Ribosomer egenskaper, typer, struktur, funktioner



den ribosomer de är de vanligaste cellulära organellerna och är inblandade i syntesen av proteiner. De är inte omgivna av membran och bildas av två typer av underenheter: en stor och en liten, i regel är den stora underenheten nästan dubbelt så liten.

Den prokaryota linjen har 70S ribosomer sammansatt av en stor 50S-subenhet och en liten 30S. På samma sätt består ribosomerna av den eukaryota linjen av en stor 60S-subenhet och en liten 40S-subenhet..

Ribosomen är analog med en fabrik i rörelse, som kan läsa messenger RNA, översätter den till aminosyror och bindar dem med peptidbindningar.

Ribosomer motsvarar nästan 10% av bakteriens totala proteiner och mer än 80% av den totala RNA-mängden. I fallet med eukaryoter är de inte lika rikliga med avseende på andra proteiner men deras antal är större.

År 1950 visade forskaren George Palade för första gången ribosomer och denna upptäckt fick Nobelpriset i fysiologi eller medicin.

index

  • 1 Allmänna egenskaper
  • 2 struktur
  • 3 typer
    • 3,1 ribosomer i prokaryoter
    • 3,2 ribosomer i eukaryoter
    • 3,3 ribosomer i Arqueas
    • 3.4 Sedimentationskoefficient
  • 4 funktioner
    • 4.1 Översättning av proteiner
    • 4.2 Överför RNA
    • 4.3 Kemiska steg för proteinsyntes
    • 4.4 Ribosomer och antibiotika
  • 5 Syntes av ribosomer
    • 5,1 ribosomala RNA-gener
  • 6 Ursprung och evolution
  • 7 referenser

Allmänna egenskaper

Ribosomer är väsentliga komponenter i alla celler och är relaterade till proteinsyntes. De är mycket små i storlek, så att de bara kan visualiseras i ljuset av elektronmikroskopet.

Ribosomer fritt i cellens cytoplasma, förankrad i den grova endoplasmatiska nätverket - ribosomer ge dig det "rynkig" utseende - och i vissa organeller såsom mitokondrier och kloroplaster.

Ribosomer som är fästa vid membran är ansvariga för syntesen av proteiner som kommer att införas i plasmamembranet eller skickas till cellens yttre del.

De fria ribosomen, som inte är kopplade till någon struktur i cytoplasman, syntetiserar proteiner vars destination är det inre av cellen. Slutligen syntetiserar ribosomerna av mitokondrier proteiner för mitokondriell användning.

På liknande sätt kan flera ribosomer binda och bilda de "polyribosomer" bildar en kedja kopplad till en budbärar-RNA, som syntetiserar samma protein, flera gånger och samtidigt

Alla består av två underenheter: en som kallas stor eller större och en annan liten eller mindre.

Vissa författare anser att ribosomer är icke-membranösa organeller, eftersom de saknar dessa lipidstrukturer, även om andra forskare inte anser dem själva organellerna..

struktur

Ribosomerna är små cellstrukturer (från 29-32 nm, beroende på organismen grupp), rundade och täta, sammansatta av ribosomala RNA och proteinmolekyler, som är associerade med varandra.

De mest studerade ribosomen är de av eubakterier, archaea och eukaryoter. I första raden är ribosomer enklare och mindre. De eukaryota ribosomen är å andra sidan mer komplexa och större. I arkeor liknar ribosomer mer än båda grupperna i vissa aspekter.

Ribosomerna hos ryggradsdjur och angiospermer (blommande växter) är särskilt komplexa.

Varje ribosomal subenhet består huvudsakligen av ribosomalt RNA och en stor mängd proteiner. Den stora underenheten kan bestå av små RNA-molekyler, förutom ribosomal RNA.

Proteinerna är kopplade till det ribosomala RNA i specifika regioner, efter en order. Inom ribosomer kan flera aktiva områden differentieras, såsom katalytiska zoner.

Ribosomal RNA är av avgörande betydelse för cellen och detta kan ses i sin sekvens, vilket har varit praktiskt taget oförändrat under utvecklingen, vilket återspeglar det höga selektiva trycket mot varje förändring.

Typ

Ribosomer i prokaryoter

Bakterierna, som E. coli, har mer än 15 000 ribosomer (i proportioner motsvarar detta ungefär en fjärdedel av bakteriecellens torrvikt).

Ribosomer i bakterier har en diameter av ca 18 nm och består av 65% ribosomalt RNA och endast 35% proteiner av olika storlekar, mellan 6 000 och 75 000 kDa.

