Структура и функция на рибозомите. Какво е рибозома? Рибозомна структура
Рибозомите са най-важните органели на клетката, тъй като върху тях протича процесът на транслация - синтеза на полипептид върху информационна РНК (иРНК). С други думи, рибозомите служат като място за синтез на протеини.
Структура на рибозомите
Рибозомите са немембранни органели.Те са много малки (около 20 nm), но многобройни (хиляди и дори милиони на клетка), се състои от двечасти –субединици. Субчастиците включват рибозомна РНК (рРНК) и рибозомни протеини, т.е. рибозоми по химичен състав са рибонуклеопротеинидami. Те обаче съдържат и малки количества съединения с ниско молекулно тегло. Поради големия брой рибозоми, рРНК съставлява повече от половината от общата РНК на клетката.
Една от субединиците се нарича "малка", втората - "голяма".
В рибозома, събрана от субединици, се разграничават две (според някои източници) или три (според други) секции, които се наричат сайтове. Една от секциите е обозначена с А (аминоацил) и се нарича аминоацил, втората - Р (пептидил) - пептидил. Тези места са основните каталитични центрове на реакциите, протичащи върху рибозомите. Третият участък е обозначен с Е (изход), през който прехвърлящата РНК (тРНК), освободена от синтезирания полипептид, напуска рибозомата.
В допълнение към изброените места на рибозомите, има и други места, използвани за свързване на различни ензими.
Когато субединиците са дисоциирани (разделени), специфичността на сайта се губи, т.е. те се определят от комбинация от съответните региони на двете субединици.
Разлики между рибозомите на прокариотите и еукариотите
Съотношението на масата на протеините и РНК в рибозомата е приблизително равно. Прокариотите обаче имат по-малко протеини (около 40%).
Размерите както на самите рибозоми, така и на субединиците се изразяват в скоростта на тяхното утаяване (утаяване) по време на центрофугиране. В този случай S означава константата на Svedberg - единица, която характеризира скоростта на утаяване в центрофуга (колкото по-голямо е S, толкова по-бързо се утаява частицата и следователно по-тежка). При прокариотите рибозомите са с размер 70S, докато при еукариотите са с размер 80S (т.е. те са по-тежки и по-големи). В този случай субединиците на прокариотните рибозоми имат стойности 30S и 50S, а на еукариотните - 40S и 60S. Размерите на рибозомите в митохондриите и хлоропластите на еукариотите са подобни на прокариотите (въпреки че имат известна променливост в размера), което може да показва техния произход от древни прокариотни организми.
При прокариотите голямата рибозомна субединица съдържа две rRNA молекули и повече от 30 протеинови молекули, а малката рибозомна субединица съдържа една rRNA молекула и около 20 протеина. Еукариотите имат повече протеинови молекули в своите субединици и също имат три молекули рРНК в тяхната голяма субединица. Протеините и рРНК молекулите, които изграждат рибозомата, имат способността да се самосглобяват и в крайна сметка да образуват сложна триизмерна структура. Структурата на рРНК се поддържа от магнезиеви йони.
синтез на рРНК
При еукариотите рибозомите съдържат 4 вида рРНК. В този случай три се образуват от един прекурсорен транскрипт - 45S rRNA. Той се синтезира в нуклеола (върху хромозомните бримки, които го образуват) с помощта на РНК полимераза-1. rRNA гените имат много копия (десетки или стотици) и обикновено са разположени в краищата на различни двойки хромозоми. След синтеза 45S рРНК се нарязва на 18S, 5.8S и 28S рРНК, всяка от които претърпява различни модификации.
Четвъртият тип рРНК се синтезира извън ядрото с помощта на ензима РНК полимераза-3. Това е 5S РНК, която веднъж синтезирана не изисква .
Третичната структура на рРНК в рибозомите е много сложна и компактна. Той служи като скеле за настаняване на рибозомни протеини, които изпълняват спомагателни функции за поддържане на структурата и функционалността.
