkaitan dengan sintesis protein. Mereka sangat kecil dan saiznya hanya dapat dilihat dalam cahaya mikroskop elektron.

Ribosom bebas dalam sitoplasma sel, berlabuh ke retikulum endoplasma kasar - ribosom memberi anda bahawa "berkerut" rupa - dan dalam beberapa organel seperti mitokondria dan kloroplas.

Ribosom yang melekat pada membran bertanggungjawab untuk sintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran plasma atau dihantar ke luar sel.

Ribosom bebas, yang tidak digabungkan dengan struktur mana-mana dalam sitoplasma, mensintesis protein yang tujuannya adalah sel dalam sel. Akhirnya, ribosom mitokondria mensintesis protein untuk kegunaan mitokondria.

Dengan cara yang sama, beberapa ribosom boleh bergabung dan membentuk "polyribosomes", membentuk rantai yang digabungkan dengan RNA utusan, mensintesis protein yang sama, berbilang kali dan serentak

Semua terdiri daripada dua subunit: satu yang dipanggil besar atau lebih besar dan satu lagi kecil atau lebih kecil.

Sesetengah penulis berpendapat bahawa ribosom adalah organel bukan membran, kerana mereka tidak mempunyai struktur lipid ini, walaupun penyelidik lain tidak menganggapnya sebagai organel sendiri..

Struktur

Ribosom adalah struktur selular kecil (dari 29 hingga 32 nm, bergantung kepada kumpulan organisma), bulat dan padat, terdiri daripada RNA ribosom dan molekul protein, yang berkaitan dengan satu sama lain.

Ribosom yang paling banyak dikaji ialah eubacteria, archaea dan eukariota. Dalam garis keturunan pertama ribosom lebih mudah dan lebih kecil. Sebaliknya, ribosom eukariotik, lebih kompleks dan lebih besar. Di archaea, ribosom lebih mirip dengan kedua-dua kumpulan dalam aspek tertentu.

Ribosom vertebrata dan angiosperma (tumbuhan berbunga) sangat rumit.

Setiap subunit ribosom terdiri terutamanya daripada RNA ribosom dan pelbagai besar protein. Subunit yang besar boleh terdiri daripada molekul RNA kecil, sebagai tambahan kepada RNA ribosom.

Protein digabungkan ke RNA ribosom di kawasan tertentu, mengikuti pesanan. Dalam ribosom, beberapa tapak aktif boleh dibezakan, seperti zon pemangkin.

RNA ribosomal adalah penting bagi sel dan ini dapat dilihat dalam urutannya, yang secara praktikalnya tidak berubah semasa evolusi, mencerminkan tekanan terpilih yang tinggi terhadap apa-apa perubahan.

Jenis

Ribosom dalam Prokaryotes

Bakteria, seperti E. coli, mempunyai lebih daripada 15,000 ribosom (dalam perkadaran ini bersamaan dengan hampir satu perempat daripada berat kering sel bakteria).

Ribosom dalam bakteria mempunyai diameter kira-kira 18 nm dan terdiri daripada 65% RNA ribosom dan hanya 35% daripada protein pelbagai saiz, antara 6,000 hingga 75,000 kDa.

Subunit besar dipanggil 50S dan 30S kecil, yang bergabung untuk membentuk struktur 70S dengan jisim molekul 2.5 × 106 kDa.

Subunit 30S dipanjangkan dan tidak simetri, manakala 50S lebih tebal dan lebih pendek.

Subunit kecil E. coli Ia terdiri daripada 16S RNA ribosom (1542 bes) dan 21 protein dan RNA besar subunit ribosom 23S adalah (2904 bes), 5S (1542 bes) dan 31 protein. Protein yang menyusunnya adalah asas dan bilangannya berbeza mengikut strukturnya.

Molekul RNA ribosom, bersama-sama dengan protein, dikumpulkan dalam struktur sekunder sama dengan jenis RNA lain.

Ribosom dalam Eukaryotes

Ribosom dalam eukariota (80S) lebih besar, dengan kandungan RNA dan protein yang lebih tinggi. RNAs lebih lama dan dipanggil 18S dan 28S. Seperti dalam prokariota, komposisi ribosom dikuasai oleh RNA ribosom.

