Jaką rolę odgrywa rybosom w tłumaczeniu?

Rybosomy to wysoce zróżnicowane struktury białkowe występujące we wszystkich komórkach. W organizmach prokariotycznych, które obejmują Bakteria i Archea domeny, rybosomy „pływają” swobodnie w cytoplazmie komórek. w Eukariota domeny, rybosomy są również wolne w cytoplazmie, ale wiele innych jest przyłączonych do niektórych organelli tych komórek eukariotycznych, które tworzą świat zwierząt, roślin i grzybów.

Możesz zobaczyć, że niektóre źródła odnoszą się do rybosomów jako organelli, podczas gdy inne twierdzą, że brak otaczającej błony i ich istnienie u prokariontów dyskwalifikuje je z tego statusu. Ta dyskusja zakłada, że ​​rybosomy są w rzeczywistości różne od organelli.

Funkcją rybosomów jest wytwarzanie białek. Robią to w procesie znanym jako tłumaczenie, który polega na przyjmowaniu instrukcji zakodowanych w informacyjnym kwasie rybonukleinowym (mRNA) i używaniu ich do składania białek z aminokwasy.

Komórki prokariotyczne są najprostszymi komórkami, a pojedyncza komórka praktycznie zawsze odpowiada za cały organizm to ta klasa organizmów żywych, która obejmuje domeny klasyfikacji taksonomicznej

Przeczytaj więcej o definicji, strukturze i funkcji prokariontów.

Ponieważ prokariota mają mniejsze potrzeby metaboliczne niż organizmy bardziej złożone, mają stosunkowo niską gęstość rybosomy w ich wnętrzu, ponieważ nie muszą uczestniczyć w translacji tylu różnych białek, co bardziej skomplikowane komórki.

Komórki eukariotyczne, występujące w roślinach, zwierzętach i grzybach tworzących domenę Eukariota, są znacznie bardziej złożone niż ich prokariotyczne odpowiedniki. Oprócz czterech podstawowych składników komórki wymienionych powyżej, komórki te mają jądro i szereg innych struktur związanych z błoną, zwanych organellami. Jak zobaczysz, jedno z tych organelli, retikulum endoplazmatyczne, ma ścisły związek z rybosomami.

Aby nastąpiła translacja, musi istnieć nić mRNA do translacji. Z kolei mRNA może być obecny tylko wtedy, gdy miała miejsce transkrypcja.

Transkrypcja jest procesem, w którym sekwencja zasad nukleotydowych DNA organizmu koduje jego geny lub odcinki DNA odpowiadające określonemu produktowi białkowemu w powiązanej cząsteczce RNA. Nukleotydy w DNA mają skróty A, C, G i T, podczas gdy RNA obejmuje pierwsze trzy z nich, ale zastępuje T.

Kiedy podwójna nić DNA rozwinie się na dwie nici, może nastąpić transkrypcja wzdłuż jednej z nich. Dzieje się to w przewidywalny sposób, ponieważ A w DNA jest transkrybowane na U w mRNA, C na G, G na C i T na A. mRNA następnie opuszcza DNA (a u eukariontów jądro; u prokariotów DNA znajduje się w cytoplazmie w pojedynczym, małym chromosomie w kształcie pierścienia) i przemieszcza się przez cytoplazmę, aż napotka rybosom, gdzie rozpoczyna się translacja.

Celem rybosomów jest służenie jako miejsca translacji. Zanim będą mogły pomóc w koordynacji tego zadania, same muszą zostać połączone, ponieważ rybosomy istnieją w swojej funkcjonalnej formie tylko wtedy, gdy aktywnie działają jako producenci białek. W warunkach spoczynku rybosomy rozpadają się na para podjednostek, jedna duża i jedna mała.

Niektóre komórki ssaków mają aż 10 milionów odrębnych rybosomów. U eukariontów niektóre z nich są przyczepione do retikulum endoplazmatycznego (ER), co powoduje tzw. retikulum endoplazmatyczne szorstkie (RER). Ponadto rybosomy można znaleźć w mitochondriach eukariontów oraz w chloroplastach komórek roślinnych.

Niektóre rybosomy mogą łączyć ze sobą aminokwasy, powtarzające się jednostki białek, z prędkością 200 na minutę lub ponad trzy na sekundę. Mają wiele miejsc wiążących ze względu na wiele cząsteczek, które uczestniczą w translacji, w tym transferowy RNA (tRNA), mRNA, aminokwasy i rosnący łańcuch polipeptydowy, do którego przyłączone są aminokwasy.

