ไรโบโซมมีบทบาทอะไรในการแปล?

ไรโบโซม เป็นโครงสร้างโปรตีนที่หลากหลายมากที่พบในทุกเซลล์ ในสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตซึ่งรวมถึง แบคทีเรีย และ อาร์เคีย โดเมน ไรโบโซม "ลอย" ฟรีในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ใน ยูคาริโอต โดเมน ไรโบโซมยังพบได้ฟรีในไซโตพลาสซึม แต่มีอีกหลายชนิดติดอยู่กับออร์แกเนลล์ของเซลล์ยูคาริโอตเหล่านี้ ซึ่งประกอบเป็นโลกของสัตว์ พืช และเชื้อรา

คุณอาจเห็นบางแหล่งอ้างถึงไรโบโซมว่าเป็นออร์แกเนลล์ ในขณะที่แหล่งอื่นๆ อ้างว่าการขาดเยื่อหุ้มโดยรอบและการมีอยู่ของพวกมันในโปรคาริโอตทำให้ขาดคุณสมบัติเหล่านี้จากสถานะนี้ การอภิปรายนี้อนุมานว่าในความเป็นจริงแล้วไรโบโซมแตกต่างจากออร์แกเนลล์

หน้าที่ของไรโบโซมคือการผลิตโปรตีน พวกเขาทำสิ่งนี้ในกระบวนการที่เรียกว่า การแปลซึ่งเกี่ยวข้องกับการใช้คำสั่งเข้ารหัสในกรดไรโบนิวคลีอิกเมสเซนเจอร์ (mRNA) และใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อประกอบโปรตีนจาก กรดอะมิโน.

เซลล์โปรคาริโอต เป็นเซลล์ที่ง่ายที่สุด และเซลล์เดียวที่แทบจะพูดถึงสิ่งมีชีวิตทั้งหมดก็คือสิ่งมีชีวิตประเภทนี้ ซึ่งครอบคลุมโดเมนการจำแนกประเภทอนุกรมวิธาน อาร์เคีย และ แบคทีเรีย. ตามที่ระบุไว้ ทุกเซลล์มีไรโบโซม เซลล์โปรคาริโอตยังมีองค์ประกอบอื่นๆ อีกสามชนิดที่พบได้ทั่วไปในเซลล์ทั้งหมด: DNA (กรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก) เยื่อหุ้มเซลล์และไซโตพลาสซึม

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความหมาย โครงสร้าง และหน้าที่ของโปรคาริโอต

เนื่องจากโปรคาริโอตมีความต้องการเมตาบอลิซึมต่ำกว่าสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนกว่า พวกมันจึงมีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ไรโบโซมในพวกมัน เนื่องจากพวกมันไม่จำเป็นต้องมีส่วนร่วมในการแปลโปรตีนต่าง ๆ ให้ซับซ้อนมากขึ้น เซลล์ทำ

เซลล์ยูคาริโอต, พบในพืช สัตว์ และเชื้อราที่ประกอบเป็นโดเมน ยูคาริโอตซับซ้อนกว่าโปรคาริโอตมาก นอกจากองค์ประกอบที่จำเป็นของเซลล์สี่อย่างที่กล่าวมาข้างต้นแล้ว เซลล์เหล่านี้ยังมีนิวเคลียสและโครงสร้างอื่นๆ ที่จับกับเยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่าออร์แกเนลล์ หนึ่งในออร์แกเนลล์เหล่านี้ เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับไรโบโซม ดังที่คุณเห็น

เพื่อให้การแปลเกิดขึ้น จะต้องมีสาย mRNA เพื่อแปล ในทางกลับกัน mRNA สามารถปรากฏได้ก็ต่อเมื่อเกิดการถอดความ

การถอดความ เป็นกระบวนการที่ลำดับเบสของนิวคลีโอไทด์ของ DNA ของสิ่งมีชีวิตเข้ารหัสยีนของมัน หรือความยาวของ DNA ที่สอดคล้องกับผลิตภัณฑ์โปรตีนจำเพาะ ในโมเลกุล RNA ที่เกี่ยวข้อง นิวคลีโอไทด์ใน DNA มีตัวย่อ A, C, G และ T ในขณะที่ RNA รวมสามตัวแรกของเหล่านี้ แต่แทนที่ U สำหรับ T

