Kakšno vlogo igra ribosom v prevodu?

Ribosomi so zelo raznolike beljakovinske strukture, ki jih najdemo v vseh celicah. V prokariontskih organizmih, ki vključujejo Bakterije in Arheje domen, ribosomi prosto plavajo v citoplazmi celic. V Evkariota domeno, ribosomi so tudi prosti v citoplazmi, vendar so številni drugi pritrjeni na nekatere organele teh evkariontskih celic, ki sestavljajo živalski, rastlinski in glivični svet.

Morda boste videli, da se nekateri viri na ribosome nanašajo kot na organele, drugi pa trdijo, da jih pomanjkanje okoliške membrane in njihov obstoj v prokariontih diskvalificira iz tega statusa. Ta razprava predpostavlja, da se ribosomi dejansko razlikujejo od organelov.

Naloga ribosomov je proizvodnja beljakovin. To storijo v postopku, znanem kot prevod, ki vključuje sprejemanje navodil, kodiranih v messenger ribonukleinsko kislino (mRNA), in njihovo uporabo za sestavljanje beljakovin iz amino kisline.

Prokariontske celice so najpreprostejše celice in ena celica skoraj vedno predstavlja celoten organizem, je ta razred živih bitij, ki zajema taksonomska klasifikacijska področja

Preberite več o definiciji, strukturi in delovanju prokariontov.

Ker imajo prokarionti presnovne potrebe nižje kot bolj zapleteni organizmi, imajo relativno nizko gostoto ribosomi v svojem, saj jim ni treba sodelovati pri prevajanju toliko različnih beljakovin kot bolj dodelanih celice.

Eukariontske celice, ki ga najdemo v rastlinah, živalih in glivah, ki tvorijo domeno Evkariota, so veliko bolj zapleteni kot njihovi prokariontski kolegi. Poleg zgoraj naštetih štirih bistvenih celičnih komponent imajo te celice jedro in številne druge z membrano vezane strukture, imenovane organele. Kot boste videli, ima ena od teh organelov, endoplazemski retikulum, tesno zvezo z ribosomi.

Da bi prišlo do prevajanja, mora obstajati sklop mRNA za prevajanje. mRNA pa je lahko prisotna le, če je prišlo do transkripcije.

Prepis je postopek, pri katerem nukleotidno bazno zaporedje DNK organizma kodira svoje gene ali dolžine DNA, ki ustrezajo določenemu proteinskemu produktu, v sorodni molekuli RNA. Nukleotidi v DNK imajo okrajšave A, C, G in T, medtem ko RNA vključuje prve tri, vendar nadomešča U za T.

Ko se dvojna veriga DNA odvije v dve verigi, lahko pride do transkripcije vzdolž ene od njih. To se naredi na predvidljiv način, saj se A v DNA v mRNA prepiše v U, C v G, G v C in T v A. Nato mRNA zapusti DNA (in pri evkariontih jedro; pri prokariontih DNA sedi v citoplazmi v enem samem, majhnem, obročastem kromosomu) in se premika skozi citoplazmo, dokler ne naleti na ribosom, kjer se začne prevajanje.

Namen ribosomov je služiti kot prevajalska mesta. Preden lahko pomagajo pri usklajevanju te naloge, jih je treba sestaviti sami, saj ribosomi obstajajo v svoji funkcionalni obliki le, če aktivno delujejo kot proizvajalci beljakovin. V počitku se ribosomi razkrojijo v a par podenot, ena velika in ena majhna.

Nekatere celice sesalcev imajo kar 10 milijonov različnih ribosomov. Pri evkariontih najdemo nekatere od njih, ki so pritrjeni na endoplazemski retikulum (ER), kar povzroči tako imenovano grobi endoplazemski retikulum (RER). Poleg tega lahko ribosome najdemo v mitohondrijih evkariontov in v kloroplastih rastlinskih celic.

Nekateri ribosomi lahko med seboj pritrdijo aminokisline, ponavljajoče se enote beljakovin, s hitrostjo 200 na minuto ali več kot tri na sekundo. Imajo več vezavnih mest zaradi več molekul, ki sodelujejo pri prevajanju, vključno prenos RNA (tRNA), mRNA, aminokisline in naraščajoča polipeptidna veriga, na katero so aminokisline vezane.

