Riboszómák jellemzői, típusai, szerkezete, funkciói



az riboszómák ezek a leggyakoribb celluláris organellák, és részt vesznek a fehérjék szintézisében. Ezeket nem veszi körül a membrán, és két alegységtípus alkotja: egy nagy és egy kis, általában a nagy alegység majdnem kétszerese a kis.

A prokarióta vonalnak 70S riboszómája van, amely egy nagy 50S alegységből és egy kis 30S-ből áll. Hasonlóképpen, az eukarióta vonal riboszómái egy nagy 60S alegységből és egy kis 40S alegységből állnak..

A riboszóma analóg a mozgó gyárral, amely képes a hírvivő RNS-jének olvasására, aminosavakká való átalakítására és peptidkötésekkel való kötődésre.

A riboszómák a baktériumok teljes fehérjéjének közel 10% -át, és a teljes RNS-mennyiség 80% -át teszik ki. Az eukarióták esetében más fehérjék vonatkozásában nem annyira gazdagok, de számuk nagyobb.

1950-ben George Palade kutató először látta el a riboszómákat, és ez a felfedezés elnyerte a fiziológiai vagy orvostudományi Nobel-díjat.

index

  • 1 Általános jellemzők
  • 2 Szerkezet
  • 3 típus
    • 3.1 Riboszómák Prokariótákban
    • 3.2. Riboszómák az eukariótákban
    • 3.3 Riboszómák Arqueas-ban
    • 3.4 Sedimentációs együttható
  • 4 Funkciók
    • 4.1. A fehérjék fordítása
    • 4.2 RNS átvitele
    • 4.3 A fehérjeszintézis kémiai lépése
    • 4.4 Riboszómák és antibiotikumok
  • 5 A riboszómák szintézise
    • 5.1. Riboszomális RNS-gének
  • 6 Eredet és fejlődés
  • 7 Referenciák

Általános jellemzők

A riboszómák az összes sejt alapvető összetevői, és a fehérjeszintézishez kapcsolódnak. Nagyon kis méretűek, így csak az elektronmikroszkóp fényében lehet megjeleníteni.

A riboszómák a sejt citoplazmájában szabadok, a durva endoplazmatikus retikulumhoz rögzítve - a riboszómák "ráncos" megjelenést adnak, és egyes organellákban, például mitokondriumokban és kloroplasztokban..

A membránokhoz kapcsolt riboszómák felelősek a fehérjék szintéziséért, amelyek a plazmamembránba kerülnek bejuttatásra vagy a sejt külsejére kerülnek..

A szabad riboszómák, amelyek nem kötődnek a citoplazma bármelyik struktúrájához, olyan fehérjéket szintetizálnak, amelyek célpontja a sejt belseje. Végül a mitokondriumok riboszómái szintetizálják a fehérjéket mitokondriális használatra.

Ugyanígy számos riboszómák összekapcsolódhatnak és képezhetik a "poliriboszómákat", amelyek egy hírvivő RNS-hez kapcsolt láncot képeznek, ugyanazon fehérjét többször és egyszerre szintetizálva

Mindegyik két alegységből áll: az egyikből nagy vagy nagyobb, egy másik kicsi vagy kisebb.

Egyes szerzők úgy vélik, hogy a riboszómák nem membrános organellák, mivel ezeknek a lipidszerkezeteknek hiányoznak, bár más kutatók nem tekintik őket organelláknak..

struktúra

A riboszómák kisméretű sejtstruktúrák (29-32 nm, az élőlények csoportjától függően), kerekek és sűrűek, amelyek riboszomális RNS és fehérje molekulákból állnak, amelyek egymáshoz kapcsolódnak.

A legtöbb tanulmányozott riboszóma eubaktériumok, archaea és eukarióták. Az első vonalban a riboszómák egyszerűbbek és kisebbek. Az eukarióta riboszómák viszont bonyolultabbak és nagyobbak. Az archaea-ban a riboszómák bizonyos szempontból jobban hasonlítanak mindkét csoporthoz.

A gerincesek és az angiosperms (virágos növények) riboszómái különösen összetettek.

Mindegyik riboszomális alegység főként riboszomális RNS-ből és sokféle fehérjéből áll. A nagy alegység kis RNS molekulákból állhat, a riboszómális RNS mellett.

A fehérjéket a régiókban a riboszómális RNS-hez kapcsoljuk rendelés után. A riboszómákon belül több aktív hely is differenciálható, például katalitikus zónák.

A riboszómális RNS-nek döntő jelentősége van a sejt számára, és ez látható a szekvenciájában, amely az evolúció során gyakorlatilag változatlan maradt, ami a változástól való nagy szelektív nyomást tükrözi..

típus

Riboszómák Prokariótákban

A baktériumok, mint a E. coli, több mint 15 000 riboszómájuk van (arányban ez a baktériumsejt száraz tömegének közel negyedének felel meg).

A baktériumokban lévő riboszómák átmérője körülbelül 18 nm, és 65% -os riboszomális RNS-ből és csak 35% -a különböző méretű fehérjékből áll, 6 000 és 75 000 kDa között..

