Millist rolli mängib ribosoom tõlkes?

Ribosoomid on kõikides rakkudes väga mitmekesised valgu struktuurid. Prokarüootsetes organismides, mille hulka kuuluvad Bakterid ja Arheia domeenid, "hõljuvad" ribosoomid rakkude tsütoplasmas. Aastal Eukaryota domeenis leidub ribosoome vabalt ka tsütoplasmas, kuid paljud teised on seotud nende eukarüootsete rakkude mõningate organellidega, mis moodustavad looma-, taime- ja seenemaailma.

Võite näha, et mõned allikad viitavad ribosoomidele kui organellidele, teised aga väidavad, et ümbritseva membraani puudumine ja olemasolu prokarüootides diskvalifitseerib nad selle staatuse. See arutelu eeldab, et ribosoomid erinevad tegelikult organellidest.

Ribosoomide ülesanne on toota valke. Nad teevad seda protsessis, mis on tuntud kui tõlge, mis hõlmab messenger ribonukleiinhappes (mRNA) kodeeritud juhiste võtmist ja nende kasutamist valkude aminohapped.

Prokarüootsed rakud on kõige lihtsamad rakud ja üks rakk moodustab kogu organismi praktiliselt alati selle elusolendite klassi, mis hõlmab taksonoomilise klassifikatsiooni domeene

Lisateave prokarüootide definitsiooni, struktuuri ja funktsiooni kohta.

Kuna prokarüootidel on madalam metaboolne vajadus kui keerukamatel organismidel, on nende tihedus suhteliselt madal ribosoomid nende sees, kuna neil pole vaja osaleda nii paljude erinevate valkude kui keerukamate translatsioonides rakud teevad.

Eukarüootsed rakud, mis on leitud domeeni moodustavatest taimedest, loomadest ja seentest Eukaryota, on palju keerukamad kui nende prokarüootsed kolleegid. Lisaks neljale ülalpool loetletud olulisele rakukomponendile on neil rakkudel tuum ja veel mitu membraaniga seotud struktuuri, mida nimetatakse organellideks. Ühel neist organellidest, endoplasmaatilisel retikulumil, on ribosoomidega intiimne suhe, nagu näete.

Tõlkimiseks peab tõlkimiseks olema mRNA ahel. mRNA saab omakorda esineda ainult siis, kui transkriptsioon on toimunud.

Transkriptsioon on protsess, mille käigus organismi DNA nukleotiidne aluse järjestus kodeerib seotud molekulis RNA selle geene või spetsiifilisele valguproduktile vastavat DNA pikkust. DNA nukleotiididel on lühendid A, C, G ja T, samas kui RNA sisaldab neist kolme esimest, kuid asendab T-d U-ga.

Kui DNA kaheahelaline lõdveneb kaheks ahelaks, võib transkriptsioon toimuda mööda ühte neist. See teeb seda ettearvataval viisil, kuna DNA DNA-s transkribeeritakse mRNA-s U-ks, C G-ks, G C-ks ja T A-ks. Seejärel lahkub mRNA DNA-st (ja eukarüootides tuumast; prokarüootides istub DNA tsütoplasmas ühes, väikeses, rõngakujulises kromosoomis) ja liigub läbi tsütoplasma, kuni kohtub ribosoomiga, kus algab translatsioon.

Ribosoomide eesmärk on toimida tõlkekohtadena. Enne kui nad saavad selle ülesande koordineerimisel aidata, tuleb nad ise kokku panna, sest ribosoomid eksisteerivad oma funktsionaalsel kujul alles siis, kui nad tegutsevad aktiivselt valgutootjatena. Puhkeseisundis lagunevad ribosoomid a paar allüksust, üks suur ja üks väike.

Mõnel imetajarakul on koguni 10 miljonit erinevat ribosoomi. Eukarüootides on mõned neist kinnitatud endoplasmaatilise retikulumi külge (ER), mille tulemuseks on nn. töötlemata endoplasmaatiline retikulum (RER). Lisaks võib ribosoome leida eukarüootide mitokondrites ja taimerakkude kloroplastides.

Mõni ribosoom võib aminohappeid, korduvaid valguühikuid, üksteise külge kinnitada kiirusega 200 minutis või üle kolme sekundis. Neil on mitu sidumissaiti tänu mitmele molekulile, mis osalevad translatsioonis, sealhulgas ülekantav RNA (tRNA), mRNA, aminohapped ja kasvav polüpeptiidahel, millega aminohapped kinnituvad.

