Kako se nazivaju unutrašnje strukture ribozoma? Struktura ribosoma

Struktura ribozoma. Ribosomi se nalaze u ćelijama svih organizama. To su mikroskopska okrugla tijela promjera 15-20 nm. Svaki ribosom se sastoji od dvije čestice nejednake veličine, male i velike.
Jedna ćelija sadrži više hiljada ribozoma, oni se nalaze ili na membranama granularnog endoplazmatskog retikuluma ili slobodno leže u citoplazmi. Ribosomi sadrže proteine i RNK. Funkcija ribozoma je sinteza proteina. Sinteza proteina je složen proces koji ne provodi jedan ribosom, već cijela grupa, uključujući i do nekoliko desetina ujedinjenih ribozoma. Ova grupa ribozoma naziva se polizom. Sintetizirani proteini se prvo akumuliraju u kanalima i šupljinama endoplazmatskog retikuluma, a zatim se transportuju do organela i staničnih mjesta gdje se troše. Endoplazmatski retikulum i ribozomi koji se nalaze na njegovim membranama predstavljaju jedinstveni aparat za biosintezu i transport proteina.

Hemijski sastav ribozoma Ribozomi eukariotskog tipa sadrže 4 rRNA molekula i oko 100 proteinskih molekula, prokariotski tip - 3 rRNA molekula i oko 55 molekula proteina. Tokom biosinteze proteina, ribozomi mogu "raditi" pojedinačno ili se kombinovati u komplekse - poliribozomi (polizomi). U takvim kompleksima oni su međusobno povezani jednim mRNA molekulom. Prokariotske ćelije imaju samo ribozome tipa 70S. Eukariotske ćelije imaju ribozome tipa 80S (grube EPS membrane, citoplazma) i 70S-tip (mitohondrije, hloroplasti se formiraju u nukleolu). Kombinacija podjedinica u cijeli ribozom se događa u citoplazmi, obično tokom biosinteze proteina.

Funkcija ribozoma: sklapanje polipeptidnog lanca (sinteza proteina).

Slobodni ribozomi, poliribozomi, njihova veza sa drugim strukturnim komponentama ćelije.

Postoje pojedinačni ribozomi i složeni ribozomi (polizomi). Ribosomi se mogu slobodno nalaziti u hijaloplazmi i biti povezani sa membranama endoplazmatskog retikuluma. Slobodni ribozomi formiraju proteine uglavnom za sopstvene potrebe ćelije. Vezani ribozomi obezbeđuju sintezu proteina „za izvoz“.

11) Centriole - struktura, funkcije u interfazi i tokom ćelijske deobe. Mikrotubule, mikrofibrile i mikrofilamenti, njihov hemijski sastav i funkcionalne karakteristike.

Struktura: Kod nekih objekata bilo je moguće uočiti centriole, obično locirane u parovima (diplozom), okružene zonom svjetlije citoplazme, iz koje se radijalno protežu tanke fibrile (centrosfera). Zbirka centriola i centrosfere naziva se ćelijski centar.

Najčešće, par centriola leži u blizini jezgra. Svaki centriol je izgrađen od cilindričnih elemenata (mikrotubula) nastalih kao rezultat polimerizacije proteina tubulina. Devet trojki mikrotubula raspoređeno je u krug.

Funkcije Centriole učestvuju u formiranju citoplazmatskih mikrotubula tokom ćelijske deobe i u regulaciji formiranja mitotičkog vretena. U ćelijama viših biljaka i većine gljiva nema centriola, a mitotičko vreteno se tamo formira na drugačiji način. Osim toga, naučnici vjeruju da enzimi ćelijskog centra učestvuju u procesu pomjeranja kćeri hromozoma na različite polove u anafazi mitoze.

