Какав поступак спроводе рибосоми?

Рибосоми су структуре унутар ћелија са једном критичном функцијом: стварањем протеина.

Сами рибосоми састоје се од приближно једне трећине протеина по маси; остале две трећине чине специјализовани облик рибонуклеинске киселине (РНК) тзв рибосомска РНК, или рРНА. (Ускоро ћете упознати друга два главна члана породице РНК, мРНК и тРНК.)

Рибосоми су један од четири различита ентитета која се налазе у свим ћелијама, колико год ћелије биле једноставне. Остале три су деоксирибонуклеинска киселина (ДНК), а ћелијске мембране и цитоплазме.

У најједноставнијим организмима, тзв прокариоти, рибосоми слободно плутају у цитоплазми; у сложенијим еукариоти, налазе се у цитоплазми, али и на мало других места.

Као што је, прокариоти - једноћелијски организми који чине домене Бактерије и Археје - поседују четири заједничке структуре ћелије.

Су:

• ДНК: Ова нуклеинска киселина садржи све генетске информације о свом матичном организму, који се преноси на следеће генерације. Његов „код“ се такође користи за стварање протеина кроз секвенцијалне процесе транскрипције и транслације.
• Ћелијска мембрана: Ова двострука плазма мембрана, која се састоји од фосфолипидног двослоја, је селективно пропусна мембрана, омогућавајући неким молекулима да несметано пролазе док забрањују улаз другима. Пружа облик и заштиту свим ћелијама.
• Цитоплазма: Такође названа цитосол, цитоплазма је желатинозна матрица воде и протеина која служи као супстанца унутрашњости ћелије. Овде се одвија низ важних реакција и ту се налази већина рибосома.
• Рибозоми: Пронађене у цитоплазми свих организама и другде у еукариотима, то су протеинске „фабрике“ ћелија и састоје се од две подјединице. Садрже локације на којима превод јавља.

Еукариоти имају сложеније ћелије, садрже органеле, који су окружени истом врстом двоструке плазма мембране која окружује ћелију у целини (ћелијска мембрана). Неке од ових органела, нарочито ендоплазматични ретикулум, домаћин великом броју рибозома. Хлоропласти биљака имају их, као и митохондрије свих еукариота.

Ендоплазматски ретикулум (ЕР) је попут „аутопута“ између језгра ћелије и цитоплазме, па чак и саме ћелијске мембране. Пребацује протеинске производе око себе, због чега је корисно да рибосоми, који чине те протеине, буду суседи са ЕР.

Када се виде рибозоми везани за ЕР, зове се резултат груби ЕР (РЕР). ЕР се не дотиче рибозомима глатка ЕР (СЕР).

Превод је завршни корак у процесу ћелије извршавања генетских упутстава. Почиње, у извесном смислу, стварањем ДНК мессенгер РНА (мРНА) у процесу тзв транскрипција. МРНА је нека врста „зрцалне слике“ ДНК из које је копирана, али садржи исте информације. Тада се мРНК веже за рибосоме.

МРНК се на рибосому придружују специфични молекули преносе РНК (тРНА) које се везују за једну и само једну од 20 аминокиселина које се налазе у природи. Која амино киселина остатак се доводи на локацију - односно која тРНА стиже - одређује се секвенцом нуклеотидне базе на ланцу мРНК.

мРНА садржи четири базе (А, Ц, Г и У), а информације о датој аминокиселини садржане су у три узастопне базе, назване а триплет кодон (или понекад само кодон), као што су АЦГ, ЦЦУ итд. То значи да постоје 4³, или 64, различита кодона. Ово је више него довољно за кодирање 20 аминокиселина, и због тога неке аминокиселине кодира више од једног кодона (редунданција).

Аминокиселине су градивни блокови протеина. Где се протеини састоје од полимера аминокиселина, такође тзв полипептиди, аминокиселине су мономери ових ланаца.

(Разлика између полипептида и протеина је углавном произвољна.)

Аминокиселине укључују централни атом угљеника спојен са четири различите компоненте: атом водоника (Х), амино група (НХ₂), група карбоксилне киселине (ЦООХ) и Р-бочни ланац који свакој аминокиселини даје јединствену формулу и карактеристична хемијска својства. Неки бочни ланци имају афинитет за воду и друге електрично поларне молекуле, док се бочни ланци других аминокиселина понашају супротно.

Синтеза протеина, која је једноставно додавање аминокиселина крај до краја, укључује повезивање амино групе једне аминокиселине са карбоксилном групом следеће. Ово се назива а пептидна веза, а резултира губитком молекула воде.

Може се рећи да се састоје од рибосома рибонуклеопротеин, пошто су, како је горе описано, састављени од неједнаке мешавине рРНК и протеина. Састоје се од две подјединице које су класификоване према понашању у седиментацији: велика, 50С подјединица и мали, 30С подјединица. ("С" овде означава Сведбергове јединице.)

Велика подјединица садржи 34 различита протеина, заједно са две врсте рРНК, 23С и 5С. Мала подјединица садржи 21 различит протеин и врсту рРНК која се пријављује на 16С. Само један протеин је заједнички за обе подјединице.

Саставни делови подјединица су сами направљени у нуклеолуса унутар језгара прокариота. Затим се транспортују кроз поре у нуклеарном омотачу до цитоплазме.

Рибосоми не постоје у свом потпуно састављеном облику све док их не позову да раде свој посао. Односно, подјединице све своје „слободно време“ проводе саме. Дакле, када превођење почиње у одређеном делу дате ћелије, подјединице рибозома у близини почињу поново да се упознају.

Већи део функције веће подјединице односи се на катализа, или убрзање хемијских реакција. Ово је уобичајено дело протеина ензими, али и други биомолекули повремено делују као катализатори, а примери велике подјединице рибосома су пример. То чини функционалну компоненту а рибозим.

Насупрот томе, чини се да мала подјединица има више функција декодера, што преводи превод на самом почетку фазе закључавањем на десну велику подјединицу на правом месту у право време, носећи оно што пару треба сцена.

Превод има три главне фазе: Иницирање, издуживање и Прекид. Да укратко резимирамо сваки од ових делова транскрипције:

Покретање: У овом кораку, долазна мРНК се везује за место на малој подјединици рибозома. Специфични кодон мРНК покреће иницијацију помоћу тРНК-метионин. Тамо му се придружује специфична комбинација тРНК-аминокиселина одређена мРНК секвенцом азотне базе. Овај комплекс се повезује са великом рибосомском подјединицом.

Издужење: У овом кораку се састављају полипептиди. Када сваки долазни комплекс аминокиселина-тРНА додаје своју аминокиселину на место везивања, то се преноси у оближње место на рибозому, друго место везивања које држи растући ланац аминокиселина (тј. полипептид). Тако се долазеће аминокиселине „предају“ са једног места на друго на рибосому.

Прекид: Када је мРНА на крају своје поруке, она то сигнализира одређеном секвенцом базе која означава „стоп“. То узрокује акумулацију „фактора ослобађања“ који спречавају везивање било којих аминокиселина за полипептид. Синтеза протеина на овом рибосомском месту је сада завршена.