Ribosomer egenskaper, typer, struktur, funksjoner



den ribosomer de er de mest solide cellulære organeller og er involvert i syntese av proteiner. De er ikke omgitt av membran og dannes av to typer underenheter: en stor og en liten, som regel er den store underenheten nesten dobbelt så liten.

Den prokaryote linjen har 70S ribosomer sammensatt av en stor 50S underenhet og en liten 30S. På samme måte består ribosomene av den eukaryote linjen av en stor 60S underenhet og en liten 40S underenhet..

Ribosomet er analogt med en fabrikk i bevegelse, i stand til å lese messenger-RNA, oversette den til aminosyrer og binde dem med peptidbindinger.

Ribosomer tilsvarer nesten 10% av bakteriens totale proteiner og mer enn 80% av den totale RNA-mengden. I tilfelle av eukaryoter er de ikke like rik med hensyn til andre proteiner, men deres antall er større.

I 1950 visualiserte forsker George Palade for første gang ribosomer, og denne oppdagelsen ble tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medisin.

index

  • 1 Generelle egenskaper
  • 2 struktur
  • 3 typer
    • 3.1 Ribosomer i prokaryoter
    • 3.2 Ribosomer i eukaryoter
    • 3.3 Ribosomer i Arqueas
    • 3.4 Sedimentasjonskoeffisient
  • 4 funksjoner
    • 4.1 Oversettelse av proteiner
    • 4.2 Overfør RNA
    • 4.3 Kjemiske trinn for proteinsyntese
    • 4.4 Ribosomer og antibiotika
  • 5 Syntese av ribosomer
    • 5.1 ribosomale RNA-gener
  • 6 Opprinnelse og evolusjon
  • 7 referanser

Generelle egenskaper

Ribosomer er essensielle komponenter i alle celler og er relatert til proteinsyntese. De er svært små i størrelse, slik at de kun kan visualiseres i lys av elektronmikroskopet.

Ribosomer er gratis i cellens cytoplasma, forankret i den grove endoplasmatiske retikulum - ribosomer gi deg at "rynkete" utseende - og i noen organeller som mitokondrier og kloroplaster.

Ribosomer festet til membraner er ansvarlige for syntesen av proteiner som vil bli satt inn i plasmamembranen eller sendt til cellenes utside.

De frie ribosomer, som ikke er koblet til noen struktur i cytoplasma, syntetiserer proteiner hvis destinasjon er det indre av cellen. Til slutt syntetiserer ribosomer av mitokondrier proteiner for mitokondriell bruk.

På samme måte kan flere ribosomer bindes og danne de "polyribosomes" som danner en kjede koblet til et messenger-RNA, som syntetiserer det samme protein, flere ganger og samtidig

Alle består av to underenheter: en som heter stor eller større og en annen liten eller mindre.

Noen forfattere anser at ribosomer er ikke-membranøse organeller, siden de mangler disse lipidstrukturer, selv om andre forskere ikke anser dem for organeller selv..

struktur

Ribosomer er små cellestrukturer (fra 29 til 32 nm, avhengig av organismen gruppe), avrundede og tett, sammensatt av ribosomale RNA og proteinmolekyler, som er forbundet med hverandre.

De mest studerte ribosomer er de av eubakterier, arkea og eukaryoter. I første linjen er ribosomer enklere og mindre. De eukaryote ribosomer er derimot mer komplekse og større. I arkea er ribosomer mer lik begge grupper i visse aspekter.

Ribosomene fra vertebrater og angiospermer (blomstrende planter) er spesielt komplekse.

Hver ribosomal underenhet består hovedsakelig av ribosomalt RNA og et stort utvalg av proteiner. Den store underenheten kan bestå av små RNA-molekyler, i tillegg til ribosomal RNA.

Proteinene kobles til det ribosomale RNA i bestemte områder, etter en ordre. Innenfor ribosomer kan flere aktive steder differensieres, for eksempel katalytiske soner.

Ribosomal RNA har avgjørende betydning for cellen, og dette kan ses i sin rekkefølge, som har vært praktisk talt uendret under utviklingen, noe som gjenspeiler det høye selektive trykket mot enhver forandring.

typen

Ribosomer i prokaryoter

Bakteriene, som E. coli, har mer enn 15 000 ribosomer (i proporsjoner svarer dette til nesten en fjerdedel av bakterienes tørre vekt).

Ribosomer i bakterier har en diameter på ca. 18 nm og er sammensatt av 65% ribosomalt RNA og bare 35% proteiner av forskjellige størrelser, mellom 6000 og 75.000 kDa.

