Hvilken prosess utfører ribosomer?

Ribosomer er strukturer i celler med en enkelt kritisk funksjon: å lage proteiner.

Ribosomer i seg selv består av omtrent en tredjedel av masseproteinet; de andre to tredjedeler består av en spesialisert form av ribonukleinsyre (RNA) kalt ribosomalt RNA, eller rRNA. (Snart møter du de to andre hovedmedlemmene i RNA-familien, mRNA og tRNA.)

Ribosomer er en av fire forskjellige enheter som finnes i alle celler, uansett hvor enkle cellene kan være. De tre andre er deoksyribonukleinsyre (DNA), a cellemembran og cytoplasma.

I de enkleste organismer, kalt prokaryoter, ribosomer flyter fritt i cytoplasmaet; i det mer komplekse eukaryoter, de finnes i cytoplasmaet, men også på en smattering av andre steder.

Som notert, prokaryoter - encellede organismer som utgjør domenene Bakterier og Archaea - har de fire strukturene som er felles for alle celler.

Disse er:

• DNA: Denne nukleinsyren inneholder alt genetisk informasjon om foreldreorganismen, som overføres til påfølgende generasjoner. Dens "kode" brukes også til å lage proteiner gjennom sekvensielle prosesser for transkripsjon og oversettelse.
• En cellemembran: Denne doble plasmamembranen, bestående av et fosfolipid dobbeltlag, er en selektiv permeabel membran, slik at noen molekyler kan passere uhindret mens de hindrer adgang til andre. Det gir form og beskyttelse til alle celler.
• Cytoplasma: Også kalt cytosol, er cytoplasma en gelatinøs matrise av vann og proteiner som fungerer som stoffet i det indre av cellen. En rekke viktige reaksjoner finner sted her, og det er her de fleste ribosomer finnes.
• Ribosomer: Funnet i cytoplasmaet til alle organismer og andre steder i eukaryoter, er dette protein "fabrikkene" til celler, og består av to underenheter. De inneholder nettstedene hvor oversettelse inntreffer.

Eukaryoter har mer komplekse celler, som inneholder organeller, som er omgitt av den samme typen dobbel plasmamembran som omgir cellen som helhet (cellemembranen). Noen av disse organellene, særlig endoplasmatisk retikulum, er vert for mange ribosomer. Kloroplaster av planter har dem, som også mitokondrier av alle eukaryoter.

Endoplasmatisk retikulum (ER) er som en "motorvei" mellom cellekjernen og cytoplasmaet, og til og med selve cellemembranen. Det skyter proteinprodukter rundt, og det er derfor det er fordelaktig for ribosomer, som gjør disse proteinene, å være naboer med ER.

Når ribosomer blir sett bundet til ER, kalles resultatet grov ER (RER). ER uberørt av ribosomer kalles glatt ER (SER).

Oversettelse er det siste trinnet i prosessen med at cellen utfører genetiske instruksjoner. Det starter på en måte med DNA-fremstilling messenger RNA (mRNA) i en prosess som kalles transkripsjon. MRNA er et slags "speilbilde" av DNAet det ble kopiert fra, men det inneholder den samme informasjonen. Deretter fester mRNA seg til ribosomer.

MRNA er sammenføyd på ribosomet av spesifikke molekyler av overføre RNA (tRNA) som binder seg til en og bare en av de 20 aminosyrene som finnes i naturen. Hvilken aminosyre rester blir brakt til stedet - det vil si hvilken tRNA ankommer - bestemmes av nukleotidbasesekvensen på mRNA-strengen.

mRNA inneholder fire baser (A, C, G og U), og informasjonen for en gitt aminosyre er inneholdt i tre påfølgende baser, kalt en triplettkodon (eller noen ganger bare kodon), for eksempel ACG, CCU, etc. Dette betyr at det er 4³, eller 64, forskjellige kodoner. Dette er mer enn tilstrekkelig for å kode for 20 aminosyrer, og det er derfor noen aminosyrer kodes for av mer enn ett kodon (redundans).

