Ribosomer egenskaber, typer, struktur, funktioner



den ribosomer de er de mest almindelige cellulære organeller og er involveret i syntese af proteiner. De er ikke omgivet af membran og er dannet af to typer underenheder: en stor og en lille, som regel er den store underenhed næsten dobbelt så lille.

Den prokaryote afstamning har 70S ribosomer sammensat af en stor 50S underenhed og en lille 30S. Ligeledes består ribosomerne af den eukaryote linie af en stor 60S underenhed og en lille 40S underenhed..

Ribosomet er analogt med en fabrik i bevægelse, der er i stand til at læse messenger-RNA'et, oversætter det til aminosyrer og binder dem ved hjælp af peptidbindinger.

Ribosomer svarer til næsten 10% af bakteriens samlede proteiner og mere end 80% af den totale RNA-mængde. I tilfælde af eukaryoter er de ikke så rigelige med hensyn til andre proteiner, men deres antal er større.

I 1950 visualiserede forsker George Palade for første gang ribosomer, og denne opdagelse blev tildelt Nobelprisen i fysiologi eller medicin.

indeks

  • 1 Generelle egenskaber
  • 2 struktur
  • 3 typer
    • 3.1 Ribosomer i prokaryoter
    • 3.2 Ribosomer i Eukaryoter
    • 3.3 Ribosomer i Arqueas
    • 3.4 Sedimentationskoefficient
  • 4 funktioner
    • 4.1 Oversættelse af proteiner
    • 4.2 Overfør RNA
    • 4.3 Kemiske trin af proteinsyntese
    • 4.4 Ribosomer og antibiotika
  • 5 Syntese af ribosomer
    • 5.1 ribosomale RNA gener
  • 6 Oprindelse og evolution
  • 7 referencer

Generelle egenskaber

Ribosomer er essentielle komponenter i alle celler og er relateret til proteinsyntese. De er meget små i størrelse, så de kun kan visualiseres i lyset af elektronmikroskopet.

Ribosomer er fri i cytoplasmaet i cellen, forankret til det uslebne endoplasmatiske retikulum - ribosomer giver det "rynket" udseende - og i nogle organeller, såsom mitokondrier og chloroplaster.

Ribosomer fastgjort til membraner er ansvarlige for syntesen af ​​proteiner, der vil blive indsat i plasmamembranen eller sendt til cellen udvendig.

De frie ribosomer, som ikke er koblet til nogen struktur i cytoplasmaen, syntetiserer proteiner, hvis destination er det indre af cellen. Endelig syntetiserer ribosomer af mitokondrier proteiner til mitokondriell brug.

På samme måde kan flere ribosomer forbinde og danne "polyribosomer", der danner en kæde koblet til et messenger-RNA, syntetiserer det samme protein flere gange og samtidig

Alle er sammensat af to underenheder: den ene kaldes stor eller større og en anden lille eller mindre.

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

struktur

Ribosomer er småcellede strukturer (fra 29 til 32 nm, afhængigt af gruppen af ​​organismer), afrundet og tæt, sammensat af ribosomale RNA og proteinmolekyler, der er forbundet med hinanden.

De mest studerede ribosomer er de af eubakterier, archaea og eukaryoter. I første linie er ribosomer enklere og mindre. De eukaryote ribosomer er på den anden side mere komplekse og større. I arkæerne er ribosomer mere ligner begge grupper i visse aspekter.

Ribosomerne af hvirveldyr og angiospermer (blomstrende planter) er særligt komplekse.

Hver ribosomal subunit består hovedsageligt af ribosomalt RNA og et stort udvalg af proteiner. Den store underenhed kan bestå af små RNA-molekyler, ud over ribosomal RNA.

Proteinerne kobles til det ribosomale RNA i specifikke regioner efter en ordre. Indenfor ribosomerne kan forskellige aktive steder differentieres, såsom katalytiske zoner.

Ribosomal RNA er af afgørende betydning for cellen, og dette kan ses i sin sekvens, hvilket har været praktisk talt uændret under udvikling, hvilket afspejler det høje selektive pres mod enhver ændring.

typen

Ribosomer i prokaryoter

Bakterierne, som E. coli, har mere end 15.000 ribosomer (i proportioner svarer dette til næsten en fjerdedel af bakteriecellens tørvægt).

Ribosomer i bakterier har en diameter på ca. 18 nm og er sammensat af 65% ribosomalt RNA og kun 35% proteiner af forskellige størrelser, mellem 6000 og 75.000 kDa.

Den store underenhed hedder 50S og de små 30S, som kombinerer for at danne en 70S struktur med en molekylvægt på 2,5 × 106 kDa.

