Особенности строения рибосома: Особенности строения и функции рибосом

Рибосомы представляют собой органеллы, расположенные внутри клеток животных, человека и растений. Они расположены в цитозоле, некоторые связаны и свободно плавают на мембране грубого эндоплазматического ретикулума.

Они используются для расшифровки ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) в белки, и ни одна рРНК не навсегда связана с RER, они высвобождают или связывают в соответствии с указаниями типа белка, который они объединяют. В клетке животного или человека может быть до 10 миллионов рибосом, и множество рибосом могут быть связаны с эквивалентной цепью мРНК. Эта структура известна как ПОЛИСОМ.

Когда дело доходит до основных функций рибосом, они берут на себя роль объединения аминокислот для образования определенных белков, которые важны для завершения деятельности клетки.

Белок необходим для многих функций клеток, например, для управления химическими процессами или устранения повреждений. Еще можно обнаружить рибосомы, плавающие внутри цитоплазмы или присоединенные к эндоплазматическому ретикулуму.

Прочие функции:

1. Процедура создания белков, дезоксирибонуклеиновая кислота образует мРНК на этапе транскрипции ДНК.
2. Наследственная информация из мРНК преобразуется в белки в процессе трансляции ДНК.
3. Механизмы сборки белка в процессе синтеза белка указаны в мРНК.
4. мРНК располагается в ядре и перемещается в цитоплазму для дополнительной операции синтеза белка.
5. Белки, которые расположены рибосомами в настоящее время в цитоплазме, используются внутри цитоплазмы сами по себе. Белки, созданные связанными рибосомами, перемещаются за пределы клетки.

Принимая во внимание их основную функцию в развитии белков, ясно, что клетка не может функционировать без рибосом.

Те, что живут внутри бактерий, паразитов и различных существ, например, существ низшего и микроскопического уровня, называются прокариотическими рибосомами. В то время как те, которые живут внутри людей и других, таких как существа более высокого уровня, мы называем эукариотическими рибосомами.

Другие основные отличия включают в себя:

1. Прокариоты имеют 70S рибосомы, состоящие по отдельности из 30S и 50S субъединиц. В то время как у эукариот есть рибосомы 80S, состоящие по отдельности из субъединиц 40S и 60S.
2. Рибосомы 70S относительно меньше, чем рибосомы 80S, тогда как рибосомы 80S относительно больше, чем рибосомы 70S.
3. Прокариоты имеют 30S субъединицу с 16S субъединицей РНК и состоят из 1540 нуклеотидов, связанных с 21 белком. Субъединица 50S образуется из субъединицы 5S РНК, состоящей из 120 нуклеотидов, и субъединицы 23S РНК, состоящей из 29 нуклеотидов.00 нуклеотидов и 31 белок.
4. Эукариоты имеют 40S субъединицу с 18S РНК, а также 33 белка и 1900 нуклеотидов. Большая субъединица содержит 5S РНК, а также 120 нуклеотидов, 4700 нуклеотидов, а также 28S РНК, 5,8S РНК, а также субъединицы 160 нуклеотидов и 46 белков.
5. Эукариотические клетки имеют митохондрии и хлоропласты в качестве органелл, и эти органеллы дополнительно имеют рибосомы 70S. Следовательно, эукариотические клетки имеют разные типы рибосом (70S и 80S), а прокариотические клетки имеют только 70S рибосомы.

См. также: Эукариоты и прокариоты,

Взгляните на главную страницу Organelles для полного обзора.

Различия между цитозолем и цитоплазмой

Cytoplasm

Ядро

Обсуждение митохондрий

Golgi Apparatus

Лизосомы

Хлоропласты. реклама на MicroscopeMaster!

Британское общество клеточной биологии

Нажмите, чтобы просмотреть микроскопическое изображение исследовательского уровня, интерпретированное с использованием технологии CIMR GridPoint. Рибосомы состоят из особых белков и нуклеиновых кислот. ПЕРЕВОД информации и связывание АМИНОКИСЛОТ лежат в основе процесса производства белка. Рибосома, образованная из двух соединенных вместе субъединиц, выполняет следующие функции: (1) транслирует закодированную информацию из клеточного ядра, обеспечиваемую матричной рибонуклеиновой кислотой (мРНК), (2) связывает аминокислоты, отобранные и собранные из цитоплазмы путем переноса рибонуклеиновая кислота (тРНК). (Порядок, в котором аминокислоты связаны друг с другом, определяется мРНК) и (3) Экспорт полученного полипептида в цитоплазму, где он образует функциональный белок.