Den stora underenheten kallas 50S och de små 30S, som kombinerar för att bilda en 70S struktur med en molekylvikt på 2,5 × 106 kDa.

30S-subenheten är långsträckt och är inte symmetrisk, medan 50S är tjockare och kortare.

Den lilla underenheten av E. coli Den består av 16S ribosomalt RNA (1542 baser) och 21 proteiner och stora subenheten ribosomalt RNA 23S är (2904 baser), 5S (1542 baser) och 31 proteiner. De proteiner som komponerar dem är grundläggande och antalet varierar beroende på strukturen.

De ribosomala RNA-molekylerna, tillsammans med proteinerna, grupperas i en sekundär struktur på samma sätt som de andra typerna av RNA.

Ribosomer i eukaryoter

Ribosomer i eukaryoter (80S) är större, med högre RNA och proteinhalt. RNA: erna är längre och heter 18S och 28S. Liksom i prokaryoter domineras ribosomernas sammansättning av ribosomalt RNA.

I dessa organismer har ribosomen en molekylvikt på 4,2 × 106 kDa och den är uppdelad i 40S och 60S-subenheten.

40S-subenheten innehåller en enda RNA-molekyl, 18S (1874 baser) och cirka 33 proteiner. På liknande sätt innehåller 60S-subenheten 28S RNA (4718 baser), 5,8S (160 baser) och 5S (120 baser). Dessutom består den av basiska proteiner och syraproteiner.

Ribosomer i Arqueas

Archaea är en grupp mikroskopiska organismer som liknar bakterier, men de skiljer sig åt i så många egenskaper som utgör en separat domän. De lever i olika miljöer och kan kolonisera extrema miljöer.

De typer av ribosomer som finns i archaea liknar ribosomen hos eukaryota organismer, fastän de också har vissa egenskaper hos bakteriella ribosomer.

Det har tre typer av ribosomala RNA-molekyler: 16S, 23S och 5S, kopplade till 50 eller 70 proteiner, beroende på arten av studien. När det gäller storleken är ribosomerna av arkea närmare de bakteriella (70S med två subenheter 30S och 50S) men när det gäller deras primära struktur ligger de närmare eukaryoterna.

Eftersom arkean vanligtvis bevarar miljöer med höga temperaturer och höga saltkoncentrationer, är deras ribosomer mycket resistenta.

Sedimentationskoefficient

S eller Svedbergs, refererar till sedimentationskoefficienten för partikeln. Uttrycker förhållandet mellan den konstanta sedimenteringshastigheten mellan den applicerade accelerationen. Denna åtgärd har tidsdimensioner.

Observera att Svedbergs inte är tillsatser, eftersom de tar hänsyn till partikelns massa och form. Av denna anledning tillför bakterierna ribosom som består av 50S och 30S-subenheter inte 80S, även 40S- och 60S-subenheterna bildar inte ett 90S-ribosom.

funktioner

Ribosomen är ansvariga för att mediera processen med proteinsyntes i cellerna i alla organismer, som är en universell biologisk maskin.

Ribosomer - i samband med transfer-RNA och budbärar-RNA - kan avkoda meddelandet och tolka DNA i en aminosyrasekvens för att bilda alla proteiner i en organism, i en process som kallas översättning.

I ljuset av biologi hänvisar ordet översättningen till "språk" från nukleotid-tripletter till aminosyror.

Dessa strukturer är den centrala delen av översättningen, där de flesta reaktioner uppträder, såsom bildandet av peptidbindningar och frisättningen av det nya proteinet.

Översättning av proteiner

Processen för proteinbildning börjar med bindningen mellan en messenger-RNA och en ribosom. Budbäraren rör sig genom denna struktur vid en specifik ände som heter "kedjans startkodon".

När messenger-RNA passerar genom ribosomen bildas en proteinmolekyl, eftersom ribosomen kan tolka meddelandet kodat i budbäraren.

Detta meddelande kodas i tripletter av nukleotider, där varje tre baser indikerar en viss aminosyra. Till exempel om budbärar-RNA som bär sekvensen: Aug UUG CUU AUU GCU, peptiden som bildas består av aminosyror: metionin, isoleucin, leucin, leucin och alanin.

Detta exempel visar "degenerationen" av den genetiska koden, eftersom mer än ett kodon - i detta fall CUU och UUG - kodar för samma typ av aminosyra. När ribosomen detekterar ett stoppkodon i messenger-RNA, slutar översättningen.

Ribosomen har en A-plats och en P-plats. P-platsen binder peptidyl-tRNA och i A-stället går den in i aminoacyl-tRNA..