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

Den lille underenhed af E. coli Det er sammensat af 16S ribosomalt RNA (1542 baser) og 21 proteiner, og i den store underenhed er 23S ribosomalt RNA (2904 baser), 5S (1542 baser) og 31 proteiner. De proteiner, der komponerer dem, er grundlæggende, og antallet varierer alt efter strukturen.

De ribosomale RNA-molekyler, sammen med proteinerne, grupperes i en sekundær struktur på samme måde som de andre typer af RNA.

Ribosomer i eukaryoter

Ribosomer i eukaryoter (80S) er større, med et højere RNA og proteinindhold. RNA'erne er længere og kaldes 18S og 28S. Som i prokaryoter domineres sammensætningen af ​​ribosomer af ribosomalt RNA.

I disse organismer har ribosomet en molekylvægt på 4,2 x 106 kDa og det er opdelt i 40S og 60S underenheden.

40S-underenheden indeholder et enkelt RNA-molekyle, 18S (1874 baser) og ca. 33 proteiner. Tilsvarende indeholder 60S-underenheden 28S RNA (4718 baser), 5,8S (160 baser) og 5S (120 baser). Derudover består den af ​​basiske proteiner og syreproteiner.

Ribosomer i Arqueas

Archaea er en gruppe mikroskopiske organismer, der ligner bakterier, men de adskiller sig i så mange egenskaber, som udgør et særskilt domæne. De lever i forskellige miljøer og er i stand til at kolonisere ekstreme miljøer.

De typer af ribosomer, der findes i arkæa, ligner ribosomer af eukaryote organismer, selv om de også har visse karakteristika af bakterielle ribosomer.

Det har tre typer ribosomale RNA-molekyler: 16S, 23S og 5S, koblet til 50 eller 70 proteiner, afhængigt af arten af ​​undersøgelsen. Med hensyn til størrelsen er arbas ribosomer tættere på de bakterielle (70S med to underenheder 30S og 50S), men i forhold til deres primære struktur er de tættere på eukaryoter.

Da arkæerne normalt befinder sig i omgivelser med høje temperaturer og høje saltkoncentrationer, er deres ribosomer meget resistente.

Sedimentationskoefficient

S eller Svedbergs, refererer til sedimentationskoefficienten af ​​partiklen. Udtrykker forholdet mellem den konstante sedimentationshastighed mellem den påførte acceleration. Denne foranstaltning har tidsdimensioner.

Bemærk at Svedbergs ikke er additiver, da de tager højde for partikelets masse og form. Af denne grund tilføjer ribosomet sammensat af 50S og 30S subunits i bakterier ikke 80S, også 40S- og 60S-underenhederne danner ikke en 90S ribosom.

funktioner

Ribosomerne er ansvarlige for at formidle processen med proteinsyntese i cellerne af alle organismer, idet de er et universelt biologisk maskineri.

Ribosomerne - sammen med overførsels-RNA og messenger-RNA - klarer at afkode DNA-meddelelsen og fortolke den i en sekvens af aminosyrer, der danner alle proteiner fra en organisme, i en proces kaldet oversættelse.

I lyset af biologi refererer ordet oversættelse til "sprog" -ændring fra nukleotid-tripletter til aminosyrer.

Disse strukturer er den centrale del af oversættelsen, hvor de fleste reaktioner forekommer, såsom dannelsen af ​​peptidbindinger og frigivelsen af ​​det nye protein.

Oversættelse af proteiner

Fremgangsmåden til proteindannelse begynder med bindingen mellem et messenger-RNA og et ribosom. Messenger bevæger sig gennem denne struktur ved en bestemt ende kaldet "chain start codon".

Når messenger RNA passerer gennem ribosomet, dannes et proteinmolekyle, fordi ribosomet er i stand til at fortolke meddelelsen kodet i messengeren.

Denne meddelelse er kodet i tripletter af nukleotider, hvor hvert tredje basis angiver en bestemt aminosyre. For eksempel, hvis messenger RNA bærer sekvensen: AUG AUU CUU UUG GCU, består peptidet dannet af aminosyrerne: methionin, isoleucin, leucin, leucin og alanin.

Dette eksempel demonstrerer "degenerationen" af den genetiske kode, da mere end et codon - i dette tilfælde CUU og UUG - koder for samme type aminosyre. Når ribosomet registrerer et stopkodon i messenger RNA, slutter oversættelsen.

Ribosomet har et A-site og et P-site. P-stedet binder peptidyl-tRNA'et, og i A-stedet går det ind i aminoacyl-tRNA'et..

