Ribosomen zijn structuren in cellen met één cruciale functie: het maken van eiwitten.
Ribosomen zelf bestaan uit ongeveer een derde eiwit in massa; de andere tweederde bestaat uit een gespecialiseerde vorm van ribonucleïnezuur (RNA), genaamd ribosomaal RNA, of rRNA. (Binnenkort ontmoet je de andere twee belangrijke leden van de RNA-familie, mRNA en tRNA.)
Ribosomen zijn een van de vier afzonderlijke entiteiten die in alle cellen worden aangetroffen, hoe eenvoudig de cellen ook zijn. De andere drie zijn deoxyribonucleïnezuur (DNA), a celmembraan en cytoplasma.
In de eenvoudigste organismen, genaamd prokaryoten, ribosomen zweven vrij in het cytoplasma; in de meer complexe eukaryoten, ze worden gevonden in het cytoplasma, maar ook op een paar andere plaatsen.
Delen van een cel
Zoals opgemerkt, prokaryoten – eencellige organismen die de domeinen Bacteria en Archaea vormen – bezitten de vier structuren die iedereen gemeen heeft cellen.
Dit zijn:
- DNA: Dit nucleïnezuur bevat alle genetische informatie over zijn ouderorganisme, dat wordt doorgegeven aan volgende generaties. De "code" ervan wordt ook gebruikt om eiwitten te maken via de opeenvolgende processen van transcriptie en translatie.
- Een celmembraan: Dit dubbele plasmamembraan, bestaande uit een fosfolipide dubbellaag, is een selectief permeabel membraan, waardoor sommige moleculen ongehinderd kunnen passeren terwijl andere worden geblokkeerd. Het geeft vorm en bescherming aan alle cellen.
- Cytoplasma: Ook wel cytosol genoemd, het cytoplasma is een gelatineuze matrix van water en eiwitten die dient als de substantie van het binnenste van de cel. Hier vinden een aantal belangrijke reacties plaats, en daar zitten de meeste ribosomen.
- ribosomen: Gevonden in het cytoplasma van alle organismen en elders in eukaryoten, dit zijn de eiwit "fabrieken" van cellen, en bestaan uit twee subeenheden. Ze bevatten de sites waarop vertaling optreedt.
Eukaryoten hebben meer complexe cellen, bevattende organellendie zijn omgeven door hetzelfde soort dubbel plasmamembraan dat de cel als geheel omringt (het celmembraan). Sommige van deze organellen, met name de endoplasmatisch reticulum, bevatten een groot aantal ribosomen. Chloroplasten van planten hebben ze, net als de mitochondriën van alle eukaryoten.
Het endoplasmatisch reticulum (ER) is als een "snelweg" tussen de kern van de cel en het cytoplasma, en zelfs het celmembraan zelf. Het pendelt eiwitproducten rond, daarom is het voordelig voor ribosomen, die die eiwitten maken, buren met ER te zijn.
Wanneer ribosomen gebonden aan ER worden gezien, wordt het resultaat genoemd ruwe ER (RER). ER onaangetast door ribosomen heet is glad ER (SER).
Vertaling gedefinieerd
Vertaling is de laatste stap in het proces van het uitvoeren van genetische instructies door de cel. Het begint in zekere zin met het maken van DNA boodschapper RNA (mRNA) in een proces genaamd transcriptie. Het mRNA is een soort "spiegelbeeld" van het DNA waaruit het is gekopieerd, maar het bevat dezelfde informatie. Het mRNA hecht zich dan aan ribosomen.
Het mRNA is op het ribosoom verbonden door specifieke moleculen van overdracht RNA (tRNA) die binden aan één en slechts één van de 20 aminozuren die in de natuur voorkomen. Welke aminozuur residu wordt naar de locatie gebracht - dat wil zeggen, welke tRNA arriveert - wordt bepaald door de nucleotide-basesequentie op de mRNA-streng.
mRNA bevat vier basen (A, C, G en U), en de informatie voor een bepaald aminozuur is opgenomen in drie opeenvolgende basen, een zogenaamde triplet codon (of soms gewoon) codon), zoals ACG, CCU, enz. Dit betekent dat er 43, of 64, verschillende codons. Dit is meer dan voldoende om voor 20 aminozuren te coderen, en daarom worden sommige aminozuren door meer dan één codon gecodeerd (redundantie).
Aminozuren en eiwitten
Aminozuren zijn de bouwstenen van eiwitten. Waar eiwitten bestaan uit polymeren van aminozuren, ook wel polypeptiden, aminozuren zijn de monomeren van deze ketens.