เมื่อสายคู่ของ DNA คลายออกเป็นสองสาย การถอดความอาจเกิดขึ้นตามสายใดสายหนึ่ง สิ่งนี้ทำในลักษณะที่คาดเดาได้ เนื่องจาก A ใน DNA ถูกแปลงเป็น U ใน mRNA, C ไปเป็น G, G เข้าไปใน C และ T ไปเป็น A จากนั้น mRNA จะออกจาก DNA (และในยูคาริโอต นิวเคลียส; ในโปรคาริโอต DNA จะอยู่ในไซโตพลาสซึมในโครโมโซมรูปวงแหวนเดี่ยวขนาดเล็ก) และเคลื่อนผ่านไซโตพลาสซึมจนกระทั่งพบไรโบโซมซึ่งจะเริ่มการแปล

จุดประสงค์ของไรโบโซมคือเพื่อใช้เป็นแหล่งแปล ก่อนที่พวกมันจะสามารถช่วยประสานงานงานนี้ได้ พวกมันจะต้องถูกรวมเข้าด้วยกัน เพราะไรโบโซมมีอยู่ในรูปแบบการทำงานเท่านั้นเมื่อพวกมันทำงานอย่างแข็งขันในฐานะผู้ผลิตโปรตีน ภายใต้สภาวะพักตัว ไรโบโซมจะแตกตัวเป็น a หน่วยย่อยหนึ่งคู่ หนึ่งหน่วยใหญ่และหนึ่งหน่วยเล็ก.

เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบางชนิดมีไรโบโซมที่แตกต่างกันมากถึง 10 ล้านตัว ในยูคาริโอต พบว่าบางชนิดติดอยู่กับเอนโดพลาสมิก เรติคูลัม (ER) ส่งผลให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า เอ็นโดพลาสมิกเรติคูลัมหยาบ (RER). นอกจากนี้ ไรโบโซมยังสามารถพบได้ในไมโทคอนเดรียของยูคาริโอตและในคลอโรพลาสต์ของเซลล์พืช

ไรโบโซมบางชนิดสามารถเกาะติดกรดอะมิโน ซึ่งเป็นหน่วยของโปรตีนที่ทำซ้ำๆ กันด้วยความเร็ว 200 ต่อนาที หรือมากกว่าสามหน่วยต่อวินาที พวกมันมีจุดยึดเกาะหลายแห่งเนื่องจากมีหลายโมเลกุลที่มีส่วนร่วมในการแปล รวมถึง โอน RNA (tRNA), mRNA, กรดอะมิโน และสายโซ่พอลิเปปไทด์ที่กำลังเติบโตที่กรดอะมิโนติดอยู่

โดยทั่วไปแล้วไรโบโซมจะอธิบายว่าเป็นโปรตีน อย่างไรก็ตาม ประมาณสองในสามของมวลของไรโบโซมประกอบด้วย RNA ชนิดหนึ่งที่เรียกว่าไรโบโซม RNA (rRNA) ที่เหมาะสมพอสมควร พวกมันไม่ได้ถูกล้อมรอบด้วยเยื่อหุ้มพลาสมาสองชั้น เช่นเดียวกับออร์แกเนลล์และเซลล์โดยรวม อย่างไรก็ตาม พวกมันมีเมมเบรนเป็นของตัวเอง

ขนาดของหน่วยย่อยไรโบโซมไม่ได้วัดในมวลอย่างเข้มงวด แต่วัดในปริมาณที่เรียกว่าหน่วย Svedberg (S) สิ่งเหล่านี้อธิบายคุณสมบัติการตกตะกอนของหน่วยย่อย ไรโบโซมมีหน่วยย่อย 30S และหน่วยย่อย 50S. ฟังก์ชั่นที่ใหญ่กว่าของทั้งสองทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาระหว่างการแปล ในขณะที่ฟังก์ชั่นที่เล็กกว่านั้นส่วนใหญ่เป็นตัวถอดรหัส

มีโปรตีนประมาณ 80 ชนิดในไรโบโซมของยูคาริโอต โดย 50 ชนิดหรือมากกว่านั้นเป็นโปรตีนที่มีลักษณะเฉพาะของไรโบโซม ตามที่ระบุไว้ โปรตีนเหล่านี้มีสัดส่วนประมาณหนึ่งในสามของมวลรวมของไรโบโซม พวกมันถูกผลิตขึ้นในนิวเคลียสภายในนิวเคลียสแล้วส่งออกไปยังไซโตพลาสซึม

อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับความหมาย โครงสร้าง และหน้าที่ของไรโบโซม

โปรตีน เป็นโซ่ยาวของ กรดอะมิโน, ซึ่งมี 20 สายพันธุ์ที่แตกต่างกัน. กรดอะมิโนถูกเชื่อมโยงเข้าด้วยกันเพื่อสร้างสายโซ่เหล่านี้โดยอันตรกิริยาที่เรียกว่าพันธะเปปไทด์

