מאפייני הריבוזומים, סוגי, מבנה, פונקציות

ה ריבוזומים הם האברונים הסלולר שופע ביותר והם מעורבים סינתזה של חלבונים. הם אינם מוקפים בקרום והם נוצרים על ידי שני סוגים של יחידות משנה: גדול וקטן, ככלל יחידת המשנה גדולה כמעט פי שניים.

השושלת הפרוקריוטית כוללת 70S ריבוזומים המורכבים ממקטע גדול של 50S ו -30S קטן. כמו כן, הריבוזומים של השושלת האיקריוטית מורכבים ממקטע 60S גדול וממקטע קטן של 40S..

הריבוזום מקביל למפעל בתנועה, המסוגל לקרוא את ה- RNA של השליח, לתרגם אותו לחומצות אמינו ולכפות אותן על ידי קשרים פפטידים.

ריבוזומים שווים כמעט 10% של חלבונים סך של חיידקים יותר מ 80% של הסכום הכולל RNA. במקרה של eukaryotes, הם אינם שופעים לגבי חלבונים אחרים, אך מספרם גדול יותר.

בשנת 1950, החוקר ג 'ורג' פאלייד דמיינו הריבוזומים בפעם הראשונה ואת גילוי זה זכה בפרס נובל בפיזיולוגיה או רפואה.

אינדקס

• 1 מאפיינים כלליים
• מבנה
• 3 סוגים
  • 3.1 ריבוזומים בפרוקריוטים
  • 3.2 ריבוזומים באוקריוטים
  • 3.3 ריבוזומים בארקאס
  • 3.4 מקדם שקיעה
• 4 פונקציות
  • 4.1 תרגום חלבונים
  • 4.2 העברת RNA
  • 4.3 השלבים הכימיים של סינתזת החלבון
  • 4.4 ריבוזומים ואנטיביוטיקה
• 5 סינתזה של ריבוזומים
  • 5.1 גנים RNA ריבוזומליים
• 6 מקור ואבולוציה
• 7 הפניות

מאפיינים כלליים

ריבוזומים הם מרכיבים חיוניים של כל התאים קשורים לסינתזת החלבון. הם קטנים מאוד בגודל ולכן הם יכולים להיות רק דמיינו לאור מיקרוסקופ אלקטרונים.

הריבוזומים חופשיים בציטופלסמה של התא, המעוגנים במנגנון האנדופלסמי הגס - הריבוזומים נותנים מראה "מקומט" - ובכמה אברונים, כגון מיטוכונדריה וכלורופלסטים.

ריבוזומים המחוברים לקרום אחראים לסינתזה של חלבונים אשר יוכנסו לתוך קרום הפלזמה או יישלחו לתא החיצוני.

הריבוזומים החופשיים, שאינם מחוברים לכל מבנה בציטופלזמה, מסנתזים חלבונים שמיקומם הוא פנים התא. לבסוף, הריבוזומים של המיטוכונדריה מסנתזים חלבונים לשימוש מיטוכונדריאלי.

באותו אופן, כמה ריבוזומים יכולים להצטרף וליצור את "polyribosomes", להרכיב שרשרת יחד עם RNA שליח, סינתזה אותו חלבון, מספר פעמים בו זמנית

הכל מורכב משתי יחידות משנה: אחת גדולה או גדולה ועוד אחת קטנה או קטנה יותר.

מחברים אחדים סבורים שהריבוזומים הם אברונים לא ממברניים, כיוון שהם חסרים מבני שומנים אלו, למרות שחוקרים אחרים אינם רואים בהם את האורגנים עצמם..

מבנה

ריבוזומים הם מבנים תאיים קטנים (מ 29 ל 32 ננומטר, בהתאם לקבוצה של אורגניזמים), מעוגל ודחוס, המורכב RNA ריבוזומלית ומולקולות חלבון, אשר קשורים אחד עם השני.

הריבוזומים הנחקרים ביותר הם אלה של eubacteria, archaea ו eukaryotes. בשושלת הראשונה הריבוזומים פשוטים וקטנים יותר. הריבוזומים האיקריוטים, לעומת זאת, מורכבים יותר ויותר. ב archaea, הריבוזומים דומים יותר לשתי הקבוצות בהיבטים מסוימים.