Aminosyrer er byggesteinene til proteiner. Hvor proteiner består av polymerer av aminosyrer, også kalt polypeptider, aminosyrer er monomerene i disse kjedene.

(Skillet mellom et polypeptid og et protein er stort sett vilkårlig.)

Aminosyrer inkluderer et sentralt karbonatom forbundet med fire forskjellige komponenter: et hydrogenatom (H), en aminogruppe (NH₂), en karboksylsyregruppe (COOH) og en R-sidekjede som gir hver aminosyre sin unike formel og særegne kjemiske egenskaper. Noen av sidekjedene har affinitet for vann og andre elektrisk polare molekyler, mens sidekjedene til andre aminosyrer oppfører seg på motsatt måte.

Syntesen av proteiner, som ganske enkelt er tilsetning av aminosyrer fra ende til annen, involverer koblingen av aminogruppen til en aminosyre til karboksylgruppen i den neste. Dette kalles a peptidbinding, og det resulterer i tap av et vannmolekyl.

Ribosomer kan sies å bestå av ribonukleoprotein, siden, som beskrevet ovenfor, er de samlet fra en ulik blanding av rRNA og proteiner. De består av to underenheter som er klassifisert i forhold til sedimentasjonsatferd: en stor, 50S underenhet og en liten, 30S underenhet. ("S" står her for Svedberg-enheter.)

Den store underenheten inneholder 34 forskjellige proteiner, sammen med to typer rRNA, en 23S-type og en 5S-type. Den lille underenheten inneholder 21 forskjellige proteiner og en type rRNA som sjekker inn ved 16S. Bare ett protein er vanlig for begge underenheter.

Komponentene til underenhetene er selv laget i nucleolus inne i kjerner av prokaryoter. De transporteres deretter gjennom en pore i kjernekonvolutten til cytoplasmaet.

Ribosomer eksisterer ikke i fullstendig samlet form før de blir bedt om å gjøre jobben sin. Det vil si at underenhetene bruker hele "fritiden" alene. Så når oversettelsen begynner i en bestemt del av en gitt celle, begynner ribosomunderenheter i nærheten å bli kjent igjen.

Mye av funksjonen til den større underenheten er knyttet til katalyse, eller påskynde kjemiske reaksjoner. Dette er vanligvis bruken av proteiner som kalles enzymer, men også andre biomolekyler fungerer som katalysatorer, og deler av den store ribosomale underenheten er et eksempel. Dette gjør den funksjonelle komponenten a ribozym.

Den lille underenheten ser derimot ut til å ha mer av en dekoderfunksjon, og får oversettelse forbi helt begynnelsen trinn ved å låse på høyre store underenhet på rett sted til rett tid, og bære det paret trenger til scene.

Oversettelsen har tre hovedfaser: Innvielse, forlengelse og avslutning. For å oppsummere hver av disse transkripsjonsdelene kort:

Innvielse: I dette trinnet binder innkommende mRNA seg til et sted på den lille underenheten til et ribosom. Et spesifikt mRNA-kodon utløser en initiering av tRNA-metionin. Det er forbundet der med en spesifikk tRNA-aminosyrekombinasjon bestemt av mRNA-sekvensen av nitrogenholdige baser. Dette komplekset kobles til den store ribosomale underenheten.

Forlengelse: I dette trinnet blir polypeptider samlet. Når hvert innkommende aminosyre-tRNA-kompleks tilfører sin aminosyre til bindingsstedet, overføres dette til et nærliggende sted på ribosomet, et andre bindingssted som holder den voksende kjeden av aminosyrer (dvs. polypeptid). Dermed "overgis" innkommende aminosyrer fra ett sted til et annet på ribosomet.

Avslutning: Når mRNA er på slutten av meldingen, signaliserer det dette med en bestemt basesekvens som flagger "stopp". Dette fører til akkumulering av "frigjøringsfaktorer" som forhindrer binding av flere aminosyrer til polypeptid. Proteinsyntese på dette ribosomale stedet er nå fullført.