RIBOSOME: MGA KATANGIAN, URI, ISTRAKTURA, PAG-ANDAR - BIOLOGY - 2026

Ang ribosom ay ang pinaka-masaganang mga organel ng cell at kasangkot sa protina synthesis. Hindi sila napapalibutan ng isang lamad at binubuo ng dalawang uri ng mga subunits: isang malaki at isang maliit, bilang isang pangkalahatang tuntunin ang malalaking subunit ay halos dalawang beses sa maliit.

Ang prokaryotic lineage ay nagtataglay ng 70S ribosom na binubuo ng isang malaking 50S at isang maliit na 30S subunit. Gayundin, ang ribosom ng eukaryotic lineage ay binubuo ng isang malaking 60S at isang maliit na 40S subunit.

Ang ribosom ay magkatulad sa isang gumagalaw na pabrika, na may kakayahang magbasa ng messenger RNA, isinalin ito sa mga amino acid, at maiugnay ang mga ito sa pamamagitan ng mga bono ng peptide.

Ang mga ribosom ay katumbas ng halos 10% ng kabuuang protina ng isang bakterya at higit sa 80% ng kabuuang halaga ng RNA. Sa kaso ng eukaryotes, hindi sila masagana na may paggalang sa iba pang mga protina ngunit mas mataas ang kanilang bilang.

Noong 1950, unang naipakita ng mananaliksik na si George Palade at ang pagtuklas na ito ay iginawad sa Nobel Prize sa pisyolohiya o gamot.

Pangkalahatang katangian

Ang mga ribosom ay mga mahahalagang sangkap ng lahat ng mga selula at may kaugnayan sa synt synthesis. Ang mga ito ay napakaliit sa laki kaya maaari lamang silang mailarawan sa ilalim ng ilaw ng isang mikroskopyo ng elektron.

Ang mga ribosom ay natagpuan nang libre sa cytoplasm ng cell, na naka-angkla sa magaspang na endoplasmic reticulum - binigyan ito ng mga ribosom na "kulubot" na hitsura - at sa ilang mga organelles, tulad ng mitochondria at chloroplast.

Ang mga ribosom na nakagapos ng lamad ay may pananagutan sa synthesis ng mga protina na ipapasok sa lamad ng plasma o ipapadala sa labas ng cell.

Ang mga libreng ribosom, na hindi kaisa sa anumang istraktura sa cytoplasm, synthesize ang mga protina na ang patutunguhan ay nasa loob ng cell. Sa wakas, ang ribosom ng mitochondria synthesize ang mga protina para sa paggamit ng mitochondrial.

Sa parehong paraan, maraming mga ribosom ay maaaring sumali at bumubuo ng "polyribosome", na bumubuo ng isang chain na isinama sa isang messenger RNA, synthesizing ang parehong protina, maraming beses at sabay-sabay

Lahat sila ay binubuo ng dalawang mga subunits: ang isa ay tinatawag na malaki o mas malaki at ang iba pang maliit o mas maliit.

Itinuturing ng ilang mga may-akda na ang mga ribosom ay hindi mga organel na nonmembranous, dahil kulang sila sa mga istrukturang lipid na ito, bagaman ang ibang mga mananaliksik ay hindi itinuturing na sila ay mga organelles mismo.

Istraktura

Ang mga ribosom ay maliit na mga istruktura ng cellular (mula 29 hanggang 32 nm, depende sa grupo ng organismo), bilugan at siksik, na binubuo ng ribosomal RNA at mga molekula ng protina, na nauugnay sa bawat isa.

Ang pinaka-pinag-aralan na ribosom ay ang mga eubacteria, archaea at eukaryotes. Sa unang linya ang mga ribosom ay mas simple at mas maliit. Ang mga eukaryotic ribosom, para sa kanilang bahagi, ay mas kumplikado at mas malaki. Sa archaea, ang mga ribosom ay mas katulad sa parehong mga grupo sa ilang mga respeto.

Vertebrate at angiosperm ribosom (namumulaklak na halaman) ay partikular na kumplikado.

Ang bawat ribosomal na subunit ay binubuo lalo na ng ribosomal RNA at isang malawak na iba't ibang mga protina. Ang malaking subunit ay maaaring binubuo ng mga maliliit na molekula ng RNA bilang karagdagan sa ribosomal RNA.