הריבוזומים של חוליות ואנגיספרם (צמחים פורחים) מורכבים במיוחד.

כל יחידת משנה ריבוזומלית מורכבת בעיקר של RNA ריבוזומלי ומגוון גדול של חלבונים. יחידת משנה גדולה יכולה להכיל מולקולות רנ"א קטנות, בנוסף RNA ריבוזומלי.

החלבונים מצמידים את הרנ"א Ribosomal באזורים ספציפיים, בעקבות הזמנה. בתוך הריבוזומים ניתן להבחין במספר אתרים פעילים, כגון אזורים קטליטיים.

RNA Ribosomal הוא בעל חשיבות מכרעת עבור התא וזה ניתן לראות ברצף שלה, אשר כמעט ללא שינוי במהלך האבולוציה, המשקף את הלחצים סלקטיבית גבוהה נגד כל שינוי.

סוגים

ריבוזומים בפרוקריוטים

החיידקים, כמו E. coli, יש יותר מ 15,000 ריבוזומים (בממדים זה שווה כמעט רבע מהמשקל היבש של התא החיידקי).

לריבוזומים בקטריה יש קוטר של כ -18 ננו-מטר והם מורכבים מ -65% RNA ריבוזומלי ורק 35% מהחלבונים בגדלים שונים, בין 6,000 ל -75,000 kDa.

יחידה גדולה נקרא 50S ו 30S קטן, המשלבים כדי ליצור מבנה 70S עם המסה המולקולארית של 2.5 × 10⁶ kDa.

יחידת המשנה 30S מוארכת ואינה סימטרית, בעוד 50S הוא עבה וקצר יותר.

יחידת המשנה הקטנה של E. coli הוא מורכב 16NA RIBosomal RNA (1542 בסיסים) ו 21 חלבונים, במקטע גדול הם 23S ribosomal RNA (2904 בסיסים), 5S (1542 בסיסים) ו 31 חלבונים. החלבונים שמרכיבים אותם הם בסיסיים והמספר משתנה בהתאם למבנה.

מולקולות ה- RIBOSOMAL RNA, יחד עם החלבונים, מקובצים במבנה משני בדומה לסוגים האחרים של RNA.

ריבוזומים באוקריוטים

ריבוזומים ב eukaryotes (80S) הם גדולים יותר, עם RNA גבוה תוכן חלבון. RNAs הם ארוכים יותר נקראים 18S ו 28S. כמו prokaryotes, הרכב הריבוזומים נשלט על ידי RNA ריבוזומלי.

באורגניזמים אלה הריבוזום בעל מסת מולקולארית של 4.2 × 10⁶ kDa והוא נשבר מטה לתוך יחידת 40S ו 60S.

יחידה 40S מכיל מולקולה אחת RNA, 18S (1874 בסיסים) וכ 33 חלבונים. באופן דומה, יחידת משנה 60S מכיל את 28S RNA (4718 בסיסים), 5.8S (160 בסיסים) ו 5S (120 בסיסים). בנוסף, הוא מורכב חלבונים בסיסיים חלבונים חומצה.

ריבוזומים בארקאס

Archaea הם קבוצה של אורגניזמים מיקרוסקופיים הדומים חיידקים, אבל הם שונים במאפיינים רבים כל כך מהווים תחום נפרד. הם חיים בסביבות מגוונות והם מסוגלים ליישב סביבות קיצוניות.

סוגי הריבוזומים הנמצאים בארכאה דומים לריבוזומים של אורגניזמים אאוקריוטים, למרות שיש להם גם מאפיינים מסוימים של ריבוזומים חיידקיים.

יש לו שלושה סוגים של מולקולות RNA ריבוזומליות: 16S, 23S ו- 5S, יחד עם 50 או 70 חלבונים, בהתאם למינים של המחקר. לגבי גודל, הריבוזומים של archaea קרובים יותר אלה חיידקים (70S עם שתי יחידות משנה 30S ו 50S), אבל מבחינת המבנה העיקרי שלהם הם קרובים יותר eukaryotes.

כמו archaea בדרך כלל סביבות עם טמפרטורות גבוהות וריכוזי מלח גבוהה, הריבוזומים שלהם הם עמידים מאוד.