Ribosomi so na splošno opisani kot beljakovine. Približno dve tretjini mase ribosomov pa sestoji iz neke vrste RNA, imenovane, dovolj natančno, ribosomska RNA (rRNA). Niso obdani z dvojno plazemsko membrano, tako kot organele in celica kot celota. Imajo pa lastno membrano.

Velikost ribosomskih podenot se ne meri strogo v masi, temveč v količini, imenovani enota Svedberg (S). Ti opisujejo sedimentacijske lastnosti podenot. Ribosomi imajo podenoto 30S in podenoto 50S. Večji od obeh deluje predvsem kot katalizator med prevajanjem, manjši pa deluje večinoma kot dekodirnik.

V ribosomih evkariontov je približno 80 različnih beljakovin, od katerih je 50 ali več značilnih za ribosome. Kot smo že omenili, ti proteini predstavljajo približno tretjino celotne mase ribosomov. Proizvedejo se v jedru znotraj jedra in nato izvozijo v citoplazmo.

Preberite več o definiciji, strukturi in delovanju ribosomov.

Beljakovine so dolge verige amino kisline, ki jih obstajajo 20 različnih sort. Aminokisline so medsebojno povezane in tvorijo te verige z interakcijami, znanimi kot peptidne vezi.

Vse aminokisline vsebujejo tri regije: amino skupino, skupino karboksilne kisline in stransko verigo, ki je v jeziku biokemikov običajno označena z "R-verigo". Aminokislina in skupina karboksilne kisline sta nespremenljivi; narava R-verige je torej tista, ki določa edinstveno strukturo in obnašanje aminokisline.

Nekatere aminokisline so hidrofilna zaradi svojih stranskih verig, kar pomeni, da "iščejo" vodo; drugi so hidrofobna in se upirajo interakcijam s polariziranimi molekulami. To ponavadi narekuje, kako se aminokisline v beljakovini sestavijo v tridimenzionalnem prostoru, ko se polipeptidna veriga postane dovolj dolga, da interakcije med sosednjimi aminokislinami postanejo težava.

Prihajajoča mRNA se veže na ribosome, da sproži proces prevajanja. Pri evkariontih en sam sklop mRNA kodira samo en protein, medtem ko lahko pri prokariontih veriga mRNA vključuje več genov in zato kodira več proteinov. Med začetna faza, metionin je vedno aminokislina, ki je najprej kodirana, običajno z baznim zaporedjem AUG. Vsaka aminokislina je namreč kodirana z določenim tribaznim zaporedjem na mRNA (in včasih več kot eno zaporedje kodira isto aminokislino).

Ta postopek omogoča "priklopno" mesto na majhni ribosomski podenoti. Tu se tako metionil-tRNA (specializirana molekula RNA, ki prenaša metionin) kot mRNA vežejo na ribosom in prihajajo bližje drug drugemu in omogočajo, da mRNA usmerja prave molekule tRNA (obstaja 20, za vsako aminokislino po en) prispejo. To je stran "A". Na drugi točki leži mesto "P", kjer naraščajoča polipeptidna veriga ostane vezana na ribosom.

Ko prevajanje napreduje po uvedbi z metioninom, kot vsaka nova vhodna aminokislina ki ga kodon mRNA pokliče na mesto "A", se kmalu premakne v polipeptidno verigo pri "P" spletna stran (faza raztezanja). To omogoča, da naslednji tri-nukleotidni kodon v zaporedju mRNA pokliče naslednji potrebni kompleks tRNA-aminokislin itd. Sčasoma se protein dopolni in sprosti iz ribosoma (zaključna faza).

Prekinitev začnejo stop kodoni (UAA, UAG ali UGA), ki nimajo ustreznih tRNA, ampak namesto tega signalizirajo dejavnike sproščanja, da konec sinteze beljakovin končajo. Polipeptid se pošlje in dve ribosomski podenoti se ločita.