Milyen folyamatot végeznek a riboszómák?

A riboszómák a sejteken belüli struktúrák, amelyek egyetlen kritikus funkcióval rendelkeznek: fehérjék előállítására.

Maguk a riboszómák körülbelül egyharmad tömegű fehérjéből állnak; a másik kétharmad az úgynevezett ribonukleinsav (RNS) speciális formájából áll riboszomális RNSvagy rRNS. (Hamarosan találkozik az RNS család másik két fő tagjával, az mRNS-sel és a tRNS-szel.)

A riboszómák egyike annak a négy különálló entitásnak, amelyek minden sejtben megtalálhatók, bármennyire egyszerűek is a sejtek. A másik három a dezoxiribonukleinsav (DNS), a sejt membrán és citoplazma.

A legegyszerűbb organizmusokban, ún prokarióták, a riboszómák szabadon lebegnek a citoplazmában; a bonyolultabbban eukarióták, megtalálhatók a citoplazmában, de más helyeken is.

Mint megjegyeztük, prokarióták - egysejtű szervezetek, amelyek a Bacteria és Archaea doméneket alkotják - rendelkeznek a négy közös struktúrával sejtek.

Ezek:

• DNS: Ez a nukleinsav az összes genetikai információk anyaszervezetéről, amelyet a következő generációk továbbítanak. "Kódját" fehérjék előállítására is használják a transzkripció és a transzláció szekvenciális folyamatai révén.
• Sejtmembrán: Ez a kettős plazmamembrán, amely egy foszfolipid kétrétegből áll, szelektíven áteresztő membrán, amely lehetővé teszi egyes molekulák akadálytalan átjutását, miközben mások bejutását akadályozza. Alakot és védelmet nyújt minden sejt számára.
• Citoplazma: Citoszolnak is nevezik, a citoplazma a víz és a fehérjék kocsonyás mátrixa, amely a sejt belsejének anyagaként szolgál. Számos fontos reakció megy végbe itt, és itt található a legtöbb riboszóma.
• Riboszómák: Az összes organizmus citoplazmájában és az eukarióták másutt találhatók, ezek a sejtek fehérje "gyárai", és két alegységből állnak. Tartalmazzák azokat a helyeket, ahol fordítás bekövetkezik.

Eukarióták összetettebb sejtjeik vannak, amelyek tartalmazzák sejtszervecskék, amelyeket ugyanolyan típusú kettős plazmamembrán vesz körül, amely körülveszi a sejt egészét (a sejtmembránt). Ezen organellák közül néhány, nevezetesen a endoplazmatikus retikulum, nagyon sok riboszómát tartalmaz. Kloroplasztok növények rendelkeznek velük, akárcsak a mitokondrium az összes eukarióta közül.

Az endoplazmatikus retikulum (ER) olyan, mint egy "autópálya" a sejt magja és a citoplazma, sőt maga a sejtmembrán között. A fehérjetermékeket körbejárja, ezért előnyös, ha az ezeket a fehérjéket előállító riboszómák szomszédosak az ER-vel.

Ha riboszómákat látunk ER-hez kötődve, akkor az eredményt hívjuk meg durva ER (RER). A riboszómák által nem érintett ER-t nevezzük sima ER (SER).

Fordítás a sejt genetikai utasításokat végrehajtó folyamatának utolsó lépése. Bizonyos értelemben a DNS-készítéssel kezdődik messenger RNS (mRNS) az úgynevezett folyamatban átírás. Az mRNS egyfajta "tükörkép" a DNS-ről, amelyről másolták, de ugyanazt az információt tartalmazza. Az mRNS ezután a riboszómákhoz kapcsolódik.

Az mRNS-t a riboszómán specifikus molekulák kötik össze transzfer RNS (tRNS), amelyek a természetben található 20 aminosav egy és csak egyikéhez kötődnek. Melyik aminosav maradékot visznek a helyszínre - vagyis amely tRNS megérkezik - az mRNS-szálon található nukleotid-bázissorrend határozza meg.

Az mRNS négy bázist tartalmaz (A, C, G és U), és egy adott aminosavra vonatkozó információ három egymást követő bázisban található, ún. triplett kodon (vagy néha csak kodon), például ACG, CCU stb. Ez azt jelenti, hogy 4 van³vagy 64 különböző kodon. Ez több mint elegendő 20 aminosav kódolásához, és ezért egyes aminosavakat egynél több kodon kódol (redundancia).

