РИБОСОМИ: КАРАКТЕРИСТИКЕ, ВРСТЕ, СТРУКТУРА, ФУНКЦИЈЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

У рибозоми су најраспрострањенији ћелијских органела и учествују у синтези протеина. Они нису окружени мембраном и састоје се од две врсте подјединица: велика и мала, по правилу велика подјединица је скоро дупло мања.

Прокариотска лоза поседује 70С рибосома састављених од велике 50С и мале 30С подјединице. Исто тако, рибосоми еукариотске лозе састоје се од велике 60С и мале подјединице 40С.

Рибосом је аналоган покретној фабрици, која је способна да чита РНА из мессенгер-а, претвара га у аминокиселине и повезује их пептидним везама.

Рибосоми су еквивалентни готово 10% укупних протеина бактерије и више од 80% укупне количине РНА. У случају еукариота, они нису тако обилни у односу на остале протеине, али њихов број је већи.

1950. године, истраживач Георге Паладе први је визуализовао рибосоме и ово откриће је добило Нобелову награду за физиологију или медицину.

Опште карактеристике

Рибосоми су суштинске компоненте свих ћелија и везани су за синтезу протеина. Велике су величине, тако да се могу визуелизовати само под светлошћу електронског микроскопа.

Рибосоми се налазе у цитоплазми ћелије, усидрени у груби ендоплазматски ретикулум - рибосоми му дају такав изглед "набора" и у неким органелама, попут митохондрија и хлоропласта.

Рибосоми везани за мембрану одговорни су за синтезу протеина који ће се уметнути у плазма мембрану или послати у спољну страну ћелије.

Слободни рибосоми, који нису повезани са било којом структуром у цитоплазми, синтетишу протеине чија је одредишта унутар ћелије. Најзад, митохондријски рибосоми синтетишу протеине за употребу у митохондријама.

На исти начин, неколико рибосома може да се придружи и формира „полирибосоме“, формирајући ланац спојен на мессенгер РНА, синтетишући исти протеин, више пута и истовремено

Све су састављене од две подјединице: једна се зове велика или већа, а друга мала или мања.

Неки аутори сматрају да су рибосоми немембрански органели, пошто немају ове липидне структуре, мада их други истраживачи не сматрају органелама.

Структура

Рибосоми су мале ћелијске структуре (од 29 до 32 нм, зависно од групе организма), заобљене и густе, састављене од рибосомалне РНК и протеинских молекула, које су повезане једна са другом.

Рибосоми који се највише проучавају су они еубактерије, археје и еукариота. У првој линији рибосоми су једноставнији и мањи. Еукариотски рибосоми су са своје стране сложенији и већи. У археама су рибосоми у одређеном погледу сличнији обе групе.

Рибосоми краљежњака и ангиосперма (цвјетнице) су посебно сложени.

Свака рибосомална подјединица састоји се пре свега од рибосомалне РНА и широког спектра протеина. Велика подјединица може бити састављена од малих молекула РНА поред рибосомалне РНА.

Протеини се спајају са рибосомалном РНК у одређеним регионима, по налогу. Унутар рибосома може се разликовати неколико активних места, попут каталитичких зона.

Рибосомална РНА је од пресудног значаја за ћелију и то се може видети у њеном редоследу, који је током еволуције био практично непромењен, одражавајући високе селективне притиске против било какве промене.

Рибосоме функције

Рибосоми су одговорни за посредовање процеса синтезе протеина у ћелијама свих организама, као универзална биолошка машинерија.

Рибосоми - заједно са РНА за пренос и РНА за преносник - успевају да декодирају ДНК поруку и интерпретирају је у низ аминокиселина које ће формирати све протеине у организму, у процесу који се зове превођење.

У светлу биологије, превод речи односи се на промену "језика" из нуклеотидних троструких у аминокиселине.

Ове структуре су централни део превођења, где се одвија већина реакција, попут формирања пептидних веза и ослобађања новог протеина.

Превод протеина

Процес стварања протеина започиње сједињењем између месна РНА и рибосома. Гласник путује кроз ову структуру на одређеном крају који се зове „кодон иницијатора ланца“.

Док месначка РНА пролази кроз рибосом, формира се молекула протеина, јер је рибосом способан да протумачи поруку кодирану у гласнику.