Razvojni ciklus Tipično, centriol se udvostručuje jednom tokom ćelijskog ciklusa. Pored svake polovine „majčinskog“ centriola izgrađen je „ćerki“ cilindar; To se, po pravilu, dešava tokom S-perioda interfaze. U profazi mitoze, dva centriola se kreću prema polovima ćelije i formiraju dva centrosoma. Centrosomi, zauzvrat, služe kao COMMT (centri za organizaciju mikrotubula) diobenog vretena. Međutim, postoje mnoga odstupanja od ove opće sheme. U mnogim ćelijama, centrioli se dupliciraju mnogo puta tokom jednog ćelijskog ciklusa. Tokom sazrijevanja jaja kod velike većine životinja, centriole su uništene (dok su mnogi proteini koji čine centrosome još uvijek prisutni u ćeliji). U toku formiranja sperme, naprotiv, centrosom degradira; jedan od centriola se pretvara u bazalno tijelo flageluma, a drugi ostaje netaknut. Međutim, kod miševa i drugih glodara (za razliku od drugih proučavanih sisara), kao i kod puževa, oba centriola sperme su degradirana. Nakon oplodnje, novi centrioli nastaju u zigoti ili zbog umnožavanja centriola koje doprinosi spermatozoid, ili zbog ponovnog stvaranja.

mikrotubule.- Glavne funkcije mikrotubula su strukturne i potporne funkcije. Postoje strukture u kojima citoskelet formiraju mikrotubule, na primjer, trombociti. Osim toga, mikrotubule se povezuju s MAP proteinima i mogu sudjelovati u mnogim važnim funkcijama u ćeliji. MAP proteini su u stanju da regulišu sastavljanje i demontažu mikrotubula,

struktura Mikrotubuli se sastoje od proteina tubulina i povezanih proteina. Molekul tubulina je heterodimer koji se sastoji od dvije različite podjedinice: od i koji nakon asocijacije formiraju sam protein tubulina, koji je u početku polariziran. Tokom polimerizacije, molekuli tubulina se kombinuju na takav način da jedan protein se povezuje sa podjedinicom sledećeg proteina, itd. Posljedično, pojedinačni protofibrili nastaju kao polarni filamenti, pa je shodno tome cijela mikrotubula također polarna struktura, koja ima brzo rastući plus kraj i polako rastući minus kraj.

Mikrofibrile, ili intermedijerni filamenti, su tanki (10 nm) negranasti filamenti, lokalizovani prvenstveno u kortikalnom (submembranskom) sloju citoplazme. Sastoje se od proteina, ali su različiti u različitim ćelijama (u epitelnim keratinskim ćelijama, u vimentin fibroblastima, u ćelijama mišića desmina i dr.). Funkcionalna uloga mikrofibrila je da, zajedno sa mikrotubulama, učestvuju u formiranju ćelijskog okvira, vršeći potpornu funkciju. U nekim ćelijama (epidermociti kože) mikrofibrile se spajaju u snopove i formiraju tonofibrile, koji se smatraju posebnim organelama koje imaju pomoćnu ulogu.

Mikrofilamenti su još tanje filamentne strukture (5-7 nm), koje se sastoje od kontraktilnih proteina (aktin, miozin, tropomiozin), koji nisu isti u različitim ćelijama. Lokalizirani su pretežno u kortikalnom sloju citoplazme. Zajedno, mikrofilamenti čine kontraktilni aparat ćelije, omogućavajući različite vrste pokreta:

kretanje organela;
hijaloplazmatski protok;
promjena površine ćelije;
formiranje pseudopodija i kretanje ćelija.

), sastoje se od velike i male podjedinice.

Shema sinteze ribosoma u eukariotskim stanicama.
1. Sinteza mRNA za ribosomske proteine pomoću RNA polimeraze II. 2. Izvoz mRNA iz jezgra. 3. Prepoznavanje mRNA od strane ribosoma i 4. sinteza ribosomskih proteina. 5. Sinteza prekursora rRNA (45S - prekursora) pomoću RNA polimeraze I. 6. Sinteza 5S rRNA pomoću RNA polimeraze III. 7. Sastavljanje velike ribonukleoproteinske čestice, uključujući prekursor 45S, ribozomske proteine uvezene iz citoplazme, kao i posebne nukleolarne proteine i RNK koji učestvuju u sazrevanju ribosomskih subčestica. 8. Spajanje 5S rRNA, sečenje prekursora i odvajanje male ribosomske podjedinice. 9. Sazrevanje velike subčestice, oslobađanje nukleolarnih proteina i RNK. 10. Oslobađanje ribosomskih subčestica iz jezgra. 11. Uključivanje u emitovanje.

