RIBOSZÓMÁK: JELLEMZŐK, TÍPUSOK, SZERKEZET, FUNKCIÓK - BIOLÓGIA - 2026

A riboszómák a leggyakoribb sejt-organellák, amelyek részt vesznek a fehérje szintézisében. Nem vesznek körül membránt, és kétféle alegységből állnak: egy nagy és egy kicsi, általában a nagy alegység majdnem kétszerese a kicsinek.

A prokarióta vonal 70S riboszómával rendelkezik, amely egy nagy 50S és egy kis 30S alegységből áll. Hasonlóképpen, az eukarióta vonal riboszómái egy nagy 60S és egy kis 40S alegységből állnak.

A riboszóma analóg egy mozgó gyárral, amely képes a messenger RNS leolvasására, aminosavakká történő transzlálására és peptidkötésekkel való összekapcsolására.

A riboszómák megegyeznek a baktérium összes fehérjének csaknem 10% -ával, és az RNS teljes mennyiségének több mint 80% -ával. Az eukarióták esetében más fehérjékhez viszonyítva nem annyira bőséges, de számuk nagyobb.

1950-ben George Palade kutató először vizualizálta a riboszómákat, és ennek a felfedezésnek Nobel-díjat kapott a fiziológiában vagy az orvostudományban.

Általános tulajdonságok

A riboszómák minden sejt nélkülözhetetlen alkotóelemei és kapcsolódnak a fehérje szintéziséhez. Nagyon kicsi méretűek, így csak elektronmikroszkóp fényében láthatók.

A riboszómák szabadon találhatók a sejt citoplazmájában, rögzítve a durva endoplazmatikus retikulumhoz - a riboszómák azt adják, hogy "ráncos" megjelenésű legyen, és néhány organellában, például a mitokondriumokban és a kloroplasztokban.

A membránhoz kötött riboszómák felelősek a plazmamembránba beillesztett vagy a sejt külsejébe eljutó fehérjék szintéziséért.

A szabad riboszómák, amelyek nem kapcsolódnak a citoplazma struktúrájához, olyan fehérjéket szintetizálnak, amelyek rendeltetési helye a sejt belsejében található. Végül, a mitokondriumok riboszómái szintetizálják a fehérjéket a mitokondriumok felhasználására.

Ugyanezen módon több riboszóma csatlakozhat és "poliriboszómákat" képezhet, és egy messenger RNS-hez csatolt láncot képezhet, ugyanazt a fehérjét többször és egyszerre szintetizálva

Mindegyik két alegységből áll: az egyik nagy vagy nagyobb, a másik kicsi vagy kisebb.

Egyes szerzők úgy gondolják, hogy a riboszómák nem membrán organellák, mivel hiányoznak ezek a lipidszerkezetek, bár más kutatók nem tekintik maguknak organelláknak.

Szerkezet

A riboszómák kicsi sejtszerkezetek (29 és 32 nm között, a szervezet csoportjától függően), lekerekített és sűrűek, amelyek riboszomális RNS-ből és fehérjemolekulákból állnak, amelyek egymással kapcsolatban vannak.

A legtöbb tanulmányozott riboszóma az eubakteriák, az archaea és az eukarióta. Az első vonalban a riboszómák egyszerűbbek és kisebbek. Az eukarióta riboszómák viszont sokkal összetettebbek és nagyobbok. Archaéában a riboszómák bizonyos szempontból hasonlítanak mindkét csoportra.

A gerinces és az ókori riboszómák (virágos növények) különösen összetettek.

Minden riboszómális alegység elsősorban riboszómális RNS-ből és sokféle fehérjéből áll. A nagy alegység a riboszomális RNS-en kívül kicsi RNS-molekulákból is állhat.

A fehérjéket a riboszómális RNS-hez specifikus régiókban kapcsoljuk, sorrendet követve. A riboszómákon belül számos aktív hely megkülönböztethető, például katalitikus zónák.

A riboszomális RNS döntő jelentőségű a sejt számára, és ez látható annak szekvenciájában, amely az evolúció során gyakorlatilag változatlan maradt, tükrözve a változásokkal szemben támasztott magas szelektív nyomást.

Riboszóma funkciók

A riboszómák felelősek a protein szintézis folyamat közvetítéséért minden organizmus sejtjében, egyetemes biológiai eszközként.

A riboszómák - a transzfer RNS-sel és a messenger RNS-sel együtt - képesek dekódolni a DNS-üzenetet és aminosav-szekvenciává tenni, amely a szervezet összes fehérjét képezi a transzlációnak nevezett folyamatban.

A biológia fényében a fordítás szó a "nyelv" nukleotid triplettől aminosavakra történő megváltozására utal.

Ezek a struktúrák a transzláció központi részét képezik, ahol a legtöbb reakció bekövetkezik, például peptidkötések kialakulása és az új fehérje felszabadulása.