A nagy alegységet 50S-nek és a kis 30S-nek nevezik, amely egy 70S-es szerkezetet alkot, amelynek molekulatömege 2,5 × 106 kDa.

A 30S alegység hosszúkás és nem szimmetrikus, míg az 50S vastagabb és rövidebb.

A kis alegysége E. coli 16S riboszomális RNS-ből (1542 bázis) és 21 fehérjéből áll, és a nagy alegységben 23S riboszomális RNS (2904 bázis), 5S (1542 bázis) és 31 fehérje. Az őket alkotó fehérjék alapvetőek, és a szám a szerkezet függvényében változik.

A riboszómális RNS-molekulák a fehérjékkel együtt szekunder struktúrába vannak csoportosítva, hasonlóan a többi RNS-típushoz..

Riboszómák az eukariótákban

Az eukariótákban (80S) lévő riboszómák nagyobbak, nagyobb RNS- és fehérjetartalommal rendelkeznek. Az RNS-ek hosszabbak és 18S és 28S néven ismertek. A prokariótákhoz hasonlóan a riboszómák összetételét a riboszómális RNS dominálja.

Ezekben a szervezetekben a riboszóma molekulatömege 4,2 × 106 kDa és a 40S és 60S alegységre bontható.

A 40S alegység egyetlen RNS molekulát, 18S (1874 bázis) és körülbelül 33 fehérjét tartalmaz. Hasonlóképpen, a 60S alegység tartalmazza a 28S RNS-t (4718 bázis), 5,8S (160 bázis) és 5S-et (120 bázis). Ezenkívül bázikus fehérjékből és savfehérjékből áll.

Riboszómák Arqueas-ban

Az archaea olyan mikroorganizmusok csoportja, amelyek baktériumokhoz hasonlítanak, de olyan sok olyan tulajdonságban különböznek egymástól, amelyek külön domént képeznek. Különböző környezetekben élnek, és képesek extrém környezetek gyarmatosítására.

Az archaea-ban található riboszómák típusai hasonlóak az eukarióta organizmusok riboszómáihoz, bár bakteriális riboszómáknak is vannak bizonyos jellemzői..

Háromféle riboszómális RNS-molekulával rendelkezik: 16S, 23S és 5S, 50 vagy 70 fehérjéhez kapcsolva, a vizsgált fajtól függően. A méret tekintetében az archaea riboszómái közelebb állnak a baktériumokhoz (70S két 30S és 50S alegységgel), de elsődleges struktúrájuk szempontjából közelebb vannak az eukariótákhoz.

Mivel az archaea általában magas hőmérsékletű és magas sókoncentrációjú környezetben lakik, a riboszómák rendkívül ellenállóak.

Sedimentációs együttható

Az S vagy Svedbergek a részecske üledékképződésére utalnak. Az alkalmazott gyorsulás közötti állandó üledési sebesség közötti összefüggést fejezi ki. Ez az intézkedés időméretekkel rendelkezik.

Megjegyezzük, hogy a Svedbergek nem adalékanyagok, mivel figyelembe veszik a részecske tömegét és alakját. Emiatt a baktériumokban az 50S és 30S alegységekből álló riboszóma nem ad 80S-t, a 40S és 60S alegységek nem képeznek 90S riboszómát.

funkciók

A riboszómák felelősek a fehérjeszintézis folyamatának közvetítéséért az összes szervezet sejtjeiben, egy univerzális biológiai gép.

A riboszómák - a transzfer RNS-sel és a hírvivő RNS-sel együtt - képesek a DNS-üzenet dekódolására és aminosavak sorrendjében értelmezni, amelyek egy szervezet fehérjéit alkotják, egy fordítási folyamatban..

A biológia fényében a szófordítás a nukleotid triplettektől az aminosavakig terjedő „nyelv” megváltoztatására utal.

Ezek a szerkezetek a transzláció központi része, ahol a legtöbb reakció előfordul, mint például a peptidkötések kialakulása és az új fehérje felszabadulása.

A fehérjék fordítása

A fehérje-képződés folyamata a hírvivő RNS és a riboszóma közötti kötődéssel kezdődik. A hírnök ezen a struktúrán áthalad egy bizonyos "láncindító kodonnal"..

Mivel a hírvivő RNS a riboszómán áthalad, fehérje molekula képződik, mivel a riboszóma képes a hírvivő kódolására szolgáló üzenetet értelmezni..

Ezt az üzenetet nukleotidok triplettjei kódolják, amelyekben minden három bázis egy adott aminosavat jelez. Például, ha a hírvivő RNS a következő szekvenciát hordozza: AUG AUU CUU UUG GCU, a képződött peptid az aminosavakból áll: metionin, izoleucin, leucin, leucin és alanin..

Ez a példa a genetikai kód "degenerálódását" mutatja, mivel egynél több kodon - ebben az esetben CUU és UUG - azonos típusú aminosavat kódol. Amikor a riboszóma stop kodont észlel a messenger RNS-ben, a fordítás véget ér.

A riboszómának van egy A-oldala és egy P-helye, a P-hely kötődik a peptidil-tRNS-hez, és az A-helyen az aminoacil-tRNS-be kerül..