Az aminosavak a fehérjék építőkövei. Ahol a fehérjék aminosavak polimerjeiből állnak, más néven polipeptidek, az aminosavak ezeknek a láncoknak a monomerjei.

(A polipeptid és a fehérje közötti különbségtétel nagyrészt önkényes.)

Az aminosavak tartalmaznak egy központi szénatomot, amely négy különálló komponenshez kapcsolódik: egy hidrogénatomhoz (H), egy aminocsoporthoz (NH₂), egy karbonsavcsoport (COOH) és egy R oldallánc, amely minden aminosavnak egyedi képletet és jellegzetes kémiai tulajdonságokat kölcsönöz. Néhány melléklánc affinitással rendelkezik a víz és más elektromosan poláris molekulák iránt, míg más aminosavak oldalláncai ellentétesen viselkednek.

A fehérjék szintézise, ​​amely egyszerűen aminosavak végpontok közötti hozzáadása, magában foglalja az egyik aminosav aminocsoportjának a következő karboxilcsoportjához való kapcsolódását. Ezt hívják a peptidkötés, és ez egy vízmolekula elvesztését eredményezi.

A riboszómákról elmondható, hogy ezekből állnak ribonukleoprotein, mivel a fent leírtak szerint az rRNS és a fehérjék egyenlőtlen keverékéből állnak össze. Két alegységből állnak, amelyeket ülepedési viselkedésük szerint osztályoznak: egy nagy, 50S alegység és egy kicsi, 30S alegység. ("S" itt a Svedberg egységeket jelenti.)

A nagy alegység 34 különböző fehérjét tartalmaz, kétféle rRNS-sel együtt, egy 23S és egy 5S fajtával. A kis alegység 21 különböző fehérjét és egy olyan rRNS-t tartalmaz, amely a 16S-nál jelentkezik be. Csak egy fehérje közös mindkét alegységben.

Az alegységek összetevői maguk is a nucleolus a prokarióták magjain belül. Ezután a sejtburokban lévő póruson át a citoplazmába szállítják őket.

A riboszómák nem léteznek teljesen összeállított formában, amíg fel nem szólítják őket munkájuk elvégzésére. Vagyis az alegységek minden "szabadidejüket" egyedül töltik. Tehát, amikor a fordítás egy adott sejt egy bizonyos részében folyamatban van, a közelben lévő riboszóma alegységek újból megismerkednek.

A nagyobb alegység funkciójának nagy része kapcsolatban áll katalízis, vagy a kémiai reakciók felgyorsítása. Ez általában az úgynevezett fehérjék hatásköre enzimek, de más biomolekulák időnként katalizátorként is működnek, és a nagy riboszomális alegység részei példák. Ez teszi a funkcionális komponenst a ribozim.

A kis alegység ezzel ellentétben úgy tűnik, hogy inkább dekóder funkcióval rendelkezik, és a fordítás már a kezdetektől túlmutat szakaszai a megfelelő nagy alegységre, a megfelelő helyen, a megfelelő időben történő rögzítéssel, a párnak szükséges feladatokkal színhely.

A fordításnak három fő szakasza van: Beavatás, megnyúlás és felmondás. Az átírás ezen részeinek rövid összefoglalása:

Megindítás, inicializálás: Ebben a lépésben a bejövő mRNS a riboszóma kis alegységének egy pontjához kötődik. Egy specifikus mRNS kodon kiváltja az iniciációt tRNS-metionin. Ehhez egy specifikus tRNS-aminosav kombináció kapcsolódik, amelyet a nitrogénes bázisok. Ez a komplex kapcsolódik a nagy riboszomális alegységhez.

Megnyúlás: Ebben a lépésben polipeptideket állítunk össze. Amikor minden bejövő aminosav-tRNS-komplex hozzáadja aminosavát a kötőhelyhez, ez átkerül az a közeli folt a riboszómán, egy második kötőhely, amely az aminosavak növekvő láncát (azaz a polipeptid). Így a bejövő aminosavakat a riboszómán egyik helyről a másikra "osztják".

Megszüntetés: Amikor az mRNS az üzenet végén van, akkor ezt egy adott bázisszekvenciával jelzi, amely jelzi a "leállást". Ez olyan "felszabadulási faktorok" felhalmozódását idézi elő, amelyek megakadályozzák további aminosavak kötődését a polipeptid. A fehérjeszintézis ezen a riboszomális helyen befejeződött.