Рибосомы находятся «свободно» в цитоплазме или связаны с эндоплазматическим ретикулумом (ЭР), образуя шероховатый ЭР. В клетке млекопитающих может быть до 10 миллионов рибосом. К одной цепи мРНК может присоединяться несколько рибосом, такая структура называется полисомой. Рибосомы существуют только временно. Когда они синтезируют полипептид, две субъединицы разделяются и либо повторно используются, либо распадаются.

Рибосомы могут соединять аминокислоты со скоростью 200 аминокислот в минуту. Таким образом, небольшие белки могут быть получены довольно быстро, но для более крупных белков, таких как массивный мышечный белок титин, состоящий из 30 000 аминокислот, требуется от двух до трех часов.

Рибосомы прокариот используют несколько иной процесс для производства белков, чем рибосомы эукариот. К счастью, это различие представляет собой окно молекулярной возможности для атаки антибиотиков, таких как стрептомицин. К сожалению, некоторые бактериальные токсины и вирус полиомиелита также используют его, чтобы позволить им атаковать механизм трансляции.

Для просмотра схемы производства белка щелкните здесь.
(Схема откроется в отдельном окне)

ПОДРОБНЕЕ о рибосомах:

Рибосомы представляют собой макромолекулярные производственные единицы. Они состоят из рибосомных белков (рибопротеинов) и рибонуклеиновых кислот (рибонуклеопротеидов). Слово «рибосома» образовано от сочетания « рибо » от рибонуклеиновой кислоты и добавления его к « сома », латинскому слову, обозначающему тело. Рибосомы могут быть связаны мембраной (мембранами), но они не являются мембранными.

Рибосома: микромашина для производства белков
Рибосома представляет собой очень сложную, но элегантную микро-«машину» для производства белков. Каждая полная рибосома построена из двух субъединиц. Эукариотическая рибосома состоит из нуклеиновых кислот и около 80 белков и имеет молекулярную массу около 4 200 000 Да. Около двух третей этой массы состоит из рибосомной РНК и одна треть из примерно 50+ различных рибосомных белков.

Рибосомы обнаружены в прокариотических и эукариотических клетках; в митохондриях, хлоропластах и ​​бактериях. Те, что обнаружены у прокариот, обычно меньше, чем у эукариот. Рибосомы в митохондриях и хлоропластах по размеру аналогичны рибосомам бактерий. В клетке млекопитающих содержится около 10 миллиардов белковых молекул, и большинство из них продуцируют рибосомы. Быстрорастущая клетка млекопитающего может содержать около 10 миллионов рибосом. [Одна ячейка из Е. coli содержит около 20000 рибосом, что составляет около 25% от общей массы клетки].

Белки и нуклеиновые кислоты, образующие субъединицы рибосом, образуются в ядрышках и экспортируются через ядерные поры в цитоплазму. Два субблока неодинаковы по размеру и существуют в этом состоянии до тех пор, пока не потребуются для использования. Большая субъединица примерно в два раза больше меньшей.

Более крупная подсистема в основном выполняет каталитическую функцию; меньшая подгруппа в основном предназначена для декодирования. В составе большой субъединицы рибосомальная РНК выполняет функцию фермента и называется рибозимом. Меньшая единица соединяется с мРНК, а затем прикрепляется к большей субъединице. Однажды сформированные рибосомы не являются статическими единицами. Когда производство определенного белка заканчивается, две субъединицы разделяются и затем обычно расщепляются. Рибосомы существуют только временно.

Иногда субъединицы рибосом пропускают мРНК, как только мРНК выходит из ядра. Когда многие рибосомы делают это, структура называется полисомой. Рибосомы могут функционировать в «свободном» состоянии в цитоплазме, но они также могут «оседать» на эндоплазматическом ретикулуме, образуя «шероховатый эндоплазматический ретикулум». Там, где имеется шероховатый эндоплазматический ретикулум, ассоциация между рибосомой и эндоплазматическим ретикулумом (ЭР) облегчает дальнейшую обработку и проверку новообразованных белков с помощью ЭР.

Протеиновая фабрика: сайт и услуги.

Все предприятия нуждаются в таких услугах, как газ, вода, канализация и связь. Для того, чтобы они были предоставлены, должно быть место или сайт.

Производство белков также требует обслуживания. Сайт, требующий предоставления услуг, образуется в малой субъединице рибосомы, когда нить мРНК входит через одну селективную щель, а нить инициаторной тРНК — через другую. Это действие приводит к тому, что малая субъединица соединяется с большой субъединицей рибосомы, образуя полную и активную рибосому. Удивительный процесс производства белка теперь может начаться.