Ова порука је кодирана у нуклеотидне троструке, а свака три база указује на одређену аминокиселину. На пример, ако месна РНА има редослед: АУГ АУУ ЦУУ УУГ ГЦУ, формирани пептид ће се састојати од аминокиселина: метионина, изолеуцина, леуцина, леуцина и аланина.

Овај пример показује „дегенерирање“ генетског кода, пошто више од једног кодона - у овом случају ЦУУ и УУГ - кодира исту врсту аминокиселина. Када рибосом открије стоп кодон у мессенгер РНА, превод се завршава.

Рибосом има место А и место П. П место држи пептидил-тРНА, а аминоацил-тРНА улази у А место.

Пренос РНА

Преносне РНК су одговорне за транспорт аминокиселина до рибосома и имају низ који је комплементаран триплету. Постоји трансферна РНА за сваку од 20 аминокиселина које чине протеине.

Хемијски кораци синтезе протеина

Процес започиње активацијом сваке аминокиселине везањем АТП-а у аденосино-монофосфатном комплексу, ослобађајући високоенергетске фосфате.

Претходни корак резултира да се аминокиселина са вишком енергије и везивање догоди са њеном одговарајућом РНА за пренос, да би се формирао аминокиселинско-тРНА комплекс. Овде долази до ослобађања аденозин монофосфата.

У рибосому, трансферна РНА задовољава се РНА гласника. У овој фази, секвенца трансферне или антикодонске РНА хибридизира се с кодоном или тројком мессенгер РНА. Ово доводи до усклађивања аминокиселине са њеним правилним редоследом.

Ензим пептидил трансфераза је одговоран за катализирање стварања пептидних веза које вежу аминокиселине. Овај процес троши велике количине енергије, јер захтијева стварање четири високоенергетске везе за сваку аминокиселину која је везана у ланцу.

Реакција уклања хидрокси радикал на ЦООХ крају амино киселине и уклања атом водоника на НХ ₂ краја друге аминокиселине. Реактивне регије две аминокиселине се спајају и стварају пептидну везу.

Рибосоми и антибиотици

Како је синтеза протеина суштински догађај за бактерије, одређени антибиотици циљају рибосоме и различите фазе процеса превођења.

На пример, стрептомицин се везује за малу подјединицу како би ометао процес превођења, узрокујући грешке у читању РНА поруке.

Остали антибиотици, као што су неомицини и гентамицини, такође могу узроковати грешке у превођењу, спајајући се са малом подјединицом.

Врсте рибосома

Рибосоми у прокариотима

Бактерије, попут Е. цоли, поседују више од 15.000 рибосома (у пропорцијама то је готово четвртина суве тежине бактеријске ћелије).

Рибосоми у бактеријама имају пречник од око 18 нм и чине их 65% рибосомалне РНА и само 35% протеина различитих величина, између 6.000 и 75.000 кДа.

Велика подјединица се зове 50С, а мала 30С, која се комбинује да би формирала структуру од 70С са молекулском масом 2,5 × 106 ⁶ кДа.

Подјединица 30С је издуженог облика и није симетрична, док је 50С дебљина и краћа.

Мала подјединица Е. цоли састоји се од 16С рибосомалних РНА (1542 базе) и 21 протеина, а велика подјединица садржи 23С рибосомалних РНА (2904 базе), 5С (1542 базе) и 31 протеина. Протеини који их сачињавају су основни и број се разликује у зависности од структуре.

Молеболи рибосомалне РНК, заједно са протеинима, груписани су у секундарну структуру сличну осталим типовима РНА.

Рибосоми у еукариотама

Рибосоми у еукариотама (80С) су већи, са већим садржајем РНА и протеина. РНК су дуже и називају се 18С и 28С. Као и код прокариота, саставом рибосома доминира рибосомална РНА.

У ових организама, рибозома има молекулску масу од 4,2 × 10 ⁶ кДа и разлаже се у 40С и 60С подјединицу.

Подјединица 40С садржи једну РНА молекулу, 18С (1874 базе) и око 33 протеина. Слично томе, подјединица 60С садржи РНА 28С (4718 база), 5.8С (160 база) и 5С (120 база). Поред тога, састоји се од основних протеина и киселих протеина.