Overfør RNA

Overførsels-RNA'erne er ansvarlige for at transportere aminosyrerne til ribosomet og have sekvensen komplementær til tripleten. Der er et overførsels-RNA for hver af de 20 aminosyrer, der udgør proteinerne.

Kemiske trin af proteinsyntese

Processen begynder med aktiveringen af ​​hver aminosyre med ATP-binding i et kompleks af adenosinmonophosphat, der frigiver høje energifosfater.

Det foregående trin resulterer i en aminosyre med overskydende energi, og binding finder sted med dets respektive overførsels-RNA til dannelse af et aminosyre-tRNA-kompleks. Adenosinmonophosphatfrigivelse finder sted her.

I ribosomet finder transfer RNA messenger RNA. I dette trin hybridiserer sekvensen af ​​transfer- eller anticodon-RNA med codonet eller tripletet af messenger-RNA'et. Dette fører til alignment af aminosyren med sin korrekte sekvens.

Enzympeptidyltransferasen er ansvarlig for at katalysere dannelsen af ​​peptidbindinger, der binder aminosyrer. Denne proces forbruger store mængder energi, da det kræver dannelse af fire høj-energi-obligationer for hver aminosyre, der binder til kæden.

Reaktionen fjerner et hydroxylradikal ved COOH-enden af ​​aminosyren og fjerner et hydrogen ved NH-enden2 af den anden aminosyre. De reaktive regioner af de to aminosyrer binder og skaber peptidbindingen.

Ribosomer og antibiotika

Da proteinsyntese er en uundværlig hændelse for bakterier, målretter visse antibiotika ribosomer og forskellige stadier af oversættelsesprocessen.

For eksempel binder streptomycin til den lille underenhed for at forstyrre oversættelsesprocessen, hvilket forårsager fejl ved læsning af messenger RNA.

Andre antibiotika såsom neomyciner og gentaminer kan også forårsage oversættelsesfejl, kobling til den lille underenhed.

Syntese af ribosomer

Alle de cellulære maskiner, der er nødvendige til syntese af ribosomer, findes i nukleolus, en tæt region af kernen, der ikke er omgivet af membranstrukturer.

Nucleolus er en variabel struktur afhængig af celletypen: Den er stor og iøjnefaldende i celler med høje proteinkrav og er et næsten umærkeligt område i celler, der syntetiserer en lille mængde proteiner.

Behandlingen af ​​ribosomalt RNA forekommer i dette område, hvor det er koblet med ribosomale proteiner og giver anledning til granulære kondensationsprodukter, som er de umodne underenheder, der dannede de funktionelle ribosomer.

Underenhederne transporteres uden for kernen - gennem nukleare porer - til cytoplasma, hvor de samles i modne ribosomer, der kan begynde proteinsyntese.

Gener af ribosomalt RNA

Hos mennesker findes generne, der koder for ribosomale RNA'er, i fem par specifikke chromosomer: 13, 14, 15, 21 og 22. Da celler kræver store mængder ribosomer gentages gentagne gange flere gange i disse kromosomer.

Nucleolgenerne koder ribosomale RNA'er 5,8S, 18S og 28S og transkriberes af RNA-polymerase i et precursortransskription af 45S. 5S ribosomalt RNA syntetiseres ikke i nukleoluset.

Oprindelse og udvikling

Moderne ribosomer skal have vist sig i tiden for LUCA, den sidste universelle fælles forfader (af forkortelserne på engelsk sidste universelle fælles forfader), sandsynligvis i den hypotetiske verden af ​​RNA. Det foreslås, at overførsels-RNA'er var grundlæggende for udviklingen af ​​ribosomer.

Denne struktur kunne fremstå som et kompleks med selvreplikerende funktioner, der efterfølgende erhvervede funktioner til syntese af aminosyrer. Et af de mest fremragende egenskaber ved RNA er dets evne til at katalysere sin egen replikation.

referencer

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokemi. 5. udgave. New York: W H Freeman. Sektion 29.3, et ribosom er en ribonukleoproteinpartikel (70S) fremstillet af en lille (30S) og en stor (50S) underenhed. Tilgængelig på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Invitation til biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G. E. (2010). Oprindelse og udvikling af ribosomet. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J. E. (2015). Guyton og Hall lærebog af medicinsk fysiologi e-bog. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Bind 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cellulær og molekylærbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosom struktur og mekanismen for oversættelse. Cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., og Case, C.L. (2007). Introduktion til mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H.D. (2012). Strukturen og funktionen af ​​det eukaryote ribosom. Cold Spring Harbor perspektiver i biologi, 4(5), a011536.