Функция на рибозомата
Функционално, рибозомите са мястото на свързване на молекули, участващи в синтеза (mRNA, tRNA, различни фактори). Именно в рибозомата молекулите могат да заемат позиция една спрямо друга, която позволява бързо протичане на химична реакция.
В еукариотните клетки рибозомите могат да бъдат свободни в цитоплазмата или прикрепени с помощта на специални протеини към EPS (ендоплазмен ретикулум, известен още като ER - ендоплазмен ретикулум).
По време на транслацията рибозомата се движи по иРНК. Често няколко (или много) рибозоми се движат по една верижна иРНК, образувайки т.нар полизома(полирибозома).
Всички живи организми се характеризират сстрого подредена структура. Тази подреденостопределени от записана генетична информациявъв всеки организъм под формата на специфичен и строгспецифична последователност от ДНК нуклеотиди.При прокариотите наследствената информация ев ядрената субстанция (бактериална хромозома) и в eucaryotov - в ядрото. Тя е сърцевината, поради присъствието в неяДНК е информационният център на еукариотитетик клетка, мястото на съхранение и възпроизвеждане на наследствена информация, която определя всичкохарактеристики на дадена клетка и на организма като цяло и служи като контролен център за метаболизма в клетката.
Ядрото е най-важният органел на клетката. Повечето клетки имат едно ядро. Често клетката съдържадве или три (например в чернодробните клетки) или повече ядра.Формата на ядрото е сферична, лещовидна, ver.с форма на сянка или с много лопатки.
Ядрото е отделено от цитоплазмата с ядрена обвивка, състояща се от две мембрани. Пространството между мембраните се нарича перинуклеарно. Външната мембрана преминава директно в ендоплазмения ретикулум.Размяна вещества между ядрото и цитоплазмата се извършват по два основни начина. Първо, ядрената обвивка е проникната от множество пори, през които се обменят молекули между ядрото и цитоплазмата. Второ, веществата от ядрото в цитоплазмата и обратно могат да влязат чрез освобождаване на издатини и израстъци на ядрената мембрана.
Вътрешното съдържание на ядрото е разделено на кариоплазма (ядрен сок), хроматин и ядро.
Кариоплазмае представена от гелообразна матрица (РНК, протеини, свободни нуклеотиди и други вещества), в която са разположени хроматин и едно или повече нуклеоли.
Хроматинпредставлява ДНК молекули, свързани с протеини. Може да бъде под формата на тънки нишки, които са неразличими под светлинен микроскоп (еухроматин) и под формата на бучки, разположени главно по периферията на ядрото (хетерохроматин). Различната степен на кондензация (спирализация) на хроматина се дължи наразлична генетична активност на намиращите се в негоучастъци от ДНК.
Нуклеол- плътно кръгло тяло, неограничено от мембрана. Броят на нуклеолите в ядрото варира от едно до пет, седем или повече. Ядрото не се виждас независима основна структура. Образува сеоколо областта на хромозомата, в която е кодиранаинформация за структурата на рРНК. Този район е куцсома се нарича нуклеоларен организаторВърху негонастъпва синтез на рРНК. В допълнение към рРНК в нуклеолаобразуват се рибозомни субединици (рРНК се свързвас протеинови молекули).По този начин ядрото е натрупване на рРНК и рибозомни субединици на различни етапи на образуване, което се основава на участък от хромозомата - нуклеоларен организатор.Основни функцииядрата са:
1) съхранение на генетична информация и нейното прехвърлянедъщерни клетки в процес на делене;
2) контрол на клетъчния метаболизъм чрез определяне кои протеини трябва да се синтезират, по кое време и в какви количества. Това става чрез синтеза на иРНК и внедряването на генетична информация по време на транслацията.
Всички клетки, които имат ядра, се наричатеукариотилогично,и организми с такива клетки -еукариоти.Те включват растения, животни, протистии гъби.