Ribosomi su nukleoprotein, u kojem je omjer RNK/protein 1:1 kod viših životinja i 60-65:35-40 kod bakterija. Ribosomalna RNK čini oko 70% ukupne RNK u ćeliji. Eukariotski ribozomi sadrže četiri rRNA molekula, od kojih se 18S, 5.8S i 28S rRNA sintetiziraju u nukleolu pomoću RNA polimeraze I kao jednog prekursora (45S), koji se zatim modificira i reže. 5S rRNA se sintetiziraju pomoću RNA polimeraze III u drugom dijelu genoma i ne zahtijevaju dodatne modifikacije. Gotovo sva rRNA je u obliku magnezijeve soli, koja je neophodna za održavanje strukture; Kada se ioni magnezija uklone, ribosom prolazi kroz disocijaciju na podjedinice.

Velika podjedinica RNA

RNK visoke molekularne težine koja čini strukturnu osnovu velike podjedinice ribosoma označena je kao 23S rRNA (u slučaju bakterijskih ribozoma) ili 23S slična rRNA (u drugim slučajevima). Bakterijska 23S rRNA, kao i 16S rRNA, je jedan kovalentno kontinuirani poliribonukleotidni lanac. Istovremeno, rRNA slična 23S citoplazmatskih ribozoma eukariota sastoji se od dva čvrsto povezana poliribonukleotidna lanca - 28S i 5.8S rRNA (5.8S rRNA je strukturni ekvivalent 5'-terminalnog segmenta ~160-ti3de-terminalnog nuklea za koji se ispostavilo da je “odcijepljen” u obliku kovalentno izoliranog fragmenta). 23S slična rRNA ribozoma biljnih plastidnih ribozoma također se sastoji od dva čvrsto povezana poliribonukleotidna lanca i sadrži 4,5S rRNA, strukturni ekvivalent 3′-terminalnog segmenta 23S rRNA. Poznati su slučajevi još dublje fragmentacije RNK, primjer toga je rRNA slična 23S citoplazmatskih ribozoma nekih protista. Da, da Crithidia fasciculata sastoji se od 7 zasebnih fragmenata, i Euglena gracilis- od 14.

Uz gore spomenutu 23S(-sličnu) rRNA, velika podjedinica obično sadrži i RNK relativno niske molekularne težine - takozvanu 5S rRNA. Za razliku od gore pomenutih 5.8S i 4.5S rRNA, 5S rRNA je manje čvrsto povezana sa 23S(-sličnom) rRNA, transkribuje se sa posebnog gena i stoga se ne može smatrati cijepanim fragmentom rRNA visokog polimera. 5S rRNA dio je velike podjedinice citoplazmatskih ribozoma svih prokariota i eukariota, ali, po svemu sudeći, nije bitna komponenta nijednog funkcionalnog ribozoma, budući da 5S rRNA nema u mitohondrijalnim ribosomima sisara (tzv. "miniribosomi").

Broj nukleotidnih jedinica, kao i konstante sedimentacije, za uzorke 23S i 23S slične rRNA iz različitih izvora mogu značajno varirati. Na primjer, 23S rRNA Escherichia coli sastoji se od 2904 nukleotidnih ostataka, citoplazmatske 26S rRNA Saccharomyces cerevisiae- od 3392, mitohondrijska 26S rRNA Saccharomyces cerevisiae- od 3273, citoplazmatska 28S rRNA Homo sapiens- od 5025. Velike podjedinice mitohondrijalnih ribozoma sisara sadrže relativno kratke rRNK slične 23S - samo 1560-1590 nukleotidnih ostataka. Molekul 5.8S rRNA kompleksa 28S 5.8S rRNA, karakterističan za citoplazmatske eukariotske ribozome, dug je oko 160 nukleotidnih ostataka. Dužina 5S rRNA je prilično konzervativna i iznosi 115-125 nukleotidnih ostataka.

Ribosomalni proteini

Pored rRNA, ribosom takođe sadrži oko 50 (prokariotski ribozomi) ili 80 (citoplazmatski ribozomi eukariota) različitih proteina. Gotovo svaki od ovih proteina je predstavljen samo jednom kopijom po ribosomu. Dominiraju umjereno bazični proteini. Većina ribosomskih proteina je evolucijski očuvana, a mnogi ribosomski proteini iz različitih izvora mogu se klasificirati kao homolozi, što je uzeto u obzir u modernoj univerzalnoj nomenklaturi ribosomskih proteina. Ribosom je 30-50% proteina.

Komponente niske molekularne težine

Osim biopolimera (RNA i proteina), ribosomi sadrže i neke niskomolekularne komponente. To su molekule vode, joni metala (uglavnom Mg 2+ - do 2% suhe težine ribosoma), di- i poliamini (kao što su putrescin, kadaverin, spermidin, spermin - mogu činiti do 2,5% suva težina ribozoma).