Dalam organisma ini ribosom mempunyai jisim molekul 4.2 × 106 kDa dan ia dipecah ke dalam subunit 40S dan 60S.

Subunit 40S mengandungi molekul RNA tunggal, 18S (1874 asas) dan kira-kira 33 protein. Begitu juga, subunit 60S mengandungi RNA 28S (4718 pangkalan), 5.8S (160 pangkas) dan 5S (120 pangkas). Di samping itu, ia terdiri daripada protein asas dan protein asid.

Ribosom di Arqueas

Archaea adalah sekumpulan organisma mikroskopik yang menyerupai bakteria, tetapi mereka berbeza dalam banyak ciri yang membentuk domain yang berasingan. Mereka hidup dalam pelbagai persekitaran dan mampu menjajah alam sekitar yang melampau.

Jenis ribosom yang terdapat di arkea adalah serupa dengan ribosom organisma eukariotik, walaupun mereka juga mempunyai ciri-ciri tertentu ribosom bakteria.

Ia mempunyai tiga jenis molekul RNA ribosom: 16S, 23S dan 5S, ditambah dengan 50 atau 70 protein, bergantung kepada spesies kajian. Mengenai saiz, ribosom archaea lebih dekat dengan bakteria (70S dengan dua subunit 30S dan 50S) tetapi dari segi struktur utama mereka lebih dekat dengan eukariota.

Oleh kerana arkea biasanya menghuni persekitaran dengan suhu tinggi dan kepekatan garam yang tinggi, ribosom mereka sangat tahan.

Pekali pemendapan

S atau Svedbergs, merujuk kepada pekali pemendapan zarah. Mengatakan hubungan antara halaju pemendapan berterusan antara pecutan yang digunakan. Ukuran ini mempunyai dimensi masa.

Perhatikan bahawa Svedbergs bukan aditif, kerana mereka mengambil kira jisim dan bentuk zarah. Atas sebab ini, dalam bakteria ribosom terdiri daripada 50S dan 30S subunit tidak menambah 80S, juga subunit 40S dan 60S tidak membentuk ribosom 90S.

Fungsi

Ribosom bertanggungjawab untuk mengantara proses sintesis protein dalam sel-sel semua organisma, sebagai jentera biologi sejagat.

Ribosom - sempena pemindahan RNA dan Rasul-RNA - boleh decode mesej dan mentafsir DNA dalam urutan asid amino untuk membentuk protein semua organisma, di penterjemahan proses dipanggil.

Berdasarkan cahaya biologi, terjemahan perkataan merujuk kepada perubahan "bahasa" daripada triplet nukleotida kepada asid amino.

Struktur ini adalah bahagian tengah terjemahan, di mana kebanyakan tindak balas berlaku, seperti pembentukan ikatan peptida dan pembebasan protein baru.

Terjemahan protein

Proses pembentukan protein bermula dengan mengikat antara RNA utusan dan ribosom. Rasul yang bergerak melalui struktur ini pada hujung tertentu yang disebut "codon permulaan rantaian".

Sebagai utusan RNA melalui ribosom, molekul protein terbentuk, kerana ribosom dapat mentafsirkan mesej yang dikodkan dalam utusan.

Mesej ini dikodkan dalam tiga kali ganda nukleotida, di mana setiap tiga asas menunjukkan asid amino tertentu. Sebagai contoh, jika utusan RNA membawa urutan: Ogos UUG CUU AUU GCU, peptida yang dibentuk terdiri daripada asid amino: methionine, isoleucine, leucine, leucine, dan alanine.

Contoh ini menunjukkan "degenerasi" kod genetik, kerana lebih daripada satu kodon - dalam kes ini CUU dan UUG - adalah pengekodan untuk jenis asid amino yang sama. Apabila ribosom mengesan kodon berhenti di messenger RNA, penterjemahan berakhir.

Ribosom mempunyai tapak A dan tapak P. Situs P mengikat peptidil-tRNA dan di tapak A memasuki aminoacyl-tRNA..

Pemindahan RNA

RNA pemindahan bertanggungjawab untuk mengangkut asid amino ke ribosom dan mempunyai urutan yang melengkapi dengan triplet. Terdapat pemindahan RNA untuk setiap 20 asid amino yang membentuk protein.

Langkah kimia sintesis protein

Proses ini bermula dengan pengaktifan setiap asid amino dengan ATP mengikat dalam kompleks adenosine monophosphate, melepaskan fosfat tenaga yang tinggi.