Fehérje-transzláció

A fehérjeképződés a messenger RNS és a riboszóma közötti unióval kezdődik. A hírnök ezen a struktúrán halad keresztül egy meghatározott végén, amelyet "lánc iniciátor kodonnak" hívnak.

Amint a hírvivő RNS áthalad a riboszómán, fehérje molekula képződik, mivel a riboszóma képes értelmezni a hírvivőben kódolt üzenetet.

Ezt az üzenetet nukleotid hármasok kódolják, minden három bázis jelzi az adott aminosavat. 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 „degenerációját” mutatja, mivel egynél több kodon - ebben az esetben CUU és UUG - azonos típusú aminosavat kódol. Amikor a riboszóma megáll egy stop kodont a messenger RNS-ben, a transzláció véget ér.

A riboszómának van A- és P-helye, a P-hely tartalmazza a peptidil-tRNS-t és az amino-acil-tRNS belép az A-helyre.

Transzfer RNS

A transzfer RNS-ek felelősek az aminosavaknak a riboszómába történő szállításáért, és azok szekvenciája komplementer a triplettől. A fehérjéket alkotó 20 aminosav mindegyikében van transzfer RNS.

A fehérje szintézis kémiai lépései

A folyamat az egyes aminosavak aktiválásával kezdődik, amikor az ATP kötődik egy adenozin-monofoszfát komplexbe, nagy energiájú foszfátokat szabadítva fel.

Az előző lépés egy energiafelesleggel rendelkező aminosavat eredményez, amely a megfelelő transzfer RNS-sel kötődik, és így aminosav-tRNS komplexet képez. Itt az adenozin-monofoszfát felszabadul.

A riboszómában az átviteli RNS megfelel a messenger RNS-sel. Ebben a szakaszban az átviteli vagy antikodon RNS szekvenciája hibridizálódik a hírvivő RNS kodonjával vagy hármasával. Ez az aminosav megfelelő szekvenciájához történő igazításához vezet.

A peptidil-transzferáz enzim felelős az aminosavakat megkötő peptidkötések kialakulásának katalizálásáért. Ez a folyamat nagy mennyiségű energiát fogyaszt, mivel négy nagy energiájú kötést kell létrehozni minden, a lánchoz kapcsolódó aminosavhoz.

A reakció eltávolítja hidroxilcsoport a COOH-végén az aminosav és eltávolítja a hidrogén, a NH ₂ vége a másik aminosav. A két aminosav reaktív régiói összekapcsolódnak, és létrehozzák a peptidkötést.

Riboszómák és antibiotikumok

Mivel a fehérjeszintézis nélkülözhetetlen esemény a baktériumok számára, egyes antibiotikumok a riboszómákat és a transzlációs folyamat különböző szakaszaiba célozzák meg.

Például a sztreptomicin a kis alegységhez kötődik, hogy megzavarja a transzlációs folyamatot, hibákat okozva a messenger RNS leolvasásában.

Más antibiotikumok, például a neomycinek és a gentamicinek szintén transzlációs hibákat okozhatnak, kapcsolódva a kis alegységhez.

A riboszómák típusai

Riboszómák prokariótákban

A baktériumok, mint például az E. coli, több mint 15 000 riboszómával rendelkeznek (arányokban ez megegyezik a baktériumsejt száraz tömegének majdnem negyedével).

A baktériumokban lévő riboszómák átmérője körülbelül 18 nm, és 65% riboszómális RNS-ből és csak 35% -ban különböző méretű, 6000 és 75 000 kDa közötti fehérjékből állnak.

A nagy alegység az úgynevezett 50S és a kis 30S, amelyek együttesen alkotnak egy 70S szerkezet egy molekulatömege 2,5 × 10 ⁶ kDa.

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

Az E. coli kis alegysége 16S riboszómális RNS-ből (1542 bázis) és 21 fehérjéből áll, a nagy alegység 23S riboszómális RNS-t (2904 bázis), 5S (1542 bázis) és 31 fehérjét tartalmaz. Az őket alkotó fehérjék alapvetőek, és a szám a szerkezet szerint változik.

A riboszómális RNS-molekulákat a fehérjékkel együtt egy szekunder struktúrában csoportosítják, hasonlóan a többi RNS-típushoz.

Riboszómák eukariótákban

Az eukarióták (80S) riboszómái nagyobbak, nagyobb RNS- és fehérjetartalommal. Az RNS hosszabb és 18S és 28S. A prokariótákhoz hasonlóan a riboszómák összetételét a riboszómális RNS dominálja.

Ezekben organizmusok, a riboszóma molekulatömege 4,2 × 10 ⁶ kDa és bontjuk a 40S és a 60S alegység.