שקע מקדם

S או Svedbergs, מתייחס למקדם של שקיעה של החלקיקים. מבטא את הקשר בין מהירות השיכוך הקבועה בין ההאצה המיושמת. למדד זה יש ממדים בזמן.

שים לב Svedbergs הם לא תוספים, שכן הם לוקחים בחשבון את המסה ואת הצורה של החלקיקים. מסיבה זו, חיידקים הריבוזום המורכב 50S ו 30S יחידות משנה אינו מוסיף 80S, גם 40S ו 60S יחידות משנה לא יוצרים ריבוזום 90S.

פונקציות

הריבוזומים אחראים לתיווך תהליך סינתזת החלבון בתאי כל האורגניזמים, בהיותם מנגנון ביולוגי אוניברסלי.

הריבוזומים - יחד עם העברת ה- RNA והרנ"א השליח - מצליחים לפענח את הודעת ה- DNA ולפרש אותה ברצף של חומצות אמינו היוצרות את כל החלבונים של אורגניזם, בתהליך הנקרא תרגום.

לאור הביולוגיה, המילה תרגום מתייחס לשינוי של "שפה" משלוש נוקליאוטידים לחומצות אמינו.

מבנים אלה הם החלק המרכזי של התרגום, שבו מתרחשות רוב התגובות, כגון היווצרות של קשרי פפטיד ושחרור של חלבון חדש.

תרגום חלבונים

תהליך היווצרות החלבונים מתחיל בכריכה בין רנ"א שליח לבין ריבוזום. השליח נע דרך המבנה הזה בסוף מסוים שנקרא "התחלה קודון שרשרת".

כמו RNA השליח עובר דרך הריבוזום, מולקולה חלבון נוצר, כי הריבוזום הוא מסוגל לפרש את המסר מקודד השליח.

הודעה זו מקודדת בשלוש של נוקליאוטידים, שבה כל שלושה בסיסים מצביעים על חומצת אמינו מסוימת. לדוגמה, אם RNA השליח נושא את הרצף: AUG AUU CUU UUG GCU, הפפטיד נוצר מורכב מחומצות האמינו: מתיונין, איזולוזין, לאוצין, לאוצין ואלנין.

דוגמה זו מדגימה את ה"ניוון "של הקוד הגנטי, שכן יותר מקודון אחד - במקרה זה CUU ו- UUG - הוא קידוד עבור אותו סוג של חומצת אמינו. כאשר הריבוזום מזהה קודון עצור ב- RNA של השליח, התרגום מסתיים.

לריבוזום יש אתר ו P. האתר P מחייב את הפפטידל-tRNA ובאתר זה הוא נכנס ל- tRNA aminoacyl..

העברת RNA

העברת RNAs אחראים על הובלת חומצות אמינו לריבוזום ויש להם את הרצף המשלים לשלוש. יש להעביר RNA עבור כל אחד 20 חומצות אמינו המרכיבות את החלבונים.

צעדים כימיים של סינתזת חלבון

התהליך מתחיל עם ההפעלה של כל חומצת אמינו עם ATP מחייב במתחם של monoposphate אדנוזין, שחרור פוספטים אנרגיה גבוהה.

השלב הקודם תוצאות חומצת אמינו עם עודף אנרגיה מחייב מתרחשת עם העברת RNA בהתאמה, כדי ליצור חומצה אמינית- tRNA מורכבים. Adenosine monophosphate שחרור מתרחשת כאן.

ב ריבוזום, RNA להעביר מוצא RNA שליח. בשלב זה את רצף של העברת או ridNA antodon הכלאה עם קודון או שלישיה של רנ"א השליח. זה מוביל את היישור של חומצת אמינו עם רצף הנכון שלה.

האנזים peptidyl transferase אחראי על catalyzing היווצרות של קשרי פפטיד כי לאגד חומצות אמינו. תהליך זה צורכת כמויות גדולות של אנרגיה, שכן היא דורשת היווצרות של ארבע אג"ח אנרגיה גבוהה עבור כל חומצת אמינו קשורה שרשרת.

התגובה מסירה רדיקלים הידרוקסיל בסוף COOH של חומצת אמינו מסיר מימן בסוף NH₂ של חומצת האמינו האחרת. האזורים המגיבים של שתי חומצות האמינו נקשרים ויוצרים את הקשר הפפטיד.