Den store underenheten kalles 50S og de små 30S, som kombinerer for å danne en 70S struktur med en molekylvekt på 2,5 × 106 kDa.

30S underenheten er langstrakt og er ikke symmetrisk, mens 50S er tykkere og kortere.

Den lille underenheten av E. coli Det består av 16S ribosomalt RNA (1542 baser) og 21 proteiner og store subenhet 23S ribosomalt RNA er (2904 baser), 5S (1542 baser) og 31 proteiner. Proteiner som komponerer dem er grunnleggende og tallet varierer i henhold til strukturen.

De ribosomale RNA-molekylene, sammen med proteinene, grupperes i en sekundær struktur på samme måte som de andre typer RNA.

Ribosomer i eukaryoter

Ribosomer i eukaryoter (80S) er større, med høyere RNA og proteininnhold. RNAene er lengre og kalles 18S og 28S. Som i prokaryoter domineres sammensetningen av ribosomer av ribosomal RNA.

I disse organismene har ribosomet en molekylvekt på 4,2 x 106 kDa og det er delt inn i 40S og 60S underenheten.

40S-underenheten inneholder et enkelt RNA-molekyl, 18S (1874 baser) og ca. 33 proteiner. På samme måte inneholder 60S-underenheten 28S RNA (4718 baser), 5,8S (160 baser) og 5S (120 baser). I tillegg er den sammensatt av basiske proteiner og syreproteiner.

Ribosomer i Arqueas

Archaea er en gruppe mikroskopiske organismer som ligner på bakterier, men de varierer i så mange egenskaper som utgjør et eget domene. De lever i ulike miljøer og er i stand til å kolonisere ekstreme miljøer.

Typer ribosomer funnet i arkea ligner ribosomer av eukaryotiske organismer, selv om de også har visse egenskaper av bakterielle ribosomer.

Det har tre typer ribosomale RNA-molekyler: 16S, 23S og 5S, koblet til 50 eller 70 proteiner, avhengig av arten av studien. Når det gjelder størrelsen, er ribosomene av arkea nærmere de bakterielle segene (70S med to underenheter 30S og 50S), men i form av deres primære struktur er de nærmere eukaryotene.

Som arkea bor vanligvis miljøer med høye temperaturer og høye saltkonsentrasjoner, er deres ribosomer meget resistente.

Sedimentasjonskoeffisient

S eller Svedbergs, refererer til sedimentasjonskoeffisienten av partikkelen. Uttrykker forholdet mellom den konstante sedimenteringshastigheten mellom den påførte akselerasjon. Dette tiltaket har tidsdimensjoner.

Vær oppmerksom på at Svedbergs ikke er tilsetningsstoffer, da de tar hensyn til partikkelens masse og form. Av denne grunn tilfører bakterien ribosom som består av 50S og 30S-underenheter ikke 80S, også 40S- og 60S-underenhetene danner ikke en 90S ribosom.

funksjoner

Ribosomene er ansvarlige for å formidle prosessen med proteinsyntese i cellene til alle organismer, som er et universelt biologisk maskineri.

Ribosomer - i forbindelse med overføring av RNA og messenger RNA - kan dekode meldingen og tolke DNA i en aminosyre-sekvens for å danne alle proteiner av en organisme, i en prosess som kalles oversettelse.

I lys av biologi refererer ordet oversettelsen til "språk" fra nukleotid-tripletter til aminosyrer.

Disse strukturene er den sentrale delen av oversettelsen, der de fleste reaksjoner oppstår, som for eksempel dannelsen av peptidbindinger og frigivelsen av det nye proteinet.

Oversettelse av proteiner

Prosessen med proteindannelse begynner med bindingen mellom et messenger-RNA og en ribosom. Messenger beveger seg gjennom denne strukturen ved en bestemt ende kalt "kjede startkodon".

Når messenger-RNA passerer gjennom ribosomet, dannes et proteinmolekyl, fordi ribosomet er i stand til å tolke meldingen kodet i budbringeren.

Denne meldingen er kodet i tripler av nukleotider, hvor hvert tre baser indikerer en bestemt aminosyre. For eksempel, hvis messenger-RNA som bærer sekvensen: august UUG ​​CUU AUU GCU, peptidet som dannes består av aminosyrer: metionin, isoleucin, leucin, leucin og alanin.

Dette eksemplet demonstrerer "degenerasjonen" av den genetiske koden, siden mer enn ett kodon - i dette tilfellet CUU og UUG - koder for samme type aminosyre. Når ribosomet oppdager en stoppkodon i messenger RNA, slutter oversettelsen.