A 40S alegység egyetlen RNS molekulát, 18S (1874 bázis) és körülbelül 33 fehérjét tartalmaz. Hasonlóképpen, a 60S alegység tartalmazza a 28S (4718 bázis), 5.8S (160 bázis) és 5S (120 bázis) RNS-t. Ezen felül bázikus és savas fehérjékből áll.

Riboszómák az archaea-ban

Az archaea olyan mikroszkopikus organizmusok csoportja, amelyek hasonlítanak a baktériumokra, de annyiban különböznek egymástól, hogy külön domént alkotnak. Különböző környezetben élnek, és képesek a szélsőséges környezeteket kolonizálni.

Az archaában található riboszómák típusai hasonlóak az eukarióta organizmusok riboszómáihoz, bár vannak baktériumbeli riboszómák bizonyos tulajdonságai is.

Három típusú riboszómális RNS-molekulája van: 16S, 23S és 5S, 50 vagy 70 fehérjéhez kapcsolva, a vizsgált fajtától függően. Méret szempontjából az archaea riboszómák közelebb állnak a bakteriális riboszómákhoz (70S két alegységgel 30S és 50S), de elsődleges szerkezetük szerint közelebb vannak az eukariótákhoz.

Mivel az archaea általában magas hőmérsékleti és magas sókoncentrációjú környezetben él, riboszómáik nagyon ellenállóak.

Sedimentációs együttható

Az S vagy Svedbergs a részecske ülepedési együtthatójára utal. Ez kifejezi az ülepedés állandó sebessége és az alkalmazott gyorsulás közötti kapcsolatot. Ennek a mértéknek az idő dimenziója van.

Felhívjuk figyelmét, hogy a Svedbergs nem tartalmaz additív anyagot, mivel figyelembe veszik a részecske tömegét és alakját. Ezért a baktériumokban az 50S és 30S alegységekből álló riboszóma nem ad fel 80S-ot, hasonlóan a 40S és 60S alegységek nem képeznek 90S riboszómát.

Riboszómás szintézis

A riboszómák szintéziséhez szükséges összes celluláris mechanizmus megtalálható a nucleolusban, a sejtmag olyan sűrű régiójában, amelyet nem vesznek körül membránszerkezetek.

A sejtmag változó szerkezetű, a sejt típusától függően: nagy és szembetűnő a magas fehérjeigényű sejtekben, és szinte észrevehetetlen terület a sejtekben, amelyek kevés fehérjét szintetizálnak.

A riboszómális RNS feldolgozása ezen a területen történik, ahol riboszómás fehérjékkel párosul, és granulált kondenzációs termékeket eredményez, amelyek az éretlen alegységek, amelyek funkcionális riboszómákat alkotnak.

Az alegységeket a sejtmagon kívül - a sejtpórusokon keresztül - a citoplazmába szállítják, ahol érett riboszómákká alakulnak össze, amelyek megkezdhetik a fehérje szintézist.

Riboszomális RNS gének

Az emberekben a riboszómális RNS-eket kódoló gének öt specifikus kromoszómapáron találhatók: 13., 14., 15., 21. és 22. Mivel a sejtek nagyszámú riboszómát igényelnek, a géneket többször megismételjük ezeken a kromoszómákon..

A nukleolus gének 5.8S, 18S és 28S riboszómális RNS-eket kódolnak, és az RNS polimeráz átírja egy 45S prekurzor transzkriptává. Az 5S riboszómális RNS-t nem szintetizálják a sejtmagban.

Származás és fejlődés

A modern riboszómáknak a LUCA idején, az utolsó univerzális közös ősben kellett megjelenniük, valószínűleg az RNS hipotetikus világában. Feltételezzük, hogy az átviteli RNS-ek alapvetőek voltak a riboszómák fejlődéséhez.

Ez a szerkezet komplexként jelentkezhet, amely önreplikáló funkciókkal rendelkezik, amelyek később funkciókat szereznek az aminosavak szintézisére. Az RNS egyik legkiemelkedőbb tulajdonsága az, hogy képes replikációját katalizálni.

Irodalom

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokémia. 5. kiadás. New York: WH Freeman. 29.3. Szakasz - A riboszóma egy ribonukleoprotein részecske (70S), amely egy kicsi (30S) és egy nagy (50S) alegységből készül. Elérhető a következő címen: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. és Schnek, A. (2006). Meghívó a biológiához. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). A riboszóma eredete és fejlődése. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton és Hall tankönyv az orvosi élettan e-könyvéből. Elsevier Health Sciences.
5. Lewin, B. (1993). gének 1. kötet. Fordítsa meg.
6. Lodish, H. (2005). Sejtes és molekuláris biológia. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). A riboszóma szerkezete és a transzláció mechanizmusa. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Bevezetés a mikrobiológiába. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, és Cate, JHD (2012). Az eukarióta riboszóma szerkezete és funkciója. A Cold Spring Harbor biológiai perspektívái, 4 (5), a011536.