Όταν σκέφτεστε για τα κύτταρα, πιθανότατα φαντάζεστε τις στρογγυλές σταγόνες που βλέπετε όταν τοποθετείτε μια διαφάνεια κάτω από ένα μικροσκόπιο. Ή μήπως θυμάστε τα μοντέλα κυττάρων που δημιουργήσατε στο δημοτικό σχολείο, τα οποία είναι γεμάτα με ετικέτες οργανικών μορφών από πηλό.
Όταν εξετάζετε τα κύτταρα και τα οργανίδια λίγο βαθύτερα, όπως αναρωτιέστε για τους δύο τύπους μορίων από τα οποία δημιουργείται ένα ριβόσωμα, φέρνει σε καθαρή άποψη τον τρόπο με τον οποίο το κύτταρο η δομή καθορίζει τη λειτουργία της.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα ριβοσώματα περιέχουν δύο βιομόρια: νουκλεϊκό οξύ και πρωτεΐνη. Αυτό έχει νόημα επειδή η δουλειά του ριβοσώματος στο κύτταρο είναι να χρησιμοποιήσει ένα πρότυπο νουκλεϊκού οξέος που ονομάζεται messenger RNA (mRNA) για την κατασκευή νέων πρωτεϊνών.
Τι είναι τα κύτταρα και τα βιομόρια;
Ίσως γνωρίζετε ήδη ότι το κύτταρο είναι η θεμελιώδης μονάδα ενός ζωντανού οργανισμού. Περιβάλλεται από ένα κύτταρομεμβράνη (και ένα κυτταρικό τοίχωμα στις περιπτώσεις βακτηρίων, φυτών και ορισμένων μυκητιακών κυττάρων) και
Τα κύτταρα ενεργούν ως μεμονωμένες μονάδες για να διασπά τα θρεπτικά συστατικά για την ενέργεια, να χτίζουν βιομόρια και να αναπαράγονται. Σε πολυκύτταρους οργανισμούς, όπως οι άνθρωποι, πολλά μεμονωμένα κύτταρα ειδικεύονται και συνεργάζονται για να σχηματίσουν ιστούς και όργανα.
Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τύποι βιομόρια που αποτελούν τα κύτταρα των ζωντανών οργανισμών που ονομάζονται επίσης μακρομόρια της ζωής:
- υδατάνθρακες
- λιπίδια
- πρωτεΐνες
- νουκλεϊκά οξέα
Οι υδατάνθρακες και τα λιπίδια αποθηκεύουν ενέργεια στο κύτταρο, σχηματίζουν δομικά συστατικά και δρουν ως χημικοί αγγελιοφόροι. Οι πρωτεΐνες έχουν παρόμοιους ρόλους αλλά επίσης πυροδοτούν τις χημικές αντιδράσεις που καθιστούν δυνατή τη ζωή και επηρεάζουν τη γονιδιακή δραστηριότητα. Τα νουκλεϊκά οξέα αποθηκεύουν ολόκληρο τον γενετικό κώδικα του οργανισμού.
Γεγονότα ριβοσωμάτων
Ριβοσώματα είναι σημαντικά για όλα τα ζωντανά κύτταρα επειδή δημιουργούν πρωτεΐνες. Ανάλογα με τον τύπο του κυττάρου, κάθε δεδομένο κύτταρο περιέχει αρκετές χιλιάδες έως μερικά εκατομμύρια ριβοσώματα. Δεδομένου ότι είναι οι μηχανές σύνθεσης πρωτεϊνών του κυττάρου, τα κύτταρα που απαιτούν πολλές πρωτεΐνες έχουν απλά περισσότερα ριβοσώματα.
Τα ριβοσώματα μπορεί να προσκολληθούν σε ένα άλλο οργανικό, όπως το τραχύ ενδοπλασματικό δίκτυο ή τον πυρηνικό φάκελο, που περιβάλλει το πυρήνας. Ή μπορεί να επιπλέουν ελεύθερα στον κυτταροπλασματικό ζωμό του κυττάρου. Οι περισσότερες πρωτεΐνες που είναι ενσωματωμένες σε ελεύθερα ριβοσώματα παραμένουν στο κύτταρο ενώ οι πρωτεΐνες που δημιουργούνται από ριβοσώματα που συνδέονται με το ενδοπλασματικό δίκτυο συνήθως σημειώνονται για μεταφορά έξω από το κύτταρο.
Σύνθεση πρωτεϊνών
Για την κατασκευή πρωτεϊνών, τα ριβοσώματα βασίζονται σε οδηγίες του πυρήνα, που περιέχει το DNA του οργανισμού. Η πρωταρχική λειτουργία του DNA είναι η αποθήκευση του γενετικού σχεδίου για τη δημιουργία βιομορίων, όπως οι πρωτεΐνες. Τα ριβοσώματα λαμβάνουν κομμάτια αυτού του σχεδιαγράμματος μέσω εξειδικευμένων νουκλεϊκών οξέων που ονομάζονται messenger RNA (mRNA).
Το ριβόσωμα χρησιμοποιεί αυτό το mRNA ως πρότυπο για τη δημιουργία μακρών αλυσίδων αμινοξέων, που παρέχονται στο ριβοσώμα από ένα άλλο νουκλεϊκό οξύ που ονομάζεται μεταφορά RNA (tRNA). Μόλις ολοκληρωθεί, η αλυσίδα διπλώνεται με συγκεκριμένο τρόπο, που ονομάζεται a διαμόρφωση. Αυτή η αναδιπλωμένη μονάδα είναι πλέον μια λειτουργική πρωτεΐνη.
Βιομόρια σε ριβοσώματα
Γνωρίζοντας ότι τα ριβοσώματα συνθέτουν πρωτεΐνες από πρότυπα νουκλεϊκών οξέων, πιθανότατα μπορείτε να μαντέψετε τους δύο τύπους μορίων από τα οποία δημιουργείται ένα ριβοσώμα. Η απάντηση, φυσικά, είναι πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα. Στην πραγματικότητα, τα ριβοσώματα είναι περίπου 60 τοις εκατό RNA και 40% πρωτεΐνη.
Ριβοσωμικές πρωτεΐνες και ριβοσωμικό RNA (rRNA) συνθέτουν μαζί τις δύο υπομονάδες του ριβοσώματος. Παραδόξως, το τμήμα νουκλεϊκού οξέος συμβάλλει στην πλειονότητα της δομής του ριβοσώματος ενώ οι πρωτεΐνες συμπληρώνουν κενά και αυξάνουν τη σύνθεση πρωτεϊνών, η οποία θα συνέβαινε πολύ πιο αργά χωρίς τους.
Οι δύο υπομονάδες του ριβοσώματος διαχωρίζονται όταν δεν δημιουργούν πρωτεΐνες. Οι επιστήμονες τα περιγράφουν με βάση τους ρυθμοί καθίζησης. Τα περισσότερα ριβοσώματα ευκαρυωτικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων αυτών στα ανθρώπινα κύτταρα, περιέχουν μια υπομονάδα της δεκαετίας του '40 και μια υπομονάδα της δεκαετίας του '60.