Hvilken proces udfører ribosomer?

Ribosomer er strukturer i celler med en enkelt kritisk funktion: at fremstille proteiner.

Ribosomer i sig selv består af ca. en tredjedel af masseproteinet; de andre to tredjedele består af en specialiseret form for ribonukleinsyre (RNA) kaldet ribosomalt RNAeller rRNA. (Snart møder du de to andre store medlemmer af RNA-familien, mRNA og tRNA.)

Ribosomer er en af ​​fire forskellige enheder, der findes i alle celler, uanset hvor enkle cellerne kan være. De andre tre er deoxyribonukleinsyre (DNA), a celle membran og cytoplasma.

I de enkleste organismer, kaldet prokaryoterribosomer flyder frit i cytoplasmaet; i det mere komplekse eukaryoter, de findes i cytoplasmaet, men også en smule andre steder.

Som nævnt, prokaryoter - encellede organismer, der udgør domænerne Bakterier og Archaea - besidder de fire strukturer, der er fælles for alle celler.

Disse er:

• DNA: Denne nukleinsyre indeholder alle de genetisk information om dets moderorganisme, der overføres til efterfølgende generationer. Dens "kode" bruges også til at fremstille proteiner gennem de sekventielle processer til transkription og translation.
• En cellemembran: Denne dobbelte plasmamembran, der består af et phospholipid dobbeltlag, er en selektivt permeabel membran, der tillader nogle molekyler at passere uhindret, mens de forhindrer adgang til andre. Det giver form og beskyttelse til alle celler.
• Cytoplasma: Også kaldet cytosol, cytoplasmaet er en gelatinøs matrix af vand og proteiner, der tjener som stoffet i det indre af cellen. Her finder en række vigtige reaktioner sted, og det er her, de fleste ribosomer findes.
• Ribosomer: Fundet i cytoplasmaet i alle organismer og andre steder i eukaryoter, er disse proteinets "fabrikker" af celler og består af to underenheder. De indeholder de steder, hvor oversættelse opstår.

Eukaryoter har mere komplekse celler, der indeholder organeller, som er omgivet af den samme slags dobbelt plasmamembran, der omgiver cellen som helhed (cellemembranen). Nogle af disse organeller, især de endoplasmatisk retikulum, er vært for mange ribosomer. Kloroplaster af planter har dem, ligesom mitokondrier af alle eukaryoter.

Det endoplasmatiske retikulum (ER) er som en "motorvej" mellem cellekernen og cytoplasmaet og selv selve cellemembranen. Det transporterer proteinprodukter rundt, hvorfor det er fordelagtigt for ribosomer, der gør disse proteiner, at være naboer med ER.

Når ribosomer ses bundet til ER, kaldes resultatet grov ER (RER). ER uberørt af ribosomer kaldes glat ER (SER).

Oversættelse er det sidste trin i cellen, der udfører genetiske instruktioner. Det starter på en måde med DNA-fremstilling messenger RNA (mRNA) i en proces kaldet transkription. MRNA er et slags "spejlbillede" af DNA'et, hvorfra det blev kopieret, men det indeholder de samme oplysninger. MRNA'en binder sig derefter til ribosomer.

MRNA'et er forbundet med ribosomet af specifikke molekyler af overføre RNA (tRNA), der binder til en og kun en af ​​de 20 aminosyrer, der findes i naturen. Hvilken aminosyre rest bringes til stedet - det vil sige hvilken tRNA ankommer - bestemmes af nukleotidbasesekvensen på mRNA-strengen.

mRNA indeholder fire baser (A, C, G og U), og informationen for en given aminosyre er indeholdt i tre på hinanden følgende baser, kaldet en triplet codon (eller nogle gange bare codon), såsom ACG, CCU osv. Dette betyder, at der er 4³eller 64 forskellige kodoner. Dette er mere end tilstrækkeligt til at kode for 20 aminosyrer, og det er grunden til, at nogle aminosyrer kodes for af mere end en kodon (redundans).