กรดอะมิโนทั้งหมดประกอบด้วยสามส่วน: หมู่อะมิโน กลุ่มกรดคาร์บอกซิลิก และสายโซ่ข้าง ซึ่งปกติจะกำหนดให้เป็น "สาย R" ในภาษาของนักชีวเคมี หมู่อะมิโนและหมู่กรดคาร์บอกซิลิกไม่แปรผัน ดังนั้นจึงเป็นธรรมชาติของ R-chain ที่กำหนดโครงสร้างและพฤติกรรมเฉพาะของกรดอะมิโน

กรดอะมิโนบางชนิดคือ ชอบน้ำ เพราะโซ่ด้านข้าง หมายความว่าพวกเขา "แสวงหา" น้ำ; คนอื่น ๆ ไม่ชอบน้ำ และต้านทานปฏิกิริยากับโมเลกุลโพลาไรซ์ นี้มีแนวโน้มที่จะกำหนดวิธีการรวมกรดอะมิโนในโปรตีนในพื้นที่สามมิติเมื่อ สายโซ่โพลีเปปไทด์จะยาวเพียงพอสำหรับปฏิกิริยาระหว่างกรดอะมิโนที่ไม่อยู่ใกล้เคียงจะกลายเป็น ปัญหา.

mRNA ที่เข้ามาจับกับไรโบโซมเพื่อเริ่มกระบวนการแปล ในยูคาริโอต สาย mRNA สายเดียวสำหรับโปรตีนเพียงตัวเดียว ในขณะที่ในโปรคาริโอต สาย mRNA สามารถรวมยีนได้หลายยีน ดังนั้นจึงสร้างรหัสสำหรับผลิตภัณฑ์โปรตีนหลายชนิด ในช่วง ระยะเริ่มต้นเมไทโอนีนเป็นกรดอะมิโนตัวแรกที่เข้ารหัสเสมอ โดยปกติแล้วจะเรียงตามลำดับเบส AUG แท้จริงแล้วกรดอะมิโนแต่ละชนิดถูกเข้ารหัสโดยลำดับสามเบสที่เฉพาะเจาะจงบน mRNA (และบางครั้งอาจมีรหัสลำดับมากกว่าหนึ่งรหัสสำหรับกรดอะมิโนตัวเดียวกัน)

กระบวนการนี้เปิดใช้งานโดยไซต์ "การเทียบท่า" บนหน่วยย่อยไรโบโซมขนาดเล็ก ที่นี่ ทั้ง methionyl-tRNA (โมเลกุล RNA เฉพาะที่ขนส่ง methionine) และ mRNA จับกับไรโบโซม อยู่ใกล้กันมากขึ้น และปล่อยให้ mRNA กำหนดทิศทางโมเลกุล tRNA ที่ถูกต้อง (มี 20 ตัวสำหรับกรดอะมิโนแต่ละตัว) มาถึง นี่คือไซต์ "A" ที่จุดอื่นอยู่ที่ตำแหน่ง "P" ซึ่งสายโพลีเปปไทด์ที่กำลังเติบโตยังคงจับกับไรโบโซม

เมื่อการแปลดำเนินไปเกินกว่าการเริ่มต้นด้วยเมไทโอนีน เนื่องจากกรดอะมิโนที่เข้ามาใหม่แต่ละชนิดคือ ถูกเรียกไปยังไซต์ "A" โดย mRNA codon ในไม่ช้าก็จะถูกย้ายไปยังสายโพลีเปปไทด์ที่ "P" เว็บไซต์ (ระยะการยืดตัว). สิ่งนี้ทำให้โคดอนสามนิวคลีโอไทด์ถัดไปในลำดับ mRNA สามารถเรียกสารเชิงซ้อนของกรด tRNA-อะมิโนตัวถัดไปที่จำเป็น และอื่นๆ ในที่สุดโปรตีนก็เสร็จสมบูรณ์และถูกปลดปล่อยออกจากไรโบโซม (ระยะสิ้นสุด).

การยุติเกิดขึ้นโดยหยุด codons (UAA, UAG หรือ UGA) ที่ไม่มี tRNA ที่สอดคล้องกัน แต่มีปัจจัยการปลดปล่อยสัญญาณแทนเพื่อยุติการสังเคราะห์โปรตีน พอลิเปปไทด์ถูกส่งออกไป และหน่วยย่อยไรโบโซมทั้งสองแยกจากกัน