Рибозомите (фиг. 1) присъстват в клетките както на еукариотите, така и на прокариотите, тъй като те изпълняват важна функция в биосинтеза на протеини.Всяка клетка съдържа десетки, стотици хиляди (до няколко милиона) от тези малки кръгли органели. Това е кръгла рибонуклеопротеинова частица. Диаметърът му е 20-30 nm. Рибозомата се състои от големи и малки субединици, които се комбинират в присъствието на верига от m-RNA (информационна или информационна РНК). Комплекс от група рибозоми, обединени от една m-RNA молекула като низ от мъниста, се нарича полизома. Тези структури са или свободно разположени в цитоплазмата, или са прикрепени към мембраните на гранулирания EPS (и в двата случая протеиновият синтез се извършва активно върху тях).
Фиг. 1. Диаграма на структурата на рибозома, разположена върху мембраната на ендоплазмения ретикулум: 1 - малка субединица; 2 иРНК; 3 - аминоацил-тРНК; 4 - аминокиселина; 5 - голяма субединица; 6 - - мембрана на ендоплазмения ретикулум; 7 - синтезирана полипептидна верига
Полизомите на гранулирания EPS образуват протеини, които се екскретират от клетката и се използват за нуждите на целия организъм (например храносмилателни ензими, протеини в човешката кърма). В допълнение, рибозомите присъстват на вътрешната повърхност на митохондриалните мембрани, където те също участват активно в синтеза на протеинови молекули.
Рибозоми, вътреклетъчни частици, които извършват протеинова биосинтеза
В процеса на функциониране (т.е. протеинов синтез)
Рибозомите изпълняват няколко функции:
1) специфично свързване и задържане на компоненти на протеиновата синтезираща система [информационна или шаблонна РНК (mRNA): аминоацил-тРНК; пептидил-тРНК; гуанозин трифосфат (GTP); протеинови транслационни фактори EF - T и EF - G]:
2) каталитични функции (образуване на пептидни връзки, хидролиза на GTP): 3) функции на механично движение на субстрати (mRNA, tRNA) или транслокация. Функциите на свързване (задържане) на компоненти и катализа са разпределени между две рибозомни субединици. Малката рибозомна субединица съдържа места за свързване на иРНК и аминоацил-тРНК и, очевидно, няма каталитични функции. Голямата субчастица съдържа каталитично място за синтеза на пептидната връзка, както и център, участващ в хидролизата на GTP: освен това, по време на протеиновата биосинтеза, тя държи нарастващата протеинова верига под формата на пептидил-тРНК.
Всяка от субединиците може да проявява свързаните с нея функции отделно, без връзка с друга субчастица. Въпреки това нито една от субчастиците поотделно няма функцията на транслокация, която се извършва само от цялата рибозома
Рибозомата (от "РНК" и сома - тяло) е клетъчна немембранна органела, която извършва транслация (четене на иРНК кода и синтезиране на полипептиди).
Еукариотните рибозоми са разположени върху мембраните на ендоплазмения ретикулум (гранулиран ER) и в цитоплазмата. Рибозомите, прикрепени към мембраните, синтезират протеин „за износ“, а свободните рибозоми синтезират протеин за нуждите на самата клетка. Има 2 основни вида рибозоми - прокариотни и еукариотни. Митохондриите и хлоропластите също съдържат рибозоми, които са подобни на рибозомите на прокариотите.
Рибозомата се състои от две субединици - голяма и малка. В прокариотните клетки те се обозначават като 50S и 30S субединици, в еукариотните клетки - 60S и 40S. (S е коефициент, който характеризира скоростта на утаяване на субединицата по време на ултрацентрофугиране). Субединиците на еукариотните рибозоми се образуват чрез самосглобяване в нуклеола и навлизат в цитоплазмата през порите на ядрото.