(Het onderscheid tussen een polypeptide en een eiwit is grotendeels willekeurig.)
Aminozuren omvatten een centraal koolstofatoom dat is verbonden met vier verschillende componenten: een waterstofatoom (H), een aminogroep (NH2), een carbonzuurgroep (COOH) en een R-zijketen die elk aminozuur zijn unieke formule en onderscheidende chemische eigenschappen geeft. Sommige van de zijketens hebben een affiniteit voor water en andere elektrisch polaire moleculen, terwijl de zijketens van andere aminozuren zich op een tegenovergestelde manier gedragen.
De synthese van eiwitten, wat eenvoudigweg de toevoeging van aminozuren van begin tot eind is, omvat de koppeling van de aminogroep van het ene aminozuur aan de carboxylgroep van het volgende. Dit heet een peptidebinding, en het resulteert in het verlies van een watermolecuul.
Ribosoom Samenstelling
Van ribosomen kan worden gezegd dat ze bestaan uit: ribonucleoproteïneomdat ze, zoals hierboven beschreven, zijn samengesteld uit een ongelijke mix van rRNA en eiwitten. Ze bestaan uit twee subeenheden die zijn geclassificeerd in termen van hun sedimentatiegedrag: een grote, 50S subeenheid en een kleine, 30S subeenheid. ("S" staat hier voor Svedberg-eenheden.)
De grote subeenheid bevat 34 verschillende eiwitten, samen met twee soorten rRNA, een 23S-soort en een 5S-soort. De kleine subeenheid bevat 21 verschillende eiwitten en een type rRNA dat incheckt bij 16S. Slechts één eiwit is gemeenschappelijk voor beide subeenheden.
De componenten van de subunits zijn zelf gemaakt in de nucleolus in de kernen van prokaryoten. Ze worden vervolgens door een porie in de nucleaire envelop naar het cytoplasma getransporteerd.
Ribosoom Functie
Ribosomen bestaan niet in hun volledig geassembleerde vorm totdat ze worden opgeroepen om hun werk te doen. Dat wil zeggen, de subeenheden brengen al hun "vrije tijd" alleen door. Dus als de translatie op gang komt in een bepaald deel van een bepaalde cel, beginnen ribosoomsubeenheden in de buurt elkaar weer te leren kennen.
Een groot deel van de functie van de grotere subeenheid heeft betrekking op: katalyse, of het versnellen van chemische reacties. Dit is normaal gesproken de bevoegdheid van eiwitten genaamd enzymen, maar andere biomoleculen werken soms ook als katalysatoren, en delen van de grote ribosomale subeenheid zijn een voorbeeld. Dit maakt de functionele component tot een ribozym.
De kleine subeenheid daarentegen lijkt meer een decoderfunctie te hebben, waardoor vertaling voorbij het allereerste begin komt stadia door op het juiste moment op de juiste grote subeenheid op de juiste plek te vergrendelen, en te dragen wat het paar nodig heeft om de tafereel.
Stappen van vertaling
Vertalen kent drie hoofdfasen: Initiatie, verlenging en beëindiging. Om elk van deze delen van transcriptie in het kort samen te vatten:
Initiatie: In deze stap bindt binnenkomend mRNA aan een plek op de kleine subeenheid van een ribosoom. Een specifiek mRNA-codon triggert een initiatie door tRNA-methionine. Het wordt daar verbonden door een specifieke tRNA-aminozuurcombinatie die wordt bepaald door de mRNA-sequentie van stikstofbasen. Dit complex is verbonden met de grote ribosomale subeenheid.
Verlenging: In deze stap worden polypeptiden geassembleerd. Wanneer elk binnenkomend aminozuur-tRNA-complex zijn aminozuur aan de bindingsplaats toevoegt, wordt dit overgebracht naar a nabijgelegen plek op het ribosoom, een tweede bindingsplaats die de groeiende keten van aminozuren vasthoudt (d.w.z. de polypeptide). Zo worden binnenkomende aminozuren van de ene plek naar de andere op het ribosoom "overgedragen".
Beëindiging: Wanneer het mRNA aan het einde van zijn bericht is, signaleert het dit met een bepaalde basensequentie die "stop" aangeeft. Dit veroorzaakt de ophoping van "release-factoren" die de binding van nog meer aminozuren aan de polypeptide. Eiwitsynthese op deze ribosomale locatie is nu voltooid.