Ang mga protina ay isinama sa ribosomal RNA sa mga tukoy na rehiyon, kasunod ng isang order. Sa loob ng ribosom, maraming mga aktibong site ang maaaring makilala, tulad ng mga catalytic zone.

Ang Ribosomal RNA ay mahalaga sa kahalagahan ng cell at ito ay makikita sa pagkakasunud-sunod nito, na halos hindi nagbago sa panahon ng ebolusyon, na sumasalamin sa mataas na pumipilit na panggigipit laban sa anumang pagbabago.

Pag-andar ng ribosome

Ang mga ribosom ay may pananagutan para sa pagpapagitna ng proseso ng synthesis ng protina sa mga selula ng lahat ng mga organismo, bilang isang unibersal na makinarya na biological.

Ang Ribosome - kasama ang paglipat ng RNA at messenger RNA - pinamamahalaang upang mabasa ang mensahe ng DNA at bigyang kahulugan ito sa isang pagkakasunud-sunod ng mga amino acid na bubuo ng lahat ng mga protina sa isang organismo, sa isang proseso na tinatawag na pagsasalin.

Sa liwanag ng biology, ang salitang pagsasalin ay tumutukoy sa pagbabago ng "wika" mula sa mga triplets ng nucleotide hanggang sa mga amino acid.

Ang mga istrukturang ito ay ang gitnang bahagi ng pagsasalin, kung saan nangyayari ang karamihan sa mga reaksyon, tulad ng pagbuo ng mga bono ng peptide at paglabas ng bagong protina.

Pagsasalin sa protina

Ang proseso ng pagbuo ng protina ay nagsisimula sa unyon sa pagitan ng isang messenger RNA at isang ribosom. Ang messenger ay naglalakbay sa pamamagitan ng istraktura na ito sa isang tiyak na pagtatapos na tinawag na "chain initiator codon."

Habang ang messenger RNA ay dumaan sa ribosom, isang molekula ng protina ang nabuo, dahil ang ribosome ay may kakayahang isalin ang mensahe na naka-encode sa messenger.

Ang mensaheng ito ay naka-encode sa mga triplets ng nucleotide, kasama ang bawat tatlong batayan na nagpapahiwatig ng isang partikular na amino acid. Halimbawa, kung ang messenger RNA ay nagdadala ng pagkakasunod-sunod: AUG AUU CUU UUG GCU, ang peptide nabuo ay binubuo ng mga amino acid: methionine, isoleucine, leucine, leucine, at alanine.

Ang halimbawang ito ay nagpapakita ng "pagkabulok" ng genetic code, dahil higit sa isang codon - sa kasong ito CUU at UUG ​​- ay coding para sa parehong uri ng amino acid. Kapag nakita ng ribosome ang isang stop codon sa messenger RNA, natapos ang pagsasalin.

Ang ribosom ay may isang site at isang site ng P.Ang site na P ay humahawak ng peptidyl-tRNA at ang aminoacyl-tRNA ay pumapasok sa A site.

Ilipat ang RNA

Ang Transfer RNAs ay may pananagutan sa pagdadala ng mga amino acid sa ribosom at magkaroon ng pagkakasunod-sunod na pagkakasunod-sunod sa triplet. Mayroong isang paglipat ng RNA para sa bawat isa sa 20 amino acid na bumubuo ng mga protina.

Mga hakbang sa kemikal ng synthesis ng protina

Ang proseso ay nagsisimula sa pag-activate ng bawat amino acid na may pagbubuklod ng ATP sa isang adenosine monophosphate complex, na naglalabas ng mga high-energy phosphates.

Ang nakaraang hakbang ay nagreresulta sa isang amino acid na may labis na enerhiya at nagbubuklod na nangyayari sa kani-kanilang paglilipat ng RNA, upang mabuo ang isang kumplikadong amino acid-tRNA. Narito ang paglabas ng adenosine monophosphate ay nangyayari.

Sa ribosome, ang paglipat ng RNA ay nakakatugon sa messenger RNA. Sa yugtong ito ang pagkakasunud-sunod ng paglipat o anticodon RNA ay nag-hybridize sa codon o triplet ng messenger RNA. Ito ay humahantong sa pagkakahanay ng amino acid na may tamang pagkakasunud-sunod.

Ang enzyme peptidyl transferase ay responsable para sa catalyzing ang pagbuo ng mga peptide bond na nagbubuklod ng mga amino acid. Ang prosesong ito ay kumokonsumo ng malaking dami, dahil nangangailangan ito ng pagbuo ng apat na mga bono na may mataas na enerhiya para sa bawat amino acid na nakakabit sa kadena.