Рибозомите в еукариотните клетки се състоят от четири вериги РНК (три молекули рРНК в голямата субединица и една молекула рРНК в малката) и приблизително 80 различни протеина, т.е. те представляват сложен комплекс от молекули, държани заедно чрез слаби, нековалентни връзки . (Рибозомите в прокариотните клетки се състоят от три вериги на РНК; две вериги на рРНК са в голямата субединица и една рРНК е в малката субединица). Процесът на транслация (биосинтеза на протеин) започва със сглобяването на активна рибозома. Този процес се нарича иницииране на превод. Сглобяването се извършва по строго подреден начин, което се осигурява от функционалните центрове на рибозомите. Всички центрове са разположени върху контактните повърхности на двете рибозомни субединици. Всяка рибозома работи като голяма биохимична машина или по-точно като суперензим, който, първо, правилно ориентира участниците (тРНК и тРНК) в процеса един спрямо друг, и второ, катализира реакциите между аминокиселините.
Активни места на рибозомите:
1) център за свързване на иРНК (М-център);
2) пептидилов център (Р-център). Иницииращата тРНК се свързва с този център в началото на процеса на транслация; в следващите етапи на транслацията tRNA се движи от А-центъра към Р-центъра, задържайки синтезираната част от пептидната верига;
3) аминокиселинен център (А-център) - мястото на свързване на кодона на иРНК с антикодона на тРНК, носещ следващата аминокиселина.
4) пептидил трансферазен център (PTP център): той катализира реакцията на свързване на аминокиселините. В този случай се образува друга пептидна връзка и нарастващият пептид се удължава с една аминокиселина.
Схема на протеиновия синтез върху рибозомите на гранулирания ендоплазмен ретикулум.
(Фигура от книгата Cell Biology, том.II)
Схематично представяне на полирибозома. Протеиновият синтез започва със свързването на малка субединица на мястото АВГУСТ-кодон в информационна РНК молекула (фигура от книгата Cell Biology, Vol.II).
Ендоплазмения ретикулум
Ендоплазмен ретикулум (син. ендоплазмен ретикулум) – органел на еукариотна клетка. В клетки от различни видове и при различни функционални състояния този компонент на клетката може да изглежда различно, но във всички случаи това е лабиринтна разширена затворена мембранна структура, изградена от комуникиращи тръбести кухини и торбички, наречени цистерни. Извън мембраните на ендоплазмения ретикулум има цитозол (хиалоплазма, основното вещество на цитоплазмата), а луменът на ендоплазмения ретикулум е затворено пространство (отделение), комуникиращо чрез везикули (транспортни везикули) с комплекса на Голджи и външната среда към клетката. Ендоплазменият ретикулум е разделен на две функционално различни структури: гранулиран (груб) ендоплазмен ретикулум и гладък (агрануларен) ендоплазмен ретикулум.
Гранулираният ендоплазмен ретикулум в клетките, секретиращи протеини, е представен от система от множество плоски мембранни цистерни с рибозоми на външната повърхност. Мембранният комплекс на гранулирания ендоплазмен ретикулум е свързан с външната мембрана на ядрената обвивка и перинуклеарната (перинуклеарна) цистерна.
В гранулирания ендоплазмен ретикулум се извършва синтеза на протеини и липиди за всички клетъчни мембрани, синтезират се лизозомни ензими и се извършва синтез на секретирани протеини, т.е. предназначени за екзоцитоза. (Останалите протеини се синтезират в цитоплазмата върху рибозоми, които не са свързани с ES мембрани.) В лумена на гранулирания ES, протеинът е заобиколен от мембрана и получените везикули се отделят (разпъпяват) от областите без рибозоми на ES, които доставят съдържанието на друг органел - комплекса на Голджи - чрез сливане с неговата мембрана.
Тази част от ES, върху мембраните на която няма рибозоми, се нарича гладък ендоплазмен ретикулум. Гладкият ендоплазмен ретикулум не съдържа сплескани цистерни, а представлява система от анастомозиращи мембранни канали
овци, мехурчета и тръби. Гладката мрежа е продължение на гранулираната мрежа, но не съдържа рибофорини - гликопротеинови рецептори, с които се свързва голямата субединица на рибозомите и следователно не е свързана с рибозомите.
