Jakou roli hraje ribozom v překladu?

Ribozomy jsou velmi rozmanité proteinové struktury nacházející se ve všech buňkách. V prokaryotických organismech, které zahrnují Bakterie a Archaea domény, ribozomy „plaví“ volně v cytoplazmě buněk. V Eukaryota doména, ribozomy se také nacházejí zdarma v cytoplazmě, ale mnoho dalších je připojeno k některým z organel těchto eukaryotických buněk, které tvoří zvířecí, rostlinný a houbový svět.

Můžete vidět, že některé zdroje označují ribozomy jako organely, zatímco jiné tvrdí, že jejich nedostatek okolní membrány a jejich existence v prokaryotech je z tohoto stavu diskvalifikuje. Tato diskuse předpokládá, že ribozomy jsou ve skutečnosti odlišné od organel.

Funkce ribozomů je výroba bílkovin. Dělají to v procesu známém jako překlad, což zahrnuje převzetí instrukcí kódovaných v messenger ribonukleové kyselině (mRNA) a jejich použití k sestavení proteinů z aminokyseliny.

Prokaryotické buňky jsou nejjednodušší buňky a jediná buňka prakticky vždy odpovídá za celý organismus, je tato třída živých věcí, která zahrnuje taxonomické klasifikační domény

Přečtěte si více o definici, struktuře a funkci prokaryot.

Protože prokaryota mají nižší metabolické potřeby než složitější organismy, mají relativně nízkou hustotu ribozomy v jejich nitru, protože se nemusí účastnit překladu tolika různých proteinů, jak je komplikovanější buňky ano.

Eukaryotické buňky, nalezený v rostlinách, zvířatech a houbách, které tvoří doménu Eukaryota, jsou mnohem složitější než jejich prokaryotické protějšky. Kromě čtyř základních složek buněk uvedených výše mají tyto buňky jádro a řadu dalších struktur vázaných na membránu nazývaných organely. Jedna z těchto organel, endoplazmatické retikulum, má intimní vztah s ribozomy, jak uvidíte.

Aby došlo k translaci, musí existovat řetězec mRNA k překladu. mRNA zase může být přítomna, pouze pokud došlo k transkripci.

Transkripce je proces, kterým nukleotidová bazická sekvence DNA organismu kóduje své geny nebo délky DNA odpovídající konkrétnímu proteinovému produktu v příbuzné molekule RNA. Nukleotidy v DNA mají zkratky A, C, G a T, zatímco RNA zahrnuje první tři z nich, ale nahrazuje U za T.

Když se dvojité vlákno DNA odvíjí do dvou řetězců, může dojít k transkripci podél jednoho z nich. To se děje předvídatelným způsobem, protože A v DNA se přepisuje na U v mRNA, C na G, G na C a T na A. MRNA poté opouští DNA (a v eukaryotech jádro; u prokaryot DNA sedí v cytoplazmě v jediném malém prstencovém chromozomu) a pohybuje se cytoplazmou, dokud nenarazí na ribozom, kde začíná translace.

Účelem ribozomů je sloužit jako místa překladu. Než budou moci pomoci s koordinací tohoto úkolu, je třeba je dát dohromady, protože ribozomy existují ve své funkční formě pouze tehdy, když aktivně působí jako výrobci proteinů. Za klidových okolností se ribozomy rozpadají na a pár podjednotek, jedna velká a jedna malá.

Některé savčí buňky mají až 10 milionů odlišných ribozomů. U eukaryot se některé z nich nacházejí připojené k endoplazmatickému retikulu (ER), což vede k tzv. hrubé endoplazmatické retikulum (RER). Kromě toho se ribozomy nacházejí v mitochondriích eukaryot a v chloroplastech rostlinných buněk.

Některé ribozomy mohou navzájem připojit aminokyseliny, opakující se jednotky proteinů, rychlostí 200 za minutu nebo více než tři za sekundu. Mají více vazebných míst kvůli více molekulám, které se účastní translace, včetně přenosová RNA (tRNA), mRNA, aminokyseliny a rostoucí polypeptidový řetězec, ke kterému jsou aminokyseliny připojeny.