Для осуществления трансляции и синтеза белка требуется множество инициирующих и высвобождающих химических веществ, а также происходит множество реакций с использованием ферментов. Однако есть общие требования, и они должны быть соблюдены. В приведенном ниже списке показаны основные требования и то, как они обеспечиваются:

• Требование: Безопасное (незагрязненное) и подходящее помещение для процесса производства белка.
• Обеспечение: это средство обеспечивается двумя рибосомными субъединицами. Когда две субъединицы соединяются вместе, чтобы сформировать полную рибосому, молекулы, входящие и выходящие, могут делать это только через избирательные щели или туннели в молекулярной структуре.
• Требование: Предоставление информации в форме, которую рибосома может перевести с высокой степенью точности. Трансляция должна быть точной, чтобы производились правильные белки.
• Предоставление: Информация поставляется ядром и доставляется к рибосоме в виде нити мРНК. Когда мРНК образуется в ядре, интроны (некодирующие участки) вырезаются, а экзоны (кодирующие участки) соединяются вместе в процессе, называемом сплайсингом.
• Требование: Запас аминокислот, из которых рибосомный механизм может получить определенные необходимые аминокислоты.
• Предоставление:    Аминокислоты, в основном поступающие с пищей, в норме свободно доступны в цитоплазме.
• Требование:   Система, которая может выбирать и связываться с аминокислотой в цитоплазме и доставлять ее к месту трансляции и синтеза в рибосоме.
• Поставка: Короткие нити транспортной рибонуклеиновой кислоты (тРНК), образующиеся в ядре и доступные в цитоплазме, действуют как «инструменты адаптера». Когда цепь тРНК присоединяется к аминокислоте, говорят, что тРНК «заряжена». тРНК диффундирует в меньшую субъединицу рибосомы, и каждая короткая цепь тРНК доставляет ОДИН аминокислота.
• Требование: Средство высвобождения в цитоплазму: (a) вновь образованный полипептид, (b) мРНК, использованная в процессе трансляции,   и (c) тРНК, доставленная аминокислота, которую он нес, и теперь «разряжен».
• Положение: (а) при образовании новообразованной пептидной цепи глубоко внутри большой субъединицы рибосомы она направляется наружу в цитоплазму по туннелю или щели. (b) «Использованная» мРНК покидает меньшую субъединицу рибосомы через туннель на стороне, противоположной точке входа. Движение через рибосому вызывается только односторонним прерывистым движением рибосомы вдоль и в направлении входящей цепи мРНК. (c ) тРНК в «незаряженном» состоянии   выходит через туннель в молекулярной архитектуре большой субъединицы рибосомы.

Протеиновая фабрика: что происходит внутри?
– Взгляните на линию по производству белка, которая может соединять аминокислоты со скоростью 200 аминокислот в минуту!

Теперь, когда мы рассмотрели требования и положения, необходимые для работы машины для производства белка, мы можем взглянуть на внутреннюю работу.

Как упоминалось ранее, в рибосоме происходит множество подробных биохимических реакций, и здесь дается лишь краткий обзор, чтобы проиллюстрировать концепцию.
( См. также «Схема рибосомы» в конце раздела)

В рибосоме есть ТРИ СТАДИИ и ТРИ рабочих УЧАСТКА, участвующих в линии производства белка.

Три ЭТАПА : (1) Инициация, (2) Элонгация и (3) Прекращение.

Три действующих или связывающих САЙТА — это A, P и E , считываемые с сайта входа мРНК (обычно с правой стороны).

Сайты A и P охватывают обе субъединицы рибосомы, причем большая часть находится в большой субъединице рибосомы, а меньшая часть — в меньшей субъединице. Сайт E , сайт выхода, находится в большой субъединице рибосомы.

Таблица сайтов связывания, положений и функций в рибосоме
(см. также схему рибосомы в конце раздела)

Три стадии:

1. Посвящение. На этом этапе небольшая субъединица рибосомы соединяется с «начальным концом» нити мРНК. «Инициаторная тРНК» также входит в малую субъединицу. Затем этот комплекс присоединяется к большой субъединице рибосомы. В начале цепи мРНК есть сообщение о «начале трансляции», а цепочка тРНК, «заряженная» одной конкретной аминокислотой, входит в сайт А рибосомы. Начато производство полипептида. Чтобы тРНК не отторгалась, ее трехбуквенная кодовая группа (называемая антикодоном) должна совпадать с трехбуквенной кодовой группой (называемой кодоном) уже на цепи мРНК. в рибосоме. Это очень важная часть процесса перевода , и удивительно, как мало «ошибок перевода». [Как правило, конкретная аминокислота, которую она несет, определяется трехбуквенным антикодоном, который она несет, например. если трехбуквенный код CAG  ( C итозин, A денин, G уанин), то он будет выбирать и транспортировать аминокислоту  глютамин (Gln)].

