Znaczenie wolnych rybosomów

Jedną z najważniejszych funkcji żywych komórek jest wytwarzanie białek niezbędnych do przetrwania organizmu. Białka nadają kształt i strukturę organizmowi i jako enzymy regulują aktywność biologiczną. Aby wyprodukować białka, komórka musi odczytać i zinterpretować informację genetyczną zapisaną w jej kwasie dezoksyrybonukleinowym, czyli DNA. Miejscami syntezy białek komórkowych są rybosomy, które mogą być wolne lub związane. Znaczenie wolnego rybosomu polega na tym, że tam zaczyna się synteza białek.

DNA to długi łańcuch molekularny złożony z naprzemiennych grup cukrowych i fosforanowych. Jedna z czterech możliwych zasad nukleotydowych zawierających azot - A, C, T i G - zwisa z każdego cukru. Sekwencja zasad wzdłuż nici DNA określa sekwencję aminokwasów, które tworzą białka. Kwas rybonukleinowy lub RNA przenosi komplementarną kopię części cząsteczki DNA – genu – do rybosomów, które są maleńkimi granulkami złożonymi z RNA i białka. RNA przypomina DNA, z wyjątkiem tego, że jego grupy cukrowe zawierają dodatkowy atom tlenu i zastępuje zasadę T DNA zasadą nukleotydową U. Rybosomy tworzą białka zgodnie z informacjami przechowywanymi w informacyjnym RNA lub mRNA.

Zasady transkrypcji DNA na RNA określają zgodność zasad na genie i zasad na mRNA. Na przykład zasada A w genie określa zasadę U w nici mRNA. Podobnie, zasady T, C i G genu określają odpowiednio zasady A, G i C w mRNA. Informacja genetyczna zawarta w mRNA ma postać trypletów zasad nukleotydowych zwanych kodonami. Na przykład trójka DNA TAA tworzy trójkę RNA UTT. Nici DNA i RNA zawierają zatem komplementarną, ale unikalną informację zakodowaną w sekwencji zasad nukleotydowych. Prawie każdy tryplet koduje określony aminokwas, chociaż kilka trypletów określa koniec genu. Kilka różnych trójek może kodować ten sam aminokwas.

Komórka wytwarza rybosomy bezpośrednio z rybosomalnego RNA lub rRNA, kodowanego przez określone geny DNA. rRNA łączy się z białkami, tworząc duże i małe podjednostki. Dwie podjednostki łączą się dopiero podczas syntezy białek. W komórce prokariotycznej – to znaczy komórce bez zorganizowanego jądra – podjednostki rybosomów unoszą się swobodnie w płynie komórkowym lub cytozolu. U eukariontów enzymy w jądrze komórkowym budują podjednostki rybosomów. Jądro następnie eksportuje podjednostki do cytozolu. Niektóre rybosomy mogą tymczasowo wiązać się z organellami komórkowymi zwanymi retikulum endoplazmatycznym (ER) podczas budowania białek, podczas gdy inne rybosomy pozostają wolne, gdy syntetyzują białka.

Mniejsza podjednostka wolnego rybosomu chwyta nić mRNA, aby rozpocząć syntezę białek. Większa podjednostka następnie zaczepia się i rozpoczyna translację każdego kodonu mRNA. Wiąże się to z eksponowaniem i pozycjonowaniem każdego kodonu mRNA, tak aby enzymy mogły zidentyfikować i przyłączyć aminokwas odpowiadający aktualnemu kodonowi. Cząsteczka transferowego RNA lub tRNA z komplementarnym antykodonem blokuje się w większej podjednostce, razem z wyznaczonym aminokwasem. Enzymy następnie przenoszą aminokwas do rosnącego łańcucha białkowego, wydalają zużyte tRNA do ponownego użycia i eksponują kolejny kodon mRNA. Po zakończeniu rybosom uwalnia nowe białko i dwie podjednostki dysocjują.