Mehanizam prevođenja

Kanadski biohemičari Konstantin Bokov i Sergei Steinberg sa Univerziteta u Montrealu 2009. godine proučavali su tercijarnu strukturu ribosomalne RNK bakterija. Escherichia coli, napravio razumnu pretpostavku da su ribozomi mogli nastati kao rezultat postupne evolucije od vrlo jednostavne male molekule RNK - "protoribozoma", sposobnog da katalizira reakciju spajanja dvije aminokiseline. Svi ostali strukturni blokovi ribosoma su uzastopno dodavani protoribozomu, bez narušavanja njegove strukture i postepenog povećanja efikasnosti njegovog rada.

Bilješke

, With. 109.
, With. 120-121.
, With. 110.
, With. 110-111.
, With. 133-134.
, With. 136-137.
, With. 84-85.
, With. 84.
Sievers A., Beringer M., Rodnina M.V., Wolfenden R. Ribosom kao entropijska zamka. (engleski) // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2004. - 25. maj (sv. 101, br. 21). - P. 7897-7901. - DOI:10.1073/pnas.0402488101. - PMID 15141076.[ispraviti]

Proučavanje osnovnih procesa koji podržavaju postojanje organskog života odvija se u različitim pravcima. Lavovski dio istraživanja otpada na molekularnu biologiju i mikrobiologiju. Kao što je već jasno, zdravlje i život višećelijskih kompleksnih organizama u velikoj mjeri ovisi o operacijama koje se odvijaju unutar stanica. Proučavanje intracelularnih metamorfoza je radno intenzivan zadatak, budući da stanica višećelijskog eukariota ne može živjeti život zasebnog organizma. Život eukariota proučava se, između ostalog, na osnovu saznanja o protozoama i bakterijama. Dakle, ribosomi najjednostavnijih bakterija su po strukturi i funkciji vrlo slični nuklearnim stanicama.

Proučavajući ribozome u bakterijama, osoba stječe ne samo važna znanja o složenom procesu sinteze proteina iz aminokiselina u organskoj ćeliji, već dobiva i alate u borbi protiv mnogih bolesti. Upravo ribosomski nukleoproteini bakterija daju informacije o mehanizmima djelovanja antibiotika na patogene mikroorganizme (viruse, bakterije itd.).

U bakterijskoj ćeliji ribosom funkcionira kao tvorac proteinskih molekula. Njegova struktura određuje složeni proces biosinteze.

Suština rada nukleoproteina je u tome da se uz njegovu pomoć proizvode kompleksni polipeptidni spojevi na bazi glasničke RNK, koristeći prijenosnu RNK, bez koje bakterijska stanica ne može nastaviti postojati.

Messenger i transfer RNA nisu dio ribozoma, već se nalaze u citoplazmi bakterijske stanice.

Dakle, tri ćelijske strukture učestvuju u sintezi proteina:

matrica;
transfer RNA;
ribozom.

Metode proučavanja

Moderne biološke laboratorije imaju široke mogućnosti za proučavanje ćelija i njihovih organela.

U poređenju sa ribozomima eukariota, ove organele kod prokariota su veoma male. Iako su u drugim aspektima ove komponente stanica i bakterija i eukariota vrlo slične. Oni se također sastoje od dvije podčestice, a sam proces sinteze proteina ima mnogo sličnih mehanizama.

Zbog činjenice da ribosomski nukleoproteini predstavljaju jednu od najzanimljivijih strukturnih jedinica ćelije za čovjeka, danas postoji dovoljno metoda za identifikaciju obrazaca strukture i funkcioniranja ove organele.

Jedna od najčešće korištenih metoda za identifikaciju nukleoproteina u bakterijama je ribosomsko profiliranje.

Ova metoda se izvodi na sljedeći način:

Uništavanje bakterijske ćelije mehaničkim djelovanjem na nju. Hemijske reakcije u ovom slučaju će iskriviti sliku.
Uništavanje molekula RNK koji nisu dio ribozoma.
Uklanjanje svih polipeptidnih ostataka iz onih proizvoda koji su dobijeni kao rezultat uništenja.
Reverzna konverzija RNK u DNK.
Čitanje sekvenci aminokiselina.

Samo sekvenciranje se može implementirati pomoću nekoliko metoda, posebno dvije najčešće.

