Ribosomos — ląstelės baltymų sintezės centras: funkcija ir struktūra
Sužinokite, kaip ribosomos vykdo baltymų sintezę: jų struktūra, funkcija, transliacija eukariotuose ir prokariotuose bei vaidmuo ląstelės biologijoje.
Ribosomos yra svarbi ląstelės organelė, atsakinga už baltymų sintezę. Jos atlieka RNR transliaciją — skaito informaciją iš pasiuntinių RNR (mrRNR) ir jungia aminorūgštis į grandinę pagal mrRNR pateiktą kodą, naudodamos šį kodą kaip šabloną. Ribosomų yra visose gyvose ląstelėse, tiek prokariotuose, tiek eukariotuose.
Struktūra
Ribosoma sudaryta iš baltymų ir RNR. Ji turi dvi subvienetes — mažesnę ir didesnę; abi subvienetės susijungia transliacijos metu. Prokariotų ribosomos paprastai vadinamos 70S (sudarytos iš 50S + 30S subvienių), o eukariotų — 80S (60S + 40S). Taip pat mitochondrijose ir chloroplastuose randamos 70S tipo ribosomos, primenančios bakterines.
Funkcija ir veikimo principas
Pagrindinė ribosomos užduotis — kurti naujus baltymus. Tai vyksta trimis pagrindiniais etapais:
- Iniciacija: ribosomos subvienetės prisijungia prie mrRNR pradžios vietos ir surenka pirmą tRNA su pirmąja amino rūgštimi.
- Elongacija (grandinės ilgėjimas): ribosoma juda išilgai mrRNR, kiekvienam kodonui priskirdama atitinkamą tRNR, kuri atneša konkrečią aminorūgštį, ir jungia jas peptidinėmis jungtimis.
- Terminatorius/terminacija: transliacija baigiasi, kai pasiekiamas stop kodonas; baltymas atpalaiduojamas, o ribosomos subvienetės atsiskiria.
Šis baltymų kūrimo procesas dažnai vadinamas vertimu. Ribosoma taip pat palaiko, kad naujai sintetinami baltymai tinkamai susiformuotų — tam padeda chaperonai ir kitos molekulės.
Ląstelėje — kur randamos ribosomos
Ribosomos gali būti laisvos citoplazmoje arba prijungtos prie organelių paviršių. Dalis jų yra prisitvirtinusios prie šiurkščiojo endoplazminio tinklelio (endoplazminiame tinklelyje) — tokiu būdu sintetinami ir per membranas arba sekrecijai paruošiami baltymai. Kitos ribosomos dirba laisvai citoplazmoje, sintezuodamos citoplazminius ir branduolio baltymus. Daug mrRNR vienu metu gali būti verčiama kelių ribosomų — susidaro poliribosomos (polizosomos), kurios pagreitina baltymų gamybą.
Ribosomų sintezė ir surinkimas
Eukariotinėse ląstelėse ribosomų dalys pradžioje gaminamos branduolyje, konkrečiau — branduolėlyje (nucleolus). Branduolį saugo branduolio apvalkalas, o per branduolio poras paruoštos ribosomų subvienetės išeina į citoplazmą, kur surenkamos į funkcines ribosomas. Prokariotų DNR nėra atskirtas membrana — jų genetinė medžiaga kaupiasi Nukleoidas, o ribosomų komponentai ten sintezuojami ir surenkami tiesiog citoplazmoje.
Mokslinė ir medicininė reikšmė
Ribosomos yra svarbus diagnostikos ir terapijos taikinys. Daugelis antibiotikų slopina bakterines ribosomas (70S), blokuodami transliaciją, tačiau paveikia minimaliai eukariotų (80S) ribosomas — todėl jie specifiškai naikina bakterijas. Ribosomų struktūra ir veikimas nagrinėjami naudojant tokias metodikas kaip kriogeninė elektroninė mikroskopija (cryo-EM) ir rentgeno kristalografija; pastaruoju metu cryo-EM leido detaliai matyti ribosomų atomines struktūras.
Santrauka
Ribosomos yra centrinis ląstelės baltymų sintezės „centras“ — jos skaitydamos pasiuntinių RNR paverčia genetinę informaciją į funkcinius baltymus. Jų struktūra, lokalizacija ir sintezės mechanizmas skiriasi tarp prokariotų ir eukariotų, o jų funkcijos supratimas yra esminis tiek fundamentinei biologijai, tiek medicinai.
Ribosomos perskaito pasiuntinių RNR seką ir iš aminorūgščių, surištų su perdavimo RNR, surenka baltymus.
Ribosoma (2) (pavaizduoti mažasis ir didysis subvienetai) verčia mRNR (1) į polipeptidinę grandinę (3). Ribosoma pradeda nuo mRNA pradžios kodono (AUG) ir baigia ties stotelės kodonu (UAG) .
Ribosomos struktūra
Ribosomos sudarytos iš dviejų dalių: mažojo ribosominio subvieneto, kuris skaito mRNR, o didysis subvienetas sujungia aminorūgštis į polipeptidinę grandinę. Kiekvieną subvienetą sudaro viena ar kelios ribosominės RNR (rRNA) molekulės ir įvairūs baltymai.
Eukariotai turi 80S ribosomas, kurių kiekvieną sudaro mažasis (40S) ir didysis (60S) subvienetas. Jų mažajame subvienete yra 16S RNR subvienetas (sudarytas iš 1540 nukleotidų), surištas su 21 baltymu. Didysis subvienetas turi 5S RNR (120 nukleotidų), 28S RNR (4700 nukleotidų), 5,8S RNR (160 nukleotidų) subvienetus ir 46 baltymus.
2 pav. : Didysis (raudonas) ir mažasis (mėlynas) subvienetas dera kartu
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra ribosomos?
A: Ribosomos - tai maži molekuliniai robotai, kurie verčiant RNR gamina baltymus.
K: Kur randamos ribosomos?
A: Ribosomų yra visose gyvose ląstelėse, įskaitant prokariotus ir eukariotus.
K: Kaip gaminamos ribosomos?
A: Ribosomos pradedamos gaminti ląstelės branduolyje esančiame nukleolyje. Jos yra baltymų ir RNR mišinys.
K: Kur ribosomos persikelia po to, kai yra pagamintos?
A: Ribosomos iš branduolio patenka į citoplazmą, kur yra ant endoplazminio tinklo arba visoje citoplazmoje.
K: Koks yra ribosomų darbas?
A: Ribosomų darbas - gaminti naujus baltymus, judant išilgai pasiuntinių RNR grandinės ir kuriant baltymą pagal perskaitytą kodą. Tai vadinama vertimu.
K: Kiek ribosomų reikia kiekvienoje ląstelėje?
A: Kiekvienoje ląstelėje reikia iki 10 milijonų ribosomų.
K: Kaip ląstelės gauna reikiamą ribosomų skaičių?
A: Ląstelės turi daug rRNA genų kopijų, kad gautų reikiamą ribosomų skaičių. Penkiose skirtingose chromosomose paveldime apie 400 rRNA genų.
Ieškoti