Ribozomy jsou obecně popsány jako proteiny. Asi dvě třetiny hmotnosti ribozomů však tvoří druh RNA nazývaný, výstižně, ribozomální RNA (rRNA). Nejsou obklopeni dvojitou plazmatickou membránou, stejně jako organely a buňka jako celek. Mají však vlastní membránu.

Velikost ribozomálních podjednotek se měří nikoli striktně v hmotnosti, ale v množství nazývaném Svedbergova (S) jednotka. Ty popisují sedimentační vlastnosti podjednotek. Ribozomy mají 30S podjednotku a 50S podjednotku. Větší z těchto dvou funkcí pracuje převážně jako katalyzátor během překladu, zatímco menší funguje většinou jako dekodér.

V ribozomech eukaryot je asi 80 různých proteinů, z nichž 50 nebo více je pro ribozomy jedinečné. Jak již bylo uvedeno, tyto proteiny tvoří přibližně jednu třetinu celkové hmotnosti ribozomů. Vyrábějí se v jádře uvnitř jádra a poté se exportují do cytoplazmy.

Přečtěte si více o definici, struktuře a funkci ribozomů.

Proteiny jsou dlouhé řetězy aminokyseliny, z nichž jsou 20 různých odrůd. Aminokyseliny jsou vzájemně spojeny a tvoří tyto řetězce interakcemi známými jako peptidové vazby.

Všechny aminokyseliny obsahují tři oblasti: aminoskupinu, skupinu karboxylové kyseliny a postranní řetězec, který se v jazyce biochemiků obvykle označuje jako „R-řetězec“. Aminoskupina a skupina karboxylové kyseliny jsou neměnné; je to tedy povaha R-řetězce, která určuje jedinečnou strukturu a chování aminokyseliny.

Některé aminokyseliny jsou hydrofilní kvůli jejich postranním řetězcům, což znamená, že „hledají“ vodu; ostatní jsou hydrofobní a odolávat interakcím s polarizovanými molekulami. To má tendenci diktovat, jak budou aminokyseliny v proteinu shromážděny v trojrozměrném prostoru, jakmile polypeptidový řetězec je dostatečně dlouhý na to, aby se interakce mezi nesousedícími aminokyselinami staly an problém.

Příchozí mRNA se váže na ribozomy, aby zahájila proces translace. V eukaryotech jediný řetězec mRNA kóduje pouze jeden protein, zatímco u prokaryot může řetězec mRNA zahrnovat více genů, a proto kóduje více proteinových produktů. Během iniciační fáze, methionin je vždy nejprve kódovaná aminokyselina, obvykle bázovou sekvencí AUG. Každá aminokyselina je ve skutečnosti kódována specifickou tříbázovou sekvencí na mRNA (a někdy více než jedna sekvence kóduje stejnou aminokyselinu).

Tento proces je umožněn „dokovacím“ webem na malé ribozomální podjednotce. Zde se jak methionyl-tRNA (specializovaná molekula RNA přepravující methionin), tak mRNA váží na ribozom a přicházejí blíže k sobě a umožnění mRNA nasměrovat správné molekuly tRNA (je jich 20, jedna pro každou aminokyselinu) k přijet. Toto je stránka „A“. Na jiném místě leží místo „P“, kde rostoucí polypeptidový řetězec zůstává vázán na ribozom.

Jak translace postupuje po iniciaci methioninem, tak jako každá nová příchozí aminokyselina vyvolán kodonem mRNA do místa „A“, je brzy přesunut do polypeptidového řetězce v „P“ web (fáze prodloužení). To umožňuje dalšímu tři-nukleotidovému kodonu v sekvenci mRNA volat další potřebný komplex tRNA-aminokyselina atd. Nakonec je protein dokončen a uvolněn z ribozomu (fáze ukončení).

Ukončení je iniciováno stop kodony (UAA, UAG nebo UGA), které nemají odpovídající tRNA, ale místo toho uvolňují signály, aby ukončily syntézu proteinů. Polypeptid je odeslán a dvě ribozomální podjednotky se oddělí.