Edmanova metoda

Jedan od prvih razvijenih. Suština ove metode je da se peptid (protein) tretira određenim reagensima, što rezultira eliminacijom aminokiseline koja čini protein.

Sangerova metoda

Najsavremenija metoda. Na osnovu upotrebe sintetičkog oligonukleotida (oligonukleotidi se sastoje od više od dvije nukleinske kiseline).

Korištena metoda omogućava identifikaciju svih, čak i najmanjih dijelova RNK koji se proučava. Dobijajući potpune informacije o aminokiselinama, istraživači su u mogućnosti da rekonstruišu najvažnije operativne aspekte biosinteze.

Ova informacija je od velike važnosti za proučavanje reakcije bakterija na antibiotike.

Struktura

Trenutno znanost ima uvjerljivu količinu empirijski provjerenih informacija o strukturi ribozoma kod bakterija i eukariota.

Ovo je makromolekularni kompleks koji se sastoji od dvije podčestice različitih veličina:

mala podčestica;
velika podčestica.

Mali ribosom se sastoji od jedne ribosomske RNK i tri tuceta različitih proteina. Glavna funkcija male podjedinice je da veže nukleoprotein za glasničku RNK (mRNA).

Tokom čitavog procesa inicijacije i elongacije (vezivanje monomera na lanac makromolekula), mala podčestica drži mRNA. Osim toga, osigurava prolaz matriksa kroz nukleoproteoid.

Dakle, mala podčestica obavlja genetsku funkciju dekodiranja informacija.

Velika podčestica sadrži 3 ribosomske RNK i oko 50 proteinskih jedinjenja. Velika podčestica ne dolazi u kontakt sa matriksom, odgovorna je za nastanak hemijskih procesa u nukleoproteinima tokom formiranja polipeptidnih veza u prevedenom polipeptidu.

Proces emitovanja

Proces sinteze proteina (i kod bakterija i kod eukariota) ima sljedeći ciklus:

inicijacija;
izduženje;
raskid.

Inicijacija

Inicijacija počinje kada se glasnička RNK veže na malu ribosomalnu podjedinicu.

Ako ribosomalna makromolekula prepozna troslovni kodon koji se nalazi na mRNA, tada se dodaje tRNA antikodon.

Izduženje

Dodavanje aminokiselina koje donosi tRNA i kretanje ribozoma duž matriksa sa oslobađanjem tRNA molekula.

Kretanje duž mRNA se nastavlja sve dok ne dođe do stop kodona, koji je prisutan u svim šablonima.

Raskid

Novoformirani protein, koji se sastoji od prevedenih aminokiselina, se odvaja.

U nekim slučajevima, završetak translacije novoformiranog proteina je praćen dezintegracijom (disocijacijom) ribozoma.

Razlike u sintezi proteina u eukariotskim stanicama

Unatoč činjenici da se eukariotski ribozomi sastoje od istih strukturnih dijelova kao u bakterijskim stanicama, sinteza eukariotskih polipeptida ima svoje karakteristike:

Razlike u mehanizmu inicijacije (prepoznavanje kodona i selekcija antikodona).
Razlike u fazi raskida. Kod eukariota, u nekim slučajevima, nakon što je sinteza proteina završena i formiran novi molekul, ovaj se molekul ne odvaja, već počinje iznova.

Antibiotici

Izloženost bakterija antibioticima ima najštetniji učinak na funkcionisanje ribozoma. Antigeni sadržani u antibioticima inhibiraju sve faze translacije proteina, zbog čega se protein ne može normalno sintetizirati, zaustavljaju se svi metabolički procesi u ćeliji, kao i procesi povezani s rastom i reprodukcijom organizma.

Ribosom je elementarna ćelijska mašina za sintezu bilo kojeg ćelijskog proteina. Svi su izgrađeni na isti način u ćeliji, imaju isti molekularni sastav, obavljaju istu funkciju - sintezu proteina - stoga se mogu smatrati i ćelijskim organelama. Za razliku od drugih organela citoplazme (plastidi, mitohondrije, ćelijski centar, membranski vakuolni sistem, itd.), one su u ćeliji zastupljene u velikom broju: njih 1 x 10 7 nastaje po ćelijskom ciklusu. Stoga je najveći dio ćelijske RNK ribosomalna RNK. Ribosomalna RNK je relativno stabilna, a ribozomi mogu postojati u ćelijama kulture tkiva tokom nekoliko ćelijskih ciklusa. U ćelijama jetre, poluživot ribozoma je 50-120 sati.