ריבוזומים ואנטיביוטיקה

כמו סינתזת החלבון הוא אירוע חיוני לחיידקים, אנטיביוטיקה מסוימת היעד הריבוזומים ושלבים שונים של תהליך התרגום.

לדוגמה, streptomycin נקשר למקטע הקטן כדי להפריע לתהליך התרגום, גרימת שגיאות בקריאת RNA שליח.

אנטיביוטיקה אחרת כגון נוימיצין וגנטמינים יכולה גם לגרום לשגיאות תרגום, צימוד למקטע הקטן.

סינתזה של ריבוזומים

כל המכונות הסלולריות הדרושות לסינתזה של הריבוזומים נמצאות בגרעין, אזור צפוף של הגרעין שאינו מוקף בממברנות קרומיות.

נוקלאולוס הוא מבנה משתנה בהתאם לסוג התא: הוא גדול בולט בתאים עם דרישות חלבון גבוהה הוא שטח כמעט בלתי נתפס בתאים כי לסנתז כמות קטנה של חלבונים.

עיבוד של RNA ריבוזומלית מתרחשת באזור זה, שבו הוא מצמידים עם חלבונים ribosomal ולהביא מוצרים עיבוי גרגרי, אשר יחידות משנה בוגרים שיצרו את הריבוזומים תפקודית.

יחידות המשנה מועברות מחוץ לגרעין - דרך הנקבוביות הגרעיניות - אל הציטופלסמה, שם הן מכונסות לריבוזומים בוגרים שיכולים להתחיל בסינתזה של חלבונים.

גנים של רנ"א ריבוזומלי

בבני אדם, הגנים המקודדים עבור RNAs ריבוזומליים נמצאים בחמישה זוגות של כרומוזומים ספציפיים: 13, 14, 15, 21 ו -22. מאחר שהתאים דורשים כמויות גדולות של ריבוזומים, הגנים חוזרים על עצמם מספר פעמים בכרומוזומים אלה.

הגנים נוקלאולוס מקודדים RNAs ribosomal 5.8S, 18S ו 28S והם מעתיקים על ידי פולימרז RNA בתמליל מבשר של 45S. 5S RNA ריבוזומלי אינו מסונתז בגרעין.

מקור ואבולוציה

הריבוזומים המודרניים ודאי הופיעו בתקופת לוקה, האב הקדמון המשותף האחרון (של הקיצורים באנגלית האחרון המשותף האוניברסלי), כנראה בעולם ההיפותטי של רנ"א. מוצע כי העברת RNAs היו יסודיים להתפתחות הריבוזומים.

מבנה זה יכול להתגלות כמכלול עם פונקציות שכפול עצמי, אשר רכש לאחר מכן פונקציות לסינתזה של חומצות אמינו. אחד המאפיינים הבולטים של רנ"א הוא היכולת שלו כדי לזרז את שכפול משלו.

הפניות

1. ברג JM, טימוצ'קו JL, Stryer L. (2002). ביוכימיה. מהדורה 5. ניו יורק: פרימן. סעיף 29.3, ריבוזום הוא חלקיק Ribonucleoprotein (70S) עשוי קטן (30S) ו גדול (50S) משנה. זמין ב: ncbi.nlm.nih.gov
2. קרטיס, ח ', ושנק, א' (2006). הזמנה לביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
3. Fox, G. E. (2010). מקור ואבולוציה של הריבוזום. פרספקטיבות הקרה ספרינג הארבור בביולוגיה, 2(9), a003483.
4. Hall, J. E. (2015). גויטון הול הספר של פיזיולוגיה רפואית הספר האלקטרוני. Elsevier מדעי הבריאות.
5. Lewin, B. (1993). גנים כרך 1. רוברט.
6. Lodish, H. (2005). ביולוגיה תאית ומולקולרית. אד פנמריקנה מדיקל.
7. Ramakrishnan, V. (2002). מבנה הריבוזום ומנגנון התרגום. תא, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). מבוא למיקרוביולוגיה. אד פנמריקנה מדיקל.
9. וילסון, ד 'נ', & קייט, ג 'יי ד' (2012). מבנה ותפקוד הריבוזום האיקריוטי. פרספקטיבות הקרה ספרינג הארבור בביולוגיה, 4(5), a011536.