Ang reaksyon ay nag-aalis ng isang hydroxyl radical sa COOH dulo ng amino acid at nag-aalis ng isang hydrogen sa dulo ng NH ₂ ng iba pang amino acid. Ang mga reaktibong rehiyon ng dalawang amino acid ay magkasama at lumikha ng peptide bond.

Ribosome at antibiotics

Bilang protina synthesis ay isang mahalagang kaganapan para sa bakterya, ang ilang mga antibiotics target ribosom at iba't ibang yugto ng proseso ng pagsasalin.

Halimbawa, ang streptomycin ay nagbubuklod sa maliit na subunit upang makagambala sa proseso ng pagsasalin, na nagiging sanhi ng mga pagkakamali sa pagbabasa ng messenger RNA.

Ang iba pang mga antibiotics, tulad ng mga neomycins at gentamicins, ay maaari ring maging sanhi ng mga pagkakamali sa pagsasalin, kasama ang maliit na mga subunit.

Mga uri ng ribosom

Ribosome sa prokaryotes

Ang bakterya, tulad ng E. coli, ay nagtataglay ng higit sa 15,000 ribosom (sa mga proporsyon na ito ay halos isang-kapat ng tuyong timbang ng cell ng bakterya).

Ang ribosom sa bakterya ay may diameter na halos 18 nm at binubuo ng 65% na ribosomal RNA at 35% na protina lamang ng iba't ibang laki, sa pagitan ng 6,000 at 75,000 kDa.

Ang malaking subunit ay tinatawag na 50S at ang maliit na 30S, na pinagsama upang bumuo ng isang istraktura ng 70S na may isang molekular na masa na 2.5 × 10 ⁶ kDa.

Ang 30S subunit ay pinahaba sa hugis at hindi simetriko, habang ang 50S ay mas makapal at mas maikli.

Ang maliit na subunit ng E. coli ay binubuo ng 16S ribosomal RNAs (1542 base) at 21 protina, at ang malaking subunit ay naglalaman ng 23S ribosomal RNAs (2904 na mga base), 5S (1542 base), at 31 protina. Ang mga protina na bumubuo sa kanila ay pangunahing at ang bilang ay nag-iiba ayon sa istraktura.

Ang ribosomal RNA molecules, kasama ang mga protina, ay pinagsama-sama sa isang pangalawang istraktura na katulad ng iba pang mga uri ng RNA.

Mga ribosom sa eukaryotes

Ang mga ribosom sa eukaryotes (80S) ay mas malaki, na may mas mataas na nilalaman ng RNA at protina. Ang mga RNA ay mas mahaba at tinawag na 18S at 28S. Tulad ng sa prokaryotes, ang komposisyon ng ribosom ay pinangungunahan ng ribosomal RNA.

Sa mga organismo na ito, ang ribosom ay may molekular na masa na 4.2 × 10 ⁶ kDa at nabulok sa 40S at 60S subunit.

Ang 40S subunit ay naglalaman ng isang solong molekula ng RNA, 18S (1874 na batayan), at halos 33 na mga protina. Katulad nito, ang mga subunit ng 60S ay naglalaman ng mga RNAs 28S (4718 mga batayan), 5.8S (160 na mga base) at 5S (120 mga batayan). Bilang karagdagan, binubuo ito ng mga pangunahing protina at protina ng acid.

Ribosome sa archaea

Ang Archaea ay isang pangkat ng mga mikroskopiko na organismo na kahawig ng bakterya, ngunit naiiba sa napakaraming katangian na bumubuo sila ng isang hiwalay na domain. Nakatira sila sa magkakaibang mga kapaligiran at may kakayahang kolonahin ang matinding mga kapaligiran.

Ang mga uri ng ribosom na natagpuan sa archaea ay katulad ng mga ribosom ng eukaryotic organismo, kahit na mayroon din silang ilang mga katangian ng mga ribyom ng bakterya.

Ito ay may tatlong uri ng ribosomal RNA molecules: 16S, 23S at 5S, na isinama sa 50 o 70 na protina, depende sa species ng pag-aaral. Sa mga tuntunin ng laki, ang mga archaea ribosom ay mas malapit sa mga bakterya (70S na may dalawang subunits na 30S at 50S) ngunit sa mga tuntunin ng kanilang pangunahing istraktura mas malapit sila sa mga eukaryotes.