Ribozomi su složene ribonukleoproteinske čestice, koje uključuju mnoge molekule pojedinačnih (neponovljenih) proteina i nekoliko molekula RNK. Ribozomi prokariota i eukariota razlikuju se po veličini i molekularnim karakteristikama, iako imaju zajedničke principe organizacije i funkcioniranja. Do danas je struktura ribozoma u potpunosti dešifrovana pomoću analize difrakcije rendgenskih zraka visoke rezolucije.

Kompletan, radni ribosom sastoji se od dvije nejednake podjedinice, koje se lako reverzibilno razdvajaju na veliku i malu podjedinicu. Veličina kompletnog prokariotskog ribozoma je 20 x 17 x 17 nm, eukariotskog - 25 x 20 x 20. Kompletan prokariotski ribozom ima koeficijent sedimentacije 70S i disocira se u dvije podjedinice: 50S i 30S. Kompletan eukariotski ribosom, 80S ribosom, rastavlja se na 60S i 40S podjedinice. Oblik i detaljan obris ribozoma iz raznih organizama i ćelija, uključujući i prokariotske i eukariotske, zapanjujuće su slični, iako se razlikuju u nizu detalja. Mala ribosomska podjedinica je u obliku štapa sa nekoliko malih izbočina (vidi sliku 81), njena dužina je oko 23 nm, a širina 12 nm. Velika podjedinica izgleda kao hemisfera sa tri izbočene izbočine. Kada je povezana u kompletan ribosom 70S, mala podčestica jednim krajem leži na jednoj od izbočina 50S čestice, a drugom u njenom žlijebu. Male podjedinice sadrže jedan RNA molekul, a velike podjedinice sadrže nekoliko: kod prokariota - dvije, a kod eukariota - 3 molekule. Karakteristike molekularnog sastava ribozoma date su u tabeli 9.

Tabela 9. Molekularne karakteristike ribozoma

Dakle, eukariotski ribosom uključuje četiri RNK molekula različite dužine: 28S RNK sadrži 5000 nukleotida, 18SRNA – 2000, 5,8S RNK – 160, 5SRNA – 120. Ribosomske RNK imaju složenu sekundarnu i tercijarnu strukturu kose i formiraju kompleksnu tercijarnu strukturu kose. područja, što dovodi do samopakiranja, samoorganizacije ovih molekula u tijelo složenog oblika. Na primjer, sama molekula 18S RNK u fiziološkim ionskim uvjetima formira česticu u obliku štapa koja određuje oblik male ribosomske podjedinice.

Pod uticajem niskih jonskih sila, posebno kada se uklone joni magnezijuma, guste ribosomske podjedinice se mogu razviti u labave ribonukleoproteinske niti, gde se mogu uočiti klasteri pojedinačnih proteina, ali ne postoje pravilne strukture, kao što su nukleosomi, jer ne postoje grupe sličnih proteina: u ribosomu je svih 80 proteina različito.

Za formiranje ribozoma neophodno je prisustvo četiri tipa ribosomske RNK u ekvimolarnim omjerima i prisustvo svih ribosomskih proteina. Sastavljanje ribosoma može se dogoditi spontano in vitro, ako se proteini uzastopno dodaju RNK u određenom nizu.

Stoga, biosinteza ribozoma zahtijeva sintezu mnogih posebnih ribosomalnih proteina i 4 tipa ribosomske RNK. Gdje se ta RNK sintetiše, koliko gena, gdje su ti geni lokalizirani, kako su organizirani unutar DNK hromozoma – sva su ova pitanja posljednjih decenija uspješno rješavana proučavanjem strukture i funkcije jezgrica.

Struktura i funkcije ribozoma su neophodne da bi svaka moderna osoba znala. Funkcionisanje ćelije u živom organizmu je složen proces koji se nastavlja tokom celog života organizma.

Ribosomi su ćelijske organele koje učestvuju u složenom ćelijskom mehanizmu prevođenja genetskog koda u lance aminokiselina. Dugi lanci aminokiselina su povezani zajedno da formiraju proteine koji obavljaju različite funkcije. Dijagram strukture ribozoma prikazan je na donjoj slici.

Koju funkciju obavljaju ribozomi?