Ribosomet har et A-sted og et P-område. P-stedet binder peptidyl-tRNA og i A-stedet går det inn i aminoacyl-tRNA..

Overfør RNA

Overførings-RNAene er ansvarlige for transport av aminosyrene til ribosomet og har sekvensen komplementær til tripleten. Det er en overførings-RNA for hver av de 20 aminosyrene som utgjør proteiner.

Kjemiske trinn av proteinsyntese

Prosessen begynner med aktiveringen av hver aminosyre med ATP binding i et kompleks av adenosinmonofosfat, frigjøring av høyfosfatfosfat.

Det forrige trinn resulterer i en aminosyre med overskuddsenergi og binding skjer med sitt respektive overførings-RNA, for å danne et aminosyre-tRNA-kompleks. Adenosinmonofosfatfrigivelse finner sted her.

I ribosomet finner overførings-RNA messenger-RNA. I dette trinn hybridiserer sekvensen av overførings- eller anticodon-RNA med kodonet eller tripleten til messenger-RNA. Dette fører til innretningen av aminosyren med sin korrekte sekvens.

Enzympeptidyltransferasen er ansvarlig for katalysering av dannelsen av peptidbindinger som binder aminosyrer. Denne prosessen forbruker store mengder energi, siden det krever dannelse av fire høy-energi-bindinger for hver aminosyre som binder seg til kjeden.

Reaksjonen fjerner et hydroksylradikal ved COOH-enden av aminosyren og fjerner et hydrogen ved NH-enden2 av den andre aminosyren. De reaktive områdene av de to aminosyrene binder og oppretter peptidbindingen.

Ribosomer og antibiotika

Ettersom proteinsyntese er en uunnværlig hendelse for bakterier, målretter visse antibiotika ribosomer og forskjellige stadier av oversettelsesprosessen.

For eksempel binder streptomycin til den lille underenheten for å forstyrre oversettelsesprosessen, forårsaker feil i å lese messenger RNA.

Andre antibiotika som neomyciner og gentaminer kan også forårsake oversettelsesfeil, kobling til den lille underenheten.

Syntese av ribosomer

Alle cellulære maskineri som er nødvendige for syntesen av ribosomer finnes i nukleolus, en tett region av kjernen som ikke er omgitt av membranstrukturer.

Nukleolus er en variabel struktur avhengig av celletype: den er stor og iøynefallende i celler med høye proteinkrav og er et nesten umerkelig område i celler som syntetiserer en liten mengde proteiner.

Behandlingen av ribosomal RNA forekommer i dette området hvor det er koblet med ribosomale proteiner og gir opphav til granulære kondensasjonsprodukter, som er de umodne underenheter som dannet de funksjonelle ribosomer.

Underenhetene transporteres utenfor kjernen - gjennom atomporer - til cytoplasma, hvor de blir samlet i modne ribosomer som kan starte proteinsyntese.

Gener av ribosomalt RNA

Hos mennesker er genene som kodes for ribosomale RNA, funnet i fem par spesifikke kromosomer: 13, 14, 15, 21 og 22. Siden celler krever store mengder ribosomer, gjentas gener flere ganger i disse kromosomene.

Nukleolgenene koder ribosomale RNAer 5,8S, 18S og 28S og transkriberes av RNA-polymerase i et forløpstrykk av 45S. 5S ribosomalt RNA syntetiseres ikke i nukleoluset.

Opprinnelse og evolusjon

Moderne ribosomer må ha dukket opp på tidspunktet for LUCA, den siste universelle vanlige forfaren (av forkortelsene på engelsk siste universelle vanlige forfedre), sannsynligvis i den hypotetiske verden av RNA. Det foreslås at overførings-RNAer var grunnleggende for utviklingen av ribosomer.

Denne strukturen kan dukke opp som et kompleks med selvrepliserende funksjoner som senere kjøpte funksjoner for syntese av aminosyrer. En av de mest fremragende egenskapene til RNA er dens evne til å katalysere sin egen replikasjon.

referanser

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). biokjemi. 5. utgave. New York: W H Freeman. Seksjon 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikkel (70S) laget av en liten (30S) og en stor (50S) underenhet. Tilgjengelig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitasjon til biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Opprinnelse og evolusjon av ribosomet. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton og Hall lærebok av medisinsk fysiologi e-bok. Elsevier Helsefag.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Volum 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosome struktur og mekanismen for oversettelse. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduksjon til mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H. D. (2012). Strukturen og funksjonen til det eukaryote ribosomet. Cold Spring Harbour perspektiver i biologi, 4(5), a011536.