Ribosoome kirjeldatakse üldiselt valkudena. Umbes kaks kolmandikku ribosoomide massist koosneb aga omamoodi RNA-st, mida nimetatakse piisavalt tabavalt ribosomaalseks RNA-ks (rRNA). Neid ei ümbritse kahekordne plasmamembraan, nagu ka organellid ja rakk tervikuna. Neil on siiski oma membraan.

Ribosomaalsete allüksuste suurust ei mõõdeta rangelt massina, vaid koguses, mida nimetatakse Svedbergi (S) ühikuks. Need kirjeldavad allüksuste settimisomadusi. Ribosoomidel on 30S ja 50S subühik. Suurem neist funktsioonidest on tõlkimise ajal peamiselt katalüsaatorina, väiksem aga enamasti dekoodrina.

Eukarüootide ribosoomides on umbes 80 erinevat valku, millest 50 või enam on ribosoomidele omased. Nagu märgitud, moodustavad need valgud umbes kolmandiku kogu ribosoomide massist. Neid toodetakse tuumasiseses tuumas ja eksporditakse seejärel tsütoplasmasse.

Lisateavet ribosoomide definitsiooni, struktuuri ja funktsiooni kohta.

Valgud on pikki ahelaid aminohapped, millest neid on 20 erinevat sorti. Aminohapped on omavahel ühendatud, moodustades need ahelad peptiidsidemetena tuntud interaktsioonide kaudu.

Kõik aminohapped sisaldavad kolme piirkonda: aminorühm, karboksüülhappe rühm ja külgahel, mida biokeemikute keeles tähistatakse tavaliselt "R-ahelana". Aminorühm ja karboksüülhappe rühm on muutumatud; seega määrab aminohappe ainulaadse struktuuri ja käitumise R-ahela olemus.

Mõned aminohapped on hüdrofiilne nende külgahelate tõttu, mis tähendab, et nad "otsivad" vett; teised on hüdrofoobne ja seista vastu interaktsioonidele polariseeritud molekulidega. See kipub dikteerima, kuidas valgus olevad aminohapped kolmemõõtmelises ruumis kokku saavad polüpeptiidahel muutub piisavalt pikaks, et mitte-naabruses asuvate aminohapete vastastikused mõjud muutuksid probleem.

Saabuv mRNA seondub translatsiooni protsessi algatamiseks ribosoomidega. Eukarüootides kodeerib mRNA üks ahel ainult ühte valku, samas kui prokarüootides võib mRNA ahel sisaldada mitut geeni ja seetõttu kodeerida mitut valgusaadust. Jooksul algusfaas, metioniin on alati esimesena kodeeritud aminohape, tavaliselt alusjärjestuse AUG poolt. Iga aminohapet kodeerib tegelikult spetsiifiline kolme aluse järjestus mRNA-l (ja mõnikord kodeerib sama aminohapet rohkem kui üks järjestus).

Selle protsessi lubab väikeses ribosomaalses allüksuses asuv "dokkimisplats". Siin seonduvad nii metionüül-tRNA (metioniini transportiv spetsialiseeritud RNA molekul) kui ka mRNA ribosoomiga, tulles üksteisele lähemale ja võimaldades mRNA-l suunata õigeid tRNA molekule (neid on 20, iga aminohappe kohta üks) saabuma. See on "A" sait. Teises punktis asub "P" sait, kus kasvav polüpeptiidahel jääb seotuks ribosoomiga.

Kui translatsioon edeneb metioniiniga initsieerimisest kaugemale, nii nagu iga uus saabuv aminohape on mRNA koodoni poolt A-kohale kutsutud, viiakse see peagi polüpeptiidahelasse "P" juures sait (pikenemisfaas). See võimaldab mRNA järjestuses järgmisel kolmel nukleotiidsel koodonil kutsuda järgmist vajalikku tRNA-aminohapete kompleksi jne. Lõpuks on valk valmis ja vabanenud ribosoomist (lõpetamise faas).

Lõpetamise algatavad stoppkoodonid (UAA, UAG või UGA), millel puuduvad vastavad tRNA-d, vaid valgusünteesi lõpetamiseks signaali vabastamistegurid. Polüpeptiid saadetakse välja ja kaks ribosomaalset subühikut eralduvad.