Langkah sebelumnya menghasilkan asid amino dengan tenaga berlebihan dan mengikat terjadi dengan pemindahan RNA masing-masing, membentuk kompleks asam-tRNA amino. Pembebasan adenosine monophosphate berlaku di sini.

Dalam ribosom, pemindahan RNA mendapati RNA utusan. Dalam langkah ini urutan RNA pemindahan atau anticodon hybridizes dengan codon atau triplet RNA utusan. Ini membawa kepada penjajaran asid amino dengan urutan yang betul.

Enzim peptidyl transferase bertanggungjawab untuk pemangkin pembentukan ikatan peptida yang mengikat asid amino. Proses ini menggunakan sejumlah besar tenaga, kerana ia memerlukan pembentukan empat ikatan tenaga tinggi untuk setiap asid amino yang mengikat ke rantai.

Tindak balas membuang radikal hidroksil pada akhir COOH asid amino dan membuang hidrogen pada akhir NH2 daripada asid amino yang lain. Kawasan reaktif kedua-dua asid amino mengikat dan mewujudkan ikatan peptida.

Ribosom dan antibiotik

Sebagai sintesis protein adalah peristiwa yang sangat diperlukan untuk bakteria, antibiotik tertentu menargetkan ribosom dan tahap yang berbeza dari proses terjemahan.

Sebagai contoh, streptomycin mengikat ke subunit kecil untuk mengganggu proses terjemahan, menyebabkan ralat dalam membaca RNA messenger.

Antibiotik lain seperti neomycin dan gentamicin juga boleh menyebabkan kesilapan terjemahan, gandingan ke subunit kecil.

Sintesis ribosom

Semua jisim selular yang diperlukan untuk sintesis ribosom terdapat di dalam nukleolus, kawasan padat nukleus yang tidak dikelilingi oleh struktur membran.

Nukleolus adalah struktur berubah bergantung pada jenis sel: ia adalah besar dan mudah dilihat dalam sel dengan keperluan protein yang tinggi dan merupakan kawasan yang hampir tidak dapat dilihat dalam sel yang mensintesis sejumlah kecil protein.

Pemprosesan RNA ribosom berlaku di kawasan ini, di mana ia digabungkan dengan protein ribosom dan menimbulkan produk pemeluwapan granular, yang merupakan subunit yang tidak matang yang membentuk ribosom berfungsi.

Subunit-subunit dibawa di luar nukleus - melalui liang nuklear - ke sitoplasma, di mana mereka dipasang menjadi ribosom matang yang boleh memulakan sintesis protein.

Gen RNA ribosom

Pada manusia, gen yang kod untuk RNA ribosom didapati dalam lima pasang kromosom tertentu: 13, 14, 15, 21 dan 22. Oleh sebab sel memerlukan ribosom yang banyak, gen diulang beberapa kali dalam kromosom ini.

Gen nukleolus menyandi RNA ribosom 5.8S, 18S dan 28S dan disalin oleh polimerase RNA dalam transkrip prekursaris 45S. RNA ribosom 5S tidak disintesis dalam nukleolus.

Asal dan evolusi

Ribosom moden mestilah muncul pada masa LUCA, nenek moyang biasa sejagat (singkatan dalam bahasa Inggeris nenek moyang biasa sejagat), mungkin dalam dunia hipotesis RNA. Adalah dicadangkan pemindahan RNA adalah asas bagi evolusi ribosom.

Struktur ini boleh muncul sebagai kompleks dengan fungsi mereplikasi diri yang seterusnya memperoleh fungsi untuk sintesis asid amino. Salah satu ciri yang paling cemerlang RNA adalah keupayaannya untuk memangkin replikasi sendiri.

Rujukan

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokimia. Edisi ke-5. New York: W H Freeman. Seksyen 29.3, A ribosome Adakah Ribonucleoprotein Zarah (70S) Diperbuat daripada yang besar (50S) Subunit kecil (30S) dan. Boleh didapati di: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Jemputan kepada Biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Buku teks Guyton dan Hall e-Book fisiologi perubatan. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gen Jilid 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Biologi selular dan molekul. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme terjemahan. Sel, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Pengenalan kepada mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 4(5), a011536.