ما الدور الذي يلعبه الريبوسوم في الترجمة؟

الريبوسومات هي هياكل بروتينية شديدة التنوع توجد في جميع الخلايا. في الكائنات بدائية النواة ، والتي تشمل بكتيريا و العتيقة المجالات ، الريبوسومات "تطفو" حرة في سيتوبلازم الخلايا. في ال حقيقيات النوى في المجال ، توجد الريبوسومات أيضًا مجانًا في السيتوبلازم ، لكن العديد من الكائنات الأخرى مرتبطة ببعض عضيات هذه الخلايا حقيقية النواة ، والتي تشكل عوالم الحيوانات والنباتات والفطريات.

قد ترى بعض المصادر تشير إلى الريبوسومات على أنها عضيات ، بينما يؤكد البعض الآخر أن افتقارها للغشاء المحيط ووجودها في بدائيات النوى يحرمها من هذه الحالة. تفترض هذه المناقشة أن الريبوسومات تختلف في الواقع عن العضيات.

وظيفة الريبوسومات هي تصنيع البروتينات. يفعلون ذلك في عملية تعرف باسم ترجمة، والذي يتضمن أخذ التعليمات المشفرة في حمض الريبونوكليك المرسل (mRNA) واستخدامها لتجميع البروتينات من أحماض أمينية.

خلايا بدائية النواة هي أبسط الخلايا ، والخلية الواحدة دائمًا ما تمثل الكائن الحي بأكمله تقريبًا هي هذه الفئة من الكائنات الحية ، والتي تمتد عبر مجالات التصنيف التصنيفية العتيقة و بكتيريا. كما لوحظ ، تحتوي جميع الخلايا على ريبوسومات. تحتوي الخلايا بدائية النواة أيضًا على ثلاثة عناصر أخرى مشتركة بين جميع الخلايا: DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) ، وغشاء الخلية والسيتوبلازم.

اقرأ المزيد عن تعريف بدائيات النوى وهيكلها ووظيفتها.

نظرًا لأن بدائيات النوى لديها احتياجات استقلابية أقل من الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا ، فإن كثافة بدائيات النوى بها منخفضة نسبيًا الريبوسومات في داخلهم ، حيث لا يحتاجون إلى المشاركة في ترجمة العديد من البروتينات المختلفة بقدر ما هو أكثر تفصيلاً تفعل الخلايا.

الخلايا حقيقية النواة، الموجودة في النباتات والحيوانات والفطريات التي تشكل المجال حقيقيات النوى، هي أكثر تعقيدًا بكثير من نظيراتها بدائية النواة. بالإضافة إلى مكونات الخلية الأساسية الأربعة المذكورة أعلاه ، تحتوي هذه الخلايا على نواة وعدد من الهياكل الأخرى المرتبطة بالغشاء والتي تسمى العضيات. إحدى هذه العضيات ، الشبكة الإندوبلازمية ، لها علاقة حميمة مع الريبوسومات ، كما سترون.

لكي تحدث الترجمة ، يجب أن يكون هناك خيط من mRNA للترجمة. mRNA ، بدوره ، يمكن أن يكون موجودًا فقط إذا حدث النسخ.

النسخ هي العملية التي يقوم من خلالها التسلسل الأساسي للنيوكليوتيدات في DNA الكائن الحي بتشفير جيناته ، أو أطوال الحمض النووي المقابلة لمنتج بروتيني معين ، في جزيء الحمض النووي الريبي ذي الصلة. تحتوي النيوكليوتيدات في الحمض النووي على الاختصارات A و C و G و T ، بينما يشتمل RNA على الثلاثة الأولى من هذه الاختصارات ولكنه يستبدل U لـ T.

عندما ينفصل خيط الحمض النووي المزدوج إلى خيطين ، يمكن أن يحدث النسخ على طول أحدهما. هذا يفعل ذلك بطريقة يمكن التنبؤ بها ، حيث يتم نسخ A في الحمض النووي إلى U في mRNA ، و C إلى G ، و G إلى C و T إلى A. ثم يترك mRNA الحمض النووي (وفي حقيقيات النوى ، النواة ؛ في بدائيات النوى ، يجلس الحمض النووي في السيتوبلازم في كروموسوم واحد صغير على شكل حلقة) ويتحرك عبر السيتوبلازم حتى يواجه الريبوسوم ، حيث تبدأ الترجمة.

الغرض من الريبوسومات هو أن تكون بمثابة مواقع للترجمة. قبل أن يتمكنوا من المساعدة في تنسيق هذه المهمة ، يجب أن يتم تجميعهم بأنفسهم ، لأن الريبوسومات لا توجد إلا في شكلها الوظيفي عندما تعمل بنشاط كمصنِّعين للبروتين. في ظل ظروف الراحة ، تنقسم الريبوسومات إلى أ زوج من الوحدات الفرعية ، واحدة كبيرة وواحدة صغيرة.

تحتوي بعض خلايا الثدييات على ما يصل إلى 10 ملايين ريبوسوم مميز. في حقيقيات النوى ، تم العثور على بعضها مرتبطًا بالشبكة الإندوبلازمية (ER) ، مما أدى إلى ما يسمى الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن العثور على الريبوسومات في الميتوكوندريا في حقيقيات النوى وفي البلاستيدات الخضراء للخلايا النباتية.