Svrha opisane organele u bilo kojoj ćeliji je da izvrši sintezu proteina. Proteine koriste gotovo sve stanice:

kao katalizatori - ubrzavaju vrijeme reakcije;
kao vlakna - pružaju stabilnost ćelija;
mnogi proteini imaju individualne zadatke.

Glavno skladište informacija u ćelijama je molekul deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Poseban enzim, RNA polimeraza, veže se za molekulu DNK i stvara "zrcalnu kopiju" - šablonsku ribonukleinsku kiselinu (mRNA), koja se slobodno kreće iz jezgra u citoplazmu ćelije.

Lanac ribonukleinske kiseline se obrađuje po izlasku iz jezgra; regioni RNK koji ne kodiraju proteine se uklanjaju; mRNA se koristi za dalju sintezu proteina.

Svaka mRNA se sastoji od 4 različite nukleinske kiseline, čiji tripleti čine kodone. Svaki kodon specificira određenu aminokiselinu. U tijelu svih živih bića na Zemlji nalazi se 20 aminokiselina. Kodoni koji se koriste za specifikaciju aminokiselina su gotovo univerzalni.

Kodon koji pokreće sve proteine je "AUG", sekvenca nukleinskih baza:

adenin;
uracil;
guanin

Posebna molekula RNK opskrbljuje aminokiseline za sintezu - transfer RNA ili tRNA. tRNA koja nosi odgovarajuću aminokiselinu približava se aktivnom kodonu i povezuje se s njim. Sa proteinom u izgradnji formira se peptidna veza nove aminokiseline.

Gdje nastaju ribozomi?

Sastavni dijelovi organele formiraju se u nukleolu. Dvije podjedinice se spajaju kako bi započele kemijski proces sinteze proteina iz mRNA lanca. Ribosom djeluje kao katalizator, formirajući peptidne veze između aminokiselina. Korištena tRNA se vraća nazad u citosol, gdje se kasnije može vezati za drugu aminokiselinu.

Organela će doći do stop kodona mRNA (UGA, UAG i UAA), zaustavljajući proces sinteze. Posebni proteini (faktori terminacije) će prekinuti lanac aminokiselina, odvajajući ga od posljednje tRNA - formiranje proteina će se završiti.

Različiti proteini zahtijevaju određene modifikacije i transport do određenih područja ćelije prije nego što mogu funkcionirati. Ribosom vezan za endoplazmatski retikulum stavit će novoformirani protein unutra, on će biti podvrgnut daljnjim modifikacijama i bit će pravilno savijen. Ostali proteini se formiraju direktno u citosolu, gdje djeluju kao katalizator za različite reakcije.

Ribosomi stvaraju proteine koji su potrebni ćelijama, čineći oko 20 posto sastava ćelije. U jednoj ćeliji postoji oko 10.000 različitih proteina, od kojih svaki ima otprilike milion kopija.

Ribosom efikasno i brzo učestvuje u sintezi, dodajući 3-5 aminokiselina proteinskom lancu u sekundi. Kratki proteini koji sadrže nekoliko stotina aminokiselina mogu se sintetizirati za nekoliko minuta.

Sastav i struktura ribozoma

Ribosomi imaju sličnu strukturu u ćelijama svih organizama na Zemlji i neophodni su u sintezi proteina. Rano u evoluciji različitih oblika života, ribosom je prihvaćen kao univerzalno sredstvo za prevođenje RNK u proteine. Ove organele se neznatno razlikuju u različitim organizmima.

Opisane organele sastoje se od velike i male podjedinice smještene oko molekula mRNA. Svaka podjedinica je kombinacija proteina i RNK koja se naziva ribosomalna RNK (rRNA).

Dužina rRNA u različitim lancima je različita. rRNA je okružena proteinima koji čine ribozom. rRNA drži mRNA i tRNA u organeli i djeluje kao katalizator za ubrzavanje stvaranja peptidnih veza između aminokiselina.

Ribosomi se mjere u Svedbergovim jedinicama, što je koliko dugo je potrebno molekulu da se istaloži iz otopine u centrifugi. Što je broj veći, to je veći molekul.

Razlike između prokariotskih i eukariotskih ribozoma prikazane su u tabeli.

Ribosomi su odgovorni za proces sinteze proteina – motoričke snage tijela i jedan su od ključnih organela žive ćelije, zastupljen u svoj raznolikosti živih bića na Zemlji.