Vilken roll spelar ribosomen i översättning?

Ribosomer är mycket olika proteinstrukturer som finns i alla celler. I prokaryota organismer, som inkluderar Bakterie och Archaea domäner, "flyter" ribosomer fritt i cellernas cytoplasma. I Eukaryota domän, finns ribosomer också fria i cytoplasman, men många andra är fästa vid några av organellerna i dessa eukaryota celler, som utgör djur-, växt- och svampvärlden.

Du kanske ser att vissa källor hänvisar till ribosomer som organeller, medan andra hävdar att deras brist på ett omgivande membran och deras existens i prokaryoter diskvalificerar dem från denna status. Denna diskussion antar att ribosomer i själva verket skiljer sig från organeller.

Ribosomernas funktion är att tillverka proteiner. De gör detta i en process som kallas översättning, vilket innebär att man tar instruktioner kodade i messenger ribonukleinsyra (mRNA) och använder dessa för att samla proteiner från aminosyror.

Prokaryota celler är de enklaste cellerna, och en enda cell står nästan alltid för hela organismen är denna klass av levande saker, som spänner över de taxonomiska klassificeringsdomänerna

Läs mer om definitionen, strukturen och funktionen hos prokaryoter.

Eftersom prokaryoter har lägre metaboliska behov än mer komplexa organismer, har de en relativt låg densitet av ribosomer i sin, eftersom de inte behöver delta i översättningen av så många olika proteiner som mer detaljerade celler gör.

Eukaryota celler, finns i växter, djur och svampar som utgör domänen Eukaryota, är mycket mer komplexa än deras prokaryota motsvarigheter. Förutom de fyra väsentliga cellkomponenterna som listas ovan har dessa celler en kärna och ett antal andra membranbundna strukturer som kallas organeller. En av dessa organeller, det endoplasmiska retikulumet, har en intim relation med ribosomer, som du ser.

För att översättning ska kunna ske måste det finnas en mRNA-sträng att översätta. mRNA kan i sin tur endast vara närvarande om transkription har ägt rum.

Transkription är processen genom vilken nukleotidbassekvensen för en organisms DNA kodar dess gener, eller längder av DNA motsvarande en specifik proteinprodukt, i den relaterade molekylen RNA. Nukleotider i DNA har förkortningarna A, C, G och T, medan RNA inkluderar de tre första av dessa men ersätter U för T.

När DNA-dubbelsträngen avlindas i två strängar kan transkription ske längs en av dem. Detta görs på ett förutsägbart sätt, eftersom A i DNA transkriberas till U i mRNA, C till G, G till C och T till A. MRNA lämnar sedan DNA: t (och i eukaryoter, kärnan; i prokaryoter sitter DNA i cytoplasman i en enda, liten, ringformad kromosom) och rör sig genom cytoplasman tills den stöter på en ribosom, där översättning börjar.

Syftet med ribosomer är att fungera som översättningsplatser. Innan de kan hjälpa till att samordna denna uppgift måste de själva sättas ihop, eftersom ribosomer bara finns i sin funktionella form när de aktivt fungerar som proteintillverkare. Under viloproblem bryts ribosomer upp i a par underenheter, en stor och en liten.

Vissa däggdjursceller har så många som 10 miljoner distinkta ribosomer. I eukaryoter finns några av dessa fästa vid endoplasmatisk retikulum (ER), vilket resulterar i vad som kallas grov endoplasmatisk retikulum (RER). Dessutom kan ribosomer hittas i mitokondrier hos eukaryoter och i kloroplaster i växtceller.

Vissa ribosomer kan fästa aminosyror, de upprepande enheterna av proteiner, till varandra med en hastighet av 200 per minut eller över tre per sekund. De har flera bindningsställen på grund av de flera molekyler som deltar i översättning, inklusive överföra RNA (tRNA), mRNA, aminosyror och den växande polypeptidkedjan som aminosyrorna är fästa vid.

Ribosomer beskrivs vanligtvis som proteiner. Cirka två tredjedelar av massan av ribosomer består emellertid av ett slags RNA som, lämpligt nog, kallas ribosomalt RNA (rRNA). De är inte omgivna av ett dubbelt plasmamembran, liksom organeller och cellen som helhet. De har dock ett eget membran.

Storleken på ribosomala underenheter mäts inte strikt i massa utan i en mängd som kallas Svedberg (S) -enheten. Dessa beskriver underenheternas sedimentationsegenskaper. Ribosomer har en 30S-underenhet och en 50S-underenhet. Den större av de två fungerar övervägande som en katalysator under översättning, medan den mindre fungerar mest som en avkodare.

Det finns cirka 80 olika proteiner i ribosomerna av eukaryoter, varav 50 eller fler är unika för ribosomer. Som nämnts står dessa proteiner för cirka en tredjedel av den totala massan av ribosomer. De tillverkas i kärnan inuti kärnan och exporteras sedan till cytoplasman.

Läs mer om definitionen, strukturen och funktionen hos ribosomer.

Proteiner är långa kedjor av aminosyror, av vilka det finns 20 olika sorter. Aminosyror är sammankopplade för att bilda dessa kedjor genom interaktioner som kallas peptidbindningar.

Alla aminosyror innehåller tre regioner: en aminogrupp, en karboxylsyragrupp och en sidokedja, som vanligtvis betecknas "R-kedjan" på biokemisternas språk. Aminogruppen och karboxylsyragruppen är invarianta; det är således R-kedjans natur som bestämmer aminosyrans unika struktur och beteende.

Vissa aminosyror är hydrofil på grund av deras sidokedjor, vilket betyder att de "söker" vatten; andra är hydrofob och motstå interaktioner med polariserade molekyler. Detta tenderar att diktera hur aminosyrorna i ett protein kommer att monteras i ett tredimensionellt utrymme när det är polypeptidkedjan blir tillräckligt lång för att interaktioner mellan icke-angränsande aminosyror kan bli en problem.

Inkommande mRNA binder till ribosomer för att starta processen för översättning. I eukaryoter kodar en enda sträng av mRNA för endast ett protein, medan i prokaryoter kan en mRNA-sträng inkludera flera gener och därför koda för flera proteinprodukter. Under initieringsfas, är metionin alltid den aminosyra som först kodades för, vanligtvis av bassekvensen AUG. Varje aminosyra kodas faktiskt av en specifik trebassekvens på mRNA (och ibland kodar mer än en sekvens för samma aminosyra).

Denna process aktiveras av en "dockningsplats" på den lilla ribosomala underenheten. Här binder både ett metionyl-tRNA (den specialiserade RNA-molekylen som transporterar metionin) och mRNA till ribosomen och kommer närmare varandra och låta mRNA rikta rätt tRNA-molekyler (det finns 20, en för varje aminosyra) till anlända. Detta är "A" -sidan. Vid en annan punkt ligger "P" -stället, där den växande polypeptidkedjan förblir bunden till ribosomen.

När translation fortskrider bortom initieringen med metionin, som varje ny inkommande aminosyra är kallas till "A" -platsen av mRNA-kodonet, flyttas det snart över till polypeptidkedjan vid "P" webbplats (förlängningsfas). Detta gör att nästa tre-nukleotidkodon i mRNA-sekvensen kan kalla nästa tRNA-aminosyrakomplex som behövs, och så vidare. Så småningom avslutas proteinet och frigörs från ribosomen (avslutningsfas).

Avslutning initieras av stoppkodoner (UAA, UAG eller UGA) som inte har motsvarande tRNA, utan istället signalfrisättningsfaktorer för att sätta stopp för proteinsyntesen. Polypeptiden skickas av och de två ribosomala subenheterna separeras.