يمكن لبعض الريبوسومات أن تربط الأحماض الأمينية ، الوحدات المتكررة للبروتينات ، ببعضها البعض بسرعة 200 في الدقيقة ، أو أكثر من ثلاثة في الثانية. لديهم مواقع ربط متعددة بسبب الجزيئات المتعددة التي تشارك في الترجمة ، بما في ذلك نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي)، mRNA ، والأحماض الأمينية ، وسلسلة البولي ببتيد المتنامية التي ترتبط بها الأحماض الأمينية.

توصف الريبوسومات عمومًا بالبروتينات. ومع ذلك ، فإن حوالي ثلثي كتلة الريبوسومات تتكون من نوع من الحمض النووي الريبي يسمى ، على نحو ملائم ، RNA الريبوسوم (الرنا الريباسي). لا يحيط بها غشاء بلازما مزدوج ، مثل العضيات والخلية ككل. ومع ذلك ، لديهم غشاء خاص بهم.

لا يقاس حجم الوحدات الفرعية الريبوسومية بشكل صارم بالكتلة ولكن بكمية تسمى وحدة Svedberg (S). هذه تصف خصائص الترسيب للوحدات الفرعية. تحتوي الريبوسومات على وحدة فرعية 30 ثانية ووحدة فرعية 50 ثانية. تعمل أكبر الوظيفتين في الغالب كمحفز أثناء الترجمة ، بينما تعمل الوظيفة الأصغر في الغالب كمفكك تشفير.

يوجد حوالي 80 بروتينًا مختلفًا في ريبوسومات حقيقيات النوى ، 50 منها أو أكثر تنفرد بها الريبوسومات. كما لوحظ ، تمثل هذه البروتينات حوالي ثلث الكتلة الكلية للريبوسومات. يتم تصنيعها في النواة داخل النواة ثم يتم تصديرها إلى السيتوبلازم.

اقرأ المزيد عن تعريف وهيكل ووظيفة الريبوسومات.

البروتينات سلاسل طويلة من أحماض أمينية، التي يوجد منها 20 نوعا مختلفا. ترتبط الأحماض الأمينية معًا لتشكيل هذه السلاسل من خلال تفاعلات تُعرف باسم روابط الببتيد.

تحتوي جميع الأحماض الأمينية على ثلاث مناطق: مجموعة أمينية ، ومجموعة حمض كربوكسيلي وسلسلة جانبية ، تُسمى عادةً "سلسلة R" بلغة علماء الكيمياء الحيوية. المجموعة الأمينية ومجموعة الأحماض الكربوكسيلية ثابتة ؛ وبالتالي فإن طبيعة سلسلة R هي التي تحدد الهيكل والسلوك الفريدين للحمض الأميني.

بعض الأحماض الأمينية محبة للماء بسبب سلاسلها الجانبية ، أي أنها "تسعى" للحصول على الماء ؛ البعض الآخر نافرة من الماء ويقاوم التفاعلات مع الجزيئات المستقطبة. يميل هذا إلى إملاء كيفية تجميع الأحماض الأمينية في البروتين في فضاء ثلاثي الأبعاد مرة واحدة تصبح سلسلة البولي ببتيد طويلة بما يكفي لتصبح التفاعلات بين الأحماض الأمينية غير المجاورة قضية.

يرتبط mRNA الوارد بالريبوسومات لبدء عملية الترجمة. في حقيقيات النوى ، خيط واحد من رموز mRNA لبروتين واحد فقط ، بينما في بدائيات النوى ، يمكن أن تتضمن خيط mRNA جينات متعددة ، وبالتالي رمز لمنتجات بروتينية متعددة. أثناء ال مرحلة البدء، الميثيونين هو دائمًا الحمض الأميني المشفر لأول مرة ، عادةً عن طريق التسلسل الأساسي AUG. كل حمض أميني ، في الواقع ، يتم ترميزه بواسطة تسلسل محدد ثلاثي القواعد على mRNA (وأحيانًا أكثر من رمز تسلسل واحد لنفس الحمض الأميني).

يتم تمكين هذه العملية من خلال موقع "الإرساء" على الوحدة الفرعية الريبوسومية الصغيرة. هنا ، يرتبط كل من methionyl-tRNA (جزيء RNA المتخصص الذي ينقل الميثيونين) و mRNA بالريبوسوم ، قادمًا أقرب إلى بعضها البعض والسماح لـ mRNA بتوجيه جزيئات الحمض الريبي النووي النقال الصحيحة (هناك 20 ، واحد لكل حمض أميني) إلى يصل. هذا هو الموقع "أ". في نقطة مختلفة يقع موقع "P" ، حيث تظل سلسلة عديد الببتيد المتنامية مرتبطة بالريبوسوم.

مع تقدم الترجمة إلى ما بعد البدء باستخدام الميثيونين ، مثل كل حمض أميني وارد جديد تم استدعاؤه إلى الموقع "A" بواسطة كودون mRNA ، وسرعان ما يتم نقله إلى سلسلة polypeptide في "P" موقع (مرحلة الاستطالة). هذا يسمح لكودون النوكليوتيدات الثلاثة التالي في تسلسل الرنا المرسال باستدعاء مركب الحمض الأميني tRNA التالي المطلوب ، وهكذا. في النهاية يكتمل البروتين ويطلق من الريبوسوم (مرحلة الإنهاء).

يبدأ الإنهاء عن طريق إيقاف الكودونات (UAA أو UAG أو UGA) التي لا تحتوي على tRNAs المقابلة ، ولكنها بدلاً من ذلك تشير إلى عوامل إطلاق إشارة لوضع حد لتخليق البروتين. يتم طرد بولي ببتيد ، وتفصل وحدتا الريبوسوم.