Rybosomy są ogólnie opisywane jako białka. Jednak około dwie trzecie masy rybosomów składa się z pewnego rodzaju RNA zwanego, dość trafnie, rybosomalnym RNA (rRNA). Nie są otoczone podwójną błoną komórkową, podobnie jak organelle i komórka jako całość. Mają jednak własną membranę.

Wielkość podjednostek rybosomalnych mierzy się nie ściśle w masie, ale w wielkości zwanej jednostką Svedberga (S). Opisują one właściwości sedymentacyjne podjednostek. Rybosomy mają podjednostkę 30S i podjednostkę 50S. Większy z dwóch działa głównie jako katalizator podczas translacji, podczas gdy mniejszy działa głównie jako dekoder.

W rybosomach eukariontów znajduje się około 80 różnych białek, z których 50 lub więcej jest unikalnych dla rybosomów. Jak wspomniano, białka te stanowią około jednej trzeciej całkowitej masy rybosomów. Są one wytwarzane w jąderku wewnątrz jądra, a następnie eksportowane do cytoplazmy.

Przeczytaj więcej o definicji, strukturze i funkcji rybosomów.

Białka są długie łańcuchy aminokwasy, z czego są 20 różnych odmian. Aminokwasy są ze sobą połączone, tworząc te łańcuchy przez interakcje znane jako wiązania peptydowe.

Wszystkie aminokwasy zawierają trzy regiony: grupę aminową, grupę kwasu karboksylowego i łańcuch boczny, zwykle określane jako „łańcuch R” w języku biochemików. Grupa aminowa i grupa kwasu karboksylowego są niezmienne; to właśnie natura łańcucha R determinuje unikalną strukturę i zachowanie aminokwasu.

Niektóre aminokwasy są hydrofilowy ze względu na ich boczne łańcuchy, co oznacza, że ​​„szukają” wody; inni są hydrofobowy i opierać się interakcjom ze spolaryzowanymi cząsteczkami. To ma tendencję do dyktowania, w jaki sposób aminokwasy w białku będą składane w przestrzeni trójwymiarowej po łańcuch polipeptydowy staje się wystarczająco długi, aby interakcje między niesąsiadującymi aminokwasami stały się kwestia.

Przychodzące mRNA wiąże się z rybosomami, inicjując proces translacji. U eukariontów pojedyncza nić mRNA koduje tylko jedno białko, podczas gdy u prokariontów nić mRNA może zawierać wiele genów, a zatem kodować wiele produktów białkowych. Podczas faza inicjacji, metionina jest zawsze aminokwasem kodowanym jako pierwszy, zwykle przez sekwencję zasad AUG. W rzeczywistości każdy aminokwas jest kodowany przez określoną sekwencję trzech zasad na mRNA (a czasami więcej niż jedna sekwencja koduje ten sam aminokwas).

Proces ten umożliwia miejsce „dokowania” na małej podjednostce rybosomalnej. Tutaj zarówno metionyl-tRNA (wyspecjalizowana cząsteczka RNA transportująca metioninę), jak i mRNA wiążą się z rybosomem, przychodząc bliżej siebie i pozwalając mRNA na kierowanie właściwymi cząsteczkami tRNA (jest ich 20, po jednej na każdy aminokwas) do przybyć. To jest strona „A”. W innym miejscu znajduje się miejsce „P”, gdzie rosnący łańcuch polipeptydowy pozostaje związany z rybosomem.

W miarę postępu translacji poza inicjację metioniną, ponieważ każdy nowy przychodzący aminokwas jest wezwany do miejsca „A” przez kodon mRNA, wkrótce zostaje przeniesiony do łańcucha polipeptydowego w miejscu „P” teren (faza wydłużania). Umożliwia to następnemu trzynukleotydowemu kodonowi w sekwencji mRNA wywołanie kolejnego potrzebnego kompleksu tRNA-aminokwas i tak dalej. W końcu białko zostaje uzupełnione i uwolnione z rybosomu (faza zakończenia).

Terminacja jest inicjowana przez kodony stop (UAA, UAG lub UGA), które nie mają odpowiadających im tRNA, ale zamiast tego czynniki uwalniające sygnał, aby położyć kres syntezie białek. Polipeptyd jest wysyłany i dwie podjednostki rybosomalne rozdzielają się.