2. Удлинение. Этот термин охватывает период между инициацией и терминацией, и именно в это время производится основная часть обозначенного белка. Процесс состоит из серии циклов, общее количество которых определяется мРНК. Одним из основных событий при элонгации является транслокация . Это когда рибосома перемещается вдоль мРНК на один кодон и начинается новый цикл. Во время процесса «запуска» «инициирующая тРНК» перемещается на , сайт P (см. схему рибосомы в конце раздела), и рибосома допустит в сайт A, новую тРНК, «заряженную» одной аминокислотой. «Заряженная» тРНК находится в сайте A , пока не была проверена и принята (или отвергнута) и до тех пор, пока растущая пептидная цепь, присоединенная к тРНК в сайте P, не была перенесена ферментами на «заряженную» тРНК в сайте A. Здесь одна новая аминокислота отдается тРНК и добавляется к пептидной цепи. С помощью этого процесса длина пептидной цепи увеличивается на одну аминокислоту. [Формированию пептидной связи между растущей пептидной цепью и вновь присоединенной аминокислотой способствует пептидилтрансфераза, и оно происходит в большой субъединице рибосомы. Реакция происходит между тРНК, которая несет зарождающуюся пептидную цепь, пептидил-тРНК, и тРНК, которая несет входящую аминокислоту, аминоацил-тРНК]. Когда это произошло, тРНК в сайт Р, перенеся свою пептидную цепь и теперь уже без каких-либо присоединений, перемещается в сайт Е сайт выхода. Далее тРНК в сайт А, завершается пептидной цепью, увеличенной в длину на одну аминокислоту , перемещается на сайт P . В сайте рибопротеины P укрепляют связь пептидной цепи с вновь добавленной аминокислотой. Если пептидная цепь длинная, самая старая часть будет перемещена в цитоплазму, а за ней последует остальная часть цепи по мере ее образования. Следующий цикл
   С сайт A теперь пустой транслокация имеет место. Рибосома перемещается на расстояние в одну (трехбуквенную) кодоновую выемку вдоль мРНК, чтобы внести новый кодон в область процессинга. тРНК, «заряженная» присоединенной аминокислотой, теперь входит в сайт А, , и при удовлетворительном совпадении кодона мРНК и антикодона тРНК цикл начинается снова. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута стадия завершения.
3. Прекращение. Когда рибосома достигает конца нити мРНК, помечается терминал или сообщение «конец белкового кода». Это регистрирует окончание производства конкретного белка, кодируемого этой цепью мРНК. Химические вещества «фактор высвобождения» предотвращают дальнейшее добавление аминокислот, и новый белок (полипептид) полностью перемещается в цитоплазму через щель в большой субъединице. Две субъединицы рибосомы отделяются, разделяются и повторно используются или разрушаются.

Резюме:

• Почти все белки, необходимые клеткам, синтезируются рибосомами. Рибосомы находятся «свободно» в цитоплазме клетки, а также прикреплены к шероховатой эндоплазматической сети.
• Рибосомы получают информацию от клеточного ядра и строительные материалы от цитоплазмы.
• Рибосомы транслируют информацию, закодированную в информационной рибонуклеиновой кислоте (мРНК).
• Они связывают вместе специфические аминокислоты с образованием полипептидов и экспортируют их в цитоплазму.
• Клетка млекопитающего может содержать до 10 миллионов рибосом, но каждая рибосома существует лишь временно.
• Рибосомы могут связывать аминокислоты со скоростью 200 аминокислот в минуту.
• Рибосомы образуются в результате прикрепления малой субъединицы к большой субъединице. Субъединицы обычно доступны в цитоплазме, причем большая из них примерно в два раза больше меньшей.
• Каждая рибосома представляет собой комплекс рибонуклеопротеидов, при этом две трети ее массы составляют рибосомные РНК и около одной трети — рибосомальные белки.
• Производство белка происходит в три стадии: (1) инициация, (2) элонгация, и (3 ) терминация.