Функциите на гладкия ендоплазмен ретикулум са разнообразни и зависят от вида на клетката. Гладкият ендоплазмен ретикулум участва в метаболизма на стероиди, като полови хормони. В нейните мембрани са локализирани контролирани калциеви канали и енергозависими калциеви помпи. Цистерните на гладкия ендоплазмен ретикулум са специализирани за натрупване на Ca 2+ в тях чрез постоянно изпомпване на Ca 2+ от цитозола. Подобни Ca 2+ депа съществуват в скелетните и сърдечните мускули, неврони, яйцеклетки, ендокринни клетки и др. Различни сигнали (например хормони, невротрансмитери, растежни фактори) влияят на клетъчната активност чрез промяна на концентрацията на вътреклетъчния посредник - Ca 2+. В гладкия ендоплазмен ретикулум на чернодробните клетки, неутрализирането на вредни вещества (например ацеталдехид, образуван от алкохол), метаболитната трансформация на лекарствата, образуването на по-голямата част от клетъчните липиди и тяхното натрупване се случват, например, при мастна дегенерация. ES кухината съдържа много различни съставни молекули. Сред тях шапероновите протеини са от голямо значение.
Шаперони(Английски букви - възрастна дама, придружаваща младо момиче на балове) - семейство от специализирани вътреклетъчни протеини, които осигуряват бързо и правилно нагъване на новосинтезирани протеинови молекули. Свързването с шаперони предотвратява агрегацията с други протеини и по този начин създава условия за образуване на вторична и третична структура на растящия пептид. Шапероните принадлежат към три семейства протеини, така наречените протеини на топлинен шок ( hsp 60, hsp 70, hsp90). Синтезът на тези протеини се активира при много стресове, по-специално по време на топлинен шок (оттук и иметочпротеинът на удара на земята е протеин на топлинен шок и числото показва неговото молекулно тегло в килодалтони). Тези шаперони предотвратяват денатурирането на протеини при високи температури и други екстремни фактори. Свързвайки се с анормални протеини, те възстановяват нормалната си конформация и по този начин увеличават оцеляването на организма при рязко влошаване на физикохимичните параметри на околната среда.
Рибозоми (рибозома)е немембранна клетъчна органела, състояща се от рРНК и рибозомни протеини (протеини). Рибозомите извършват биосинтезата на протеини чрез транслиране на полипептидната верига от иРНК. По този начин рибозомата може да се счита за фабрика, която произвежда протеини въз основа на наличната генетична информация. В клетката зрелите рибозоми са разположени предимно в отделения за активен протеинов синтез. Те могат да се носят свободно в цитоплазмата или да бъдат прикрепени към цитоплазмената страна на мембраните на ендоплазмения ретикулум или ядрото. Активните (тези, които присъстват по време на транслацията) рибозоми се намират главно под формата на полизоми. Има редица доказателства, които показват, че рибозомата е рибозим.
Исторически преглед
Рибозомите са открити в началото на 50-те години на миналия век. Първото задълбочено изследване и описание на рибозомите като клетъчни органели е извършено от Джордж Е. Палейд. След името на изследователя рибозомите са наречени „Паладови частици“, но по-късно, през 1958 г., са преименувани на „рибозоми“ поради високото съдържание на РНК. Ролята на рибозомите в биосинтезата на протеини е установена повече от десетилетие по-късно.
Синтетична рибозома
След отделяне от иРНК и началото на нов кръг на транслация, рибозомните малка и голяма субединици се отделят една от друга. Следователно създаването на синтетична рибозома беше технически трудно, тъй като синтетичните и клетъчните субединици бяха смесени от кръг в кръг на транслация.
От края на 90-те години на 20-ти век е възможно да се създадат няколко вида мутантни малки рибозомни субединици, които имат специфична последователност в 16S rRNA и са свързани с mRNA, в която последователността на Shine-Dalgarno е специфично синтезирана, за да взаимодейства с модифицирания 16S рРНК. Това направи възможно да се изберат мутирали малки РНК субединици от нативните и да се въведат няколко мутации за изследване на свойствата на протеиновия синтез.