RNS átvitele

A transzfer RNS-ek felelősek az aminosavaknak a riboszómába történő szállításáért és a tripletthez komplementer szekvenciával. A fehérjéket alkotó 20 aminosav mindegyikére van transzfer RNS.

A fehérjeszintézis kémiai lépése

Az eljárás minden aminosav aktiválásával kezdődik az ATP-kötéssel az adenozin-monofoszfát komplexben, amely nagy energiájú foszfátokat szabadít fel..

Az előző lépésben a felesleges energiával és kötődéssel rendelkező aminosavat a megfelelő transzfer RNS-sel végzik, hogy egy aminosav-tRNS komplexet képezzenek. Itt adenozin-monofoszfát felszabadulás történik.

A riboszómában az átviteli RNS megtalálja a hírvivő RNS-t. Ebben a lépésben az átviteli vagy antikodon RNS szekvenciája hibridizálódik a hírvivő RNS kodonnal vagy triplettjével. Ez az aminosav megfelelő sorrendjéhez való igazodásához vezet.

A peptidil-transzferáz enzim felelős aminosavakat kötő peptidkötések kialakulásának katalizálásáért. Ez a folyamat nagy mennyiségű energiát fogyaszt, mivel négy nagy energiájú kötést igényel minden lánchoz kötődő aminosavhoz..

A reakció eltávolítja a hidroxilcsoportot az aminosav COOH végén és eltávolítja a hidrogént az NH végén2 a másik aminosav. A két aminosav reaktív régiója kötődik és létrehozza a peptidkötést.

Riboszómák és antibiotikumok

Mivel a fehérjeszintézis a baktériumok, bizonyos antibiotikumok cél riboszómái és a fordítási folyamat különböző szakaszaiban elengedhetetlen esemény..

Például a sztreptomicin a kis alegységhez kötődik, hogy zavarja a fordítási folyamatot, ami hibákat okoz az üzenetküldő RNS olvasásakor.

Más antibiotikumok, mint például a neomicinek és gentamicinek is fordítási hibákat okozhatnak, amelyek a kis alegységhez kapcsolódnak.

A riboszómák szintézise

A riboszómák szintéziséhez szükséges összes sejtmechanizmus megtalálható a nukleolusban, a magnak egy sűrű régiójában, amelyet nem vesznek körül membránszerkezetek..

A nukleolus a sejt típusától függően változó szerkezetű: nagy és szembetűnő a magas fehérjeigényű sejtekben, és a sejtek szinte észrevehetetlen területe, amely kis mennyiségű fehérjét szintetizál..

A riboszómális RNS feldolgozása ezen a területen történik, ahol riboszomális fehérjékhez kapcsolódik és granulált kondenzációs termékeket eredményez, amelyek a funkcionális riboszómákat képező éretlen alegységek..

Az alegységeket a magon kívül - a nukleáris pórusokon keresztül - a citoplazmába szállítják, ahol érett riboszómákba kerülnek, amelyek megkezdhetik a fehérjeszintézist..

A riboszomális RNS gének

Emberekben a riboszomális RNS-eket kódoló gének öt specifikus kromoszóma-párban találhatók: 13, 14, 15, 21 és 22. Mivel a sejtek nagy mennyiségű riboszómát igényelnek, ezekben a kromoszómákban a gének többször megismétlődnek.

A nukleolus gének az 5,8S, 18S és 28S riboszómális RNS-eket kódolják, és az RNS polimeráz 45S prekurzor transzkripciójában átírják. Az 5S riboszomális RNS-t nem szintetizáljuk a nukleolusban.

Eredet és fejlődés

A modern riboszómáknak a LUCA, az utolsó univerzális közös őse (angol nyelvű rövidítések) idején jelentek meg utolsó univerzális közös őse), valószínűleg az RNS hipotetikus világában. Javasoljuk, hogy a transzfer RNS-ek alapvetőek a riboszómák fejlődéséhez.

Ez a szerkezet olyan komplexként alakulhat ki, amely önmásoló funkciókkal rendelkezik, amelyek ezt követően funkciókat szereztek az aminosavak szintéziséhez. Az RNS egyik legkiválóbb jellemzője, hogy képes a saját replikációját katalizálni.

referenciák

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). biokémia. 5. kiadás. New York: W H Freeman. A 29.3. Szakasz: A riboszóma egy kis (30S) és egy nagy (50S) alegységből készült ribonukleoprotein részecske (70S). Elérhető: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., és Schnek, A. (2006). Meghívás a biológiába. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). A riboszóma eredete és fejlődése. Hideg tavaszi kikötő perspektívái a biológiában, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton és Hall orvosi kézikönyv, e-Book. Elsevier Egészségtudományok.
  5. Lewin, B. (1993). Géneket. 1. kötet. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Celluláris és molekuláris biológia. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Riboszóma szerkezet és a fordítási mechanizmus. sejt, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R. és Case, C. L. (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N. és Cate, J. H. D. (2012). Az eukarióta riboszóma szerkezete és működése. Hideg tavaszi kikötő perspektívái a biológiában, 4(5), a011536.