Aminosyrer er byggestenene i proteiner. Hvor proteiner består af polymerer af aminosyrer, også kaldet polypeptider, aminosyrer er monomererne i disse kæder.

(Sondringen mellem et polypeptid og et protein er stort set vilkårlig.)

Aminosyrer inkluderer et centralt carbonatom, der er forbundet med fire forskellige komponenter: et hydrogenatom (H), en aminogruppe (NH₂), en carboxylsyregruppe (COOH) og en R-sidekæde, der giver hver aminosyre sin unikke formel og karakteristiske kemiske egenskaber. Nogle af sidekæderne har en affinitet for vand og andre elektrisk polære molekyler, mens sidekæderne for andre aminosyrer opfører sig på en modsat måde.

Syntesen af ​​proteiner, som simpelthen er tilsætningen af ​​aminosyrer fra ende til anden, involverer bindingen af ​​aminogruppen i en aminosyre til den næste carboxylgruppe. Dette kaldes en peptidbindingog det resulterer i tab af et vandmolekyle.

Ribosomer kan siges at bestå af ribonukleoprotein, da de som beskrevet ovenfor er samlet fra en ulige blanding af rRNA og proteiner. De består af to underenheder, der er klassificeret med hensyn til deres sedimenteringsadfærd: en stor, 50S underenhed og en lille, 30S underenhed. ("S" står her for Svedberg-enheder.)

Den store underenhed indeholder 34 forskellige proteiner sammen med to typer rRNA, en 23S-type og en 5S-type. Den lille underenhed indeholder 21 forskellige proteiner og en type rRNA, der kontrollerer ved 16S. Kun et protein er fælles for begge underenheder.

Komponenterne i underenhederne er selv fremstillet i nucleolus inde i kernerne af prokaryoter. Derefter transporteres de gennem en pore i kernekapslen til cytoplasmaet.

Ribosomer eksisterer ikke i deres fuldt sammensatte form, før de opfordres til at udføre deres job. Det vil sige, at underenhederne bruger al deres "fritid" alene. Så når oversættelse er i gang i en bestemt del af en given celle, begynder ribosomunderenheder i nærheden at blive bekendt igen.

Meget af funktionen af ​​den større underenhed vedrører katalyseeller hurtigere kemiske reaktioner. Dette er normalt anvendelsen af ​​proteiner, der kaldes enzymer, men andre biomolekyler fungerer lejlighedsvis også som katalysatorer, og dele af den store ribosomale underenhed er et eksempel. Dette gør den funktionelle komponent a ribozym.

Den lille underenhed ser derimod ud til at have mere af en dekoderfunktion, der får oversættelse forbi begyndelsen trin ved at låse fast i den højre store underenhed på det rigtige sted på det rigtige tidspunkt og bære det parret har brug for til scene.

Oversættelse har tre hovedfaser: Indvielse, forlængelse og afslutning. For at opsummere hver af disse transkriptionsdele kort:

Indvielse: I dette trin binder indkommende mRNA til et sted på den lille underenhed af et ribosom. Et specifikt mRNA-codon udløser en initiering af tRNA-methionin. Det forbindes der med en specifik tRNA-aminosyrekombination bestemt af mRNA-sekvensen af nitrogenholdige baser. Dette kompleks forbinder med den store ribosomale underenhed.

Forlængelse: I dette trin samles polypeptider. Når hvert indkommende aminosyre-tRNA-kompleks tilføjer sin aminosyre til bindingsstedet, overføres dette til en nærliggende sted på ribosomet, et andet bindingssted, der holder den voksende kæde af aminosyrer (dvs. polypeptid). Således "afleveres" indgående aminosyrer fra et sted til et andet på ribosomet.

Afslutning: Når mRNA'et er i slutningen af ​​sin meddelelse, signalerer det dette med en bestemt basesekvens, der markerer "stop". Dette forårsager ophobning af "frigivelsesfaktorer", der forhindrer binding af flere aminosyrer til polypeptid. Proteinsyntese på dette ribosomale sted er nu afsluttet.