Habang ang archaea ay may posibilidad na tumira sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura at mataas na konsentrasyon ng asin, ang kanilang mga ribosom ay lubos na lumalaban.

Koepisyentasyon ng sedimentation

Ang S o Svedbergs, ay tumutukoy sa koepisyentasyon ng sedimentation ng butil. Ipinapahiwatig nito ang kaugnayan sa pagitan ng palaging bilis ng sedimentation at ang inilapat na pabilis. Ang panukalang ito ay may sukat ng oras.

Tandaan na ang Svedbergs ay hindi nakaragdag, dahil isinasaalang-alang nila ang masa at hugis ng maliit na butil. Para sa kadahilanang ito, sa bakterya ang ribosom na binubuo ng 50S at 30S subunits ay hindi nagdaragdag ng hanggang sa 80S, gayon din ang mga 40S at 60S subunits ay hindi bumubuo ng isang 90S ribosom.

Paggawa ng ribosome

Ang lahat ng makinarya ng cellular na kinakailangan para sa synthesis ng ribosom ay matatagpuan sa nucleolus, isang siksik na rehiyon ng nucleus na hindi napapaligiran ng mga lamad na mga istruktura.

Ang nucleolus ay isang variable na istraktura depende sa uri ng cell: ito ay malaki at sabik sa mga cell na may mataas na mga kinakailangan sa protina at ito ay isang halos hindi mahahalata na lugar sa mga cell na synthesize ng kaunting protina.

Ang pagproseso ng ribosomal RNA ay nangyayari sa lugar na ito, kung saan nag-asawa ito na may mga protina na ribosomal at nagbibigay ng pagtaas sa mga produktong butil na pampalaglag, na siyang mga immature subunits na bumubuo ng mga functional ribosom.

Ang mga subunits ay inilalabas sa labas ng nucleus - sa pamamagitan ng mga nuklear na nuklear - sa cytoplasm, kung saan sila ay natipon sa mga matandang ribosom na maaaring magsimula ng synt synthesis.

Mga genus ng ribosomal RNA

Sa mga tao, ang mga gene na code para sa ribosomal RNA ay matatagpuan sa limang tiyak na mga pares ng chromosome: 13, 14, 15, 21 at 22. Yamang ang mga cell ay nangangailangan ng malalaking bilang ng mga ribosom, ang mga gene ay paulit-ulit na paulit-ulit sa mga chromosom na ito. .

Ang code ng nucleolus genes para sa 5.8S, 18S, at 28S ribosomal RNAs at isinalin ng RNA polymerase sa isang 45S precursor transcript. 5S ribosomal RNA ay hindi synthesized sa nucleolus.

Pinagmulan at ebolusyon

Ang mga modernong ribosom ay dapat lumitaw sa oras ng LUCA, ang huling unibersal na karaniwang ninuno, marahil sa hypothetical na mundo ng RNA. Iminumungkahi na ang paglipat ng mga RNA ay pangunahing para sa ebolusyon ng ribosom.

Ang istraktura na ito ay maaaring lumitaw bilang isang kumplikado na may mga pag-andar sa pagtutuon ng sarili na kalaunan ay nakakuha ng mga pag-andar para sa synthesis ng mga amino acid. Ang isa sa mga pinaka-kahanga-hangang katangian ng RNA ay ang kakayahang ma-catalyze ang sariling pagtitiklop.

Mga Sanggunian

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biochemistry. Ika-5 edisyon. New York: WH Freeman. Seksyon 29.3, Isang Ribosome Ay isang Ribonucleoprotein Particle (70S) Ginawa ng isang Maliit (30S) at isang Malaki (50S) Subunit. Magagamit sa: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Imbitasyon sa Biology. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Pinagmulan at ebolusyon ng ribosom. Ang pananaw ng Cold Spring Harbour sa biology, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton at Hall aklat-aralin ng e-Book ng medikal na physiology. Elsevier Mga Agham sa Kalusugan.
5. Lewin, B. (1993). Mga Gen Dami 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Cellular at molekular na biyolohiya. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosome na istraktura at ang mekanismo ng pagsasalin. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Kaso, CL (2007). Panimula sa microbiology. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Ang istraktura at pag-andar ng eukaryotic ribosome. Ang pananaw ng Cold Spring Harbour sa biology, 4 (5), a011536.