Рибосоми у археама

Археје су група микроскопских организама који подсећају на бактерије, али се разликују у толико карактеристикама да чине засебан домен. Живе у различитим окружењима и способни су да колонизују екстремна окружења.

Врсте рибосома које налазимо у археама сличне су рибосомима еукариотских организама, мада имају и одређене карактеристике бактеријских рибосома.

Има три врсте рибосомалних РНА молекула: 16С, 23С и 5С, спојених са 50 или 70 протеина, у зависности од врсте испитивања. По величини, архејски рибосоми су ближи бактеријским (70С са две подјединице 30С и 50С), али по својој примарној структури ближи су еукариотима.

Како археје обитавају у окружењу са високим температурама и високим концентрацијама соли, њихови рибосоми су врло отпорни.

Коефицијент седиментације

С или Сведбергс, односи се на коефицијент седиментације честице. Изражава однос између константне брзине седиментације и примењеног убрзања. Ова мера има димензије времена.

Имајте на уму да Сведбергови нису адитиви, јер узимају у обзир масу и облик честице. Из тог разлога, у бактеријама рибосом састављен од 50С и 30С подјединица не садржи 80С, исто тако подјединице 40С и 60С не формирају 90С рибосом.

Синтеза рибосома

Сва ћелијска машина неопходна за синтезу рибосома налази се у нуклеолу, густом делу језгра који није окружен мембранским структурама.

Нуклеолус је променљиве структуре у зависности од врсте ћелије: велик је и упадљив у ћелијама са високим потребама протеина и готово неприметно подручје у ћелијама које синтетишу мало протеина.

Прерада рибосомалне РНК одвија се у овом подручју, гдје се спаја са рибосомалним протеинима и ствара зрнат продукт кондензације, који су незреле подјединице које формирају функционалне рибосоме.

Подјединице се транспортирају изван језгра - кроз нуклеарне поре - до цитоплазме, где се састављају у зреле рибосоме који могу започети синтезу протеина.

Рибосомални РНА гени

У људи се гени који кодирају рибосомалну РНК налазе на пет специфичних парова хромозома: 13, 14, 15, 21 и 22. Будући да ћелијама треба велики број рибосома, гени се понављају неколико пута на тим хромозомима .

Нуклеолусни гени кодирају за 5.8С, 18С и 28С рибосомалну РНК и транскрибирају се РНА полимеразом у транскрипт прекурсора од 45С. 5С рибосомална РНА се не синтетише у нуклеолусу.

Порекло и еволуција

Модерни рибосоми морају да су се појавили у време ЛУЦА, последњег универзалног заједничког претка, вероватно у хипотетичком свету РНА. Предлаже се да су трансферне РНК биле фундаменталне за еволуцију рибосома.

Ова структура може настати као комплекс са самопоновним функцијама које су касније стекле функције за синтезу аминокиселина. Једна од најистакнутијих карактеристика РНА је његова способност да катализује сопствену репликацију.

Референце

1. Берг ЈМ, Тимоцзко ЈЛ, Стриер Л. (2002). Биохемија. 5. издање Нев Иорк: ВХ Фрееман. Одељак 29.3, Рибосом је честица рибонуклеопротеина (70С) начињена од мале (30С) и велике (50С) подјединице. Доступно на: нцби.нлм.них.гов
2. Цуртис, Х. и Сцхнек, А. (2006). Позив на биологију. Панамерицан Медицал Ед.
3. Фок, ГЕ (2010). Порекло и еволуција рибосома. Перспективе Цолд Спринг Харбор из биологије, 2 (9), а003483.
4. Халл, ЈЕ (2015). Гуитон и Халл уџбеник е-књиге медицинске физиологије. Елсевиер Хеалтх Сциенцес.
5. Левин, Б. (1993). Гени Том 1. Реверте.
6. Лодисх, Х. (2005). Ћелијска и молекуларна биологија. Панамерицан Медицал Ед.
7. Рамакрисхнан, В. (2002). Рибосомска структура и механизам превођења. Целл, 108 (4), 557-572.
8. Тортора, ГЈ, Функе, БР, & Цасе, ЦЛ (2007). Увод у микробиологију. Панамерицан Медицал Ед.
9. Вилсон, ДН, и Цате, ЈХД (2012). Структура и функција еукариотског рибосома. Перспективе Цолд Спринг Харбор из биологије, 4 (5), а011536.