Överför RNA

Överförings-RNA: erna är ansvariga för att transportera aminosyrorna till ribosomen och har sekvensen komplementär till tripleten. Det finns en överförings-RNA för var och en av de 20 aminosyror som utgör proteinerna.

Kemiska steg för proteinsyntes

Processen börjar med aktiveringen av varje aminosyra med ATP-bindning i ett komplex av adenosinmonofosfat, vilket frigör högfosfatfosfater.

Det föregående steget resulterar i en aminosyra med överdriven energi och bindning sker med dess respektive överförings-RNA, för att bilda ett aminosyra-tRNA-komplex. Adenosinmonofosfatfrisättning sker här.

I ribosomen finner överförings-RNA budbärarens RNA. I detta steg hybridiserar sekvensen av överförings- eller anticodon-RNA med kodonet eller tripleten av messenger-RNA. Detta leder till inriktningen av aminosyran med sin korrekta sekvens.

Enzympeptidyltransferaset är ansvarigt för att katalysera bildandet av peptidbindningar som binder aminosyror. Denna process förbrukar stora mängder energi, eftersom det kräver bildandet av fyra högenergibindningar för varje aminosyra som binder till kedjan.

Reaktionen avlägsnar en hydroxylradikal vid COOH-änden av aminosyran och avlägsnar ett väte vid NH-änden2 av den andra aminosyran. De reaktiva regionerna av de två aminosyrorna binder och skapar peptidbindningen.

Ribosomer och antibiotika

Eftersom proteinsyntes är en oumbärlig händelse för bakterier, riktar vissa antibiotika ribosomer och olika steg i översättningsförfarandet.

Till exempel binder streptomycin till den lilla underenheten för att störa translationsprocessen, vilket orsakar fel vid läsning av Messenger RNA.

Andra antibiotika som neomyciner och gentaminer kan också orsaka översättningsfel, koppling till den lilla underenheten.

Syntes av ribosomer

Alla cellulära maskiner som är nödvändiga för syntesen av ribosomer finns i nukleolus, en tät region av kärnan som inte omges av membranstrukturer.

Nukleolus är en variabel struktur beroende på celltyp: den är stor och iögonfallande i celler med höga proteinkrav och är ett nästan omärkligt område i celler som syntetiserar en liten mängd proteiner.

Bearbetningen av ribosomal RNA sker i detta område, där den är kopplad med ribosomala proteiner och ger upphov till granulära kondensationsprodukter, vilka är de omogna subenheterna som bildade de funktionella ribosomerna.

Underenheterna transporteras utanför kärnan - genom kärnporerna - till cytoplasman, där de samlas i mogna ribosomer som kan börja proteinsyntesen.

Gener av ribosomalt RNA

Hos människor finns de gener som kodar för ribosomala RNA i fem par specifika kromosomer: 13, 14, 15, 21 och 22. Eftersom celler kräver stora mängder ribosomer upprepas gener flera gånger i dessa kromosomer.

Nukleolgenen kodar ribosomala RNA 5,8S, 18S och 28S och transkriberas av RNA-polymeras i ett prekursortransskription av 45S. 5S-ribosomalt RNA syntetiseras inte i nukleolusen.

Ursprung och utveckling

Moderna ribosomer måste ha dykt upp på tiden för LUCA, den sista universella gemensamma förfaderen (av förkortningarna på engelska sista universella gemensamma förfader), troligen i den hypotetiska världen av RNA. Det föreslås att överförings-RNA var grundläggande för utvecklingen av ribosomer.

Denna struktur kan framstå som ett komplex med självreplikerande funktioner som senare förvärvat funktioner för syntes av aminosyror. En av de mest framstående egenskaperna hos RNA är dess förmåga att katalysera sin egen replikering.

referenser

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). biokemi. 5: e upplagan. New York: W H Freeman. § 29,3, en ribosom är en ribonukleoproteinkomplex Particle (70S) Tillverkad i en liten (30S) och en stor (50S) subenhet. Finns på: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Inbjudan till biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Fox, G.E. (2010). Ursprung och utveckling av ribosomen. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 2(9), a003483.
  4. Hall, J.E. (2015). Guyton och Hall textbok av medicinsk fysiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
  5. Lewin, B. (1993). Gener. Volym 1. Reverte.
  6. Lodish, H. (2005). Cell- och molekylärbiologi. Ed. Panamericana Medical.
  7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomstruktur och mekanism för översättning. cell, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G.J., Funke, B.R., och Case, C.L. (2007). Introduktion till mikrobiologi. Ed. Panamericana Medical.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J.H. D. (2012). Strukturen och funktionen hos den eukaryota ribosomen. Cold Spring Harbor perspektiv inom biologi, 4(5), a011536.