Въпреки това, голямата рибозомна субединица създава проблеми, тъй като при създаването на синтетичен вариант не е възможно тя да бъде принудена да се отдели от иРНК или от малката субединица след завършване на един цикъл на транслация. Голямата субединица съдържа важни структури за изследване, като канала за излизане на синтезирания протеин и мястото на PTC. Пептидил трансферазен център),в която аминокиселината е свързана, прикрепена към тРНК, която се намира в А-мястото на рибозомата, към пептидилната верига, която е свързана с молекулата на тРНК, която се намира в Р-мястото на рибозомата
През юли 2015 г. беше синтезирана първата напълно синтетична рибозома. За да се гарантира, че голямата и малката субединици НЕ се разделят, те са свързани в една молекула чрез синтезиране на конструкция 16S-23S (Ribo-T). Такава синтетична рибозома успешно извършва не само протеинов синтез инвитро,но и подкрепи растежа E.coliпри принудително отсъствие на естествени рибозоми.
Рибозомна структура
Обща структура
Рибозомите в прокариотите и еукариотите са много сходни по структура и функция, но се различават по размер. Те се състоят от две субединици: една голяма и една малка. Процесът на транслация изисква координирано взаимодействие на двете субединици; заедно те образуват комплекс с молекулно тегло от няколко милиона далтона (Da). Рибозомните субединици обикновено се обозначават като единици на Сведберг (S), мярка за скоростта на утаяване по време на центрофугиране и зависят от масата, размера и формата на частицата. Посочена в тези единици, голямата субединица е 50S или 60S (съответно прокариотна или еукариотна), had е 30S или 40S, а цялата рибозома (малък плюс голям комплекс) е 70S или 80S.
Молекулен състав
Молекулярният състав на рибозомите е доста сложен. Например, рибозомата на дрождите "Saccharomyces cerevisiae" се състои от 79 рибозомни протеини и 4 различни рРНК молекули. Биогенезата на рибозомите също е изключително сложен и многоетапен процес, който протича в ядрото и нуклеола на еукариотната клетка.
Атомна структура на голямата субединица (50S) на организма Haloarcula marismortuiбеше публикувано Н.Бан и др ал.В дневника Наука 11 август 2000 г. Малко след това, 21 септември 2000 г., BT Wimberly, и др.,Публикувано в списание Природатаструктурата на 30S субединицата на тялото Thermus thermophilus.Използвайки тези координати, М. М. Юсупов, и др.Успява да реконструира цяла част от 70-те години Thermus thermophilusи го публикува в списание наука,през май 2001 г. През 2009 г. професор Джордж Чърч и колеги от Харвард създадоха напълно функционална изкуствена рибозома при нормални условия, открити в клетъчната среда. Като структурни елементи са използвани молекули от E. coli, които са разделени с помощта на ензими. Създадената рибозома успешно синтезира протеина, отговорен за биолуминесценцията.
Места за свързване на РНК
Рибозомата съдържа четири места за свързване на РНК молекули: едно за иРНК и три за тРНК. Първото tRNA свързващо място се нарича "аминоацил-tRNA" място или "A-място". Това място съдържа tRNA молекула, "заредена" със "следващата" аминокиселина. Друго място, "пептидил-тРНК" свързващото място или "Р-мястото", съдържа tRNA молекула, която свързва нарастващия край на полипептидната верига. Третият сайт е "изходният сайт", или "E-site". Това място получава празна тРНК, която е изхвърлила нарастващия край на полипептида след взаимодействието му с последващата „заредена“ аминокиселина в пептидилното място. Мястото на свързване на иРНК се намира в малката субединица. Той поддържа рибозомата "нанизана" на иРНК, която рибозомата транслира.
функция
Рибозомите са органелите, където се транслира генетичната информация, кодирана в иРНК. Тази информация е въплътена в незабавно синтезирана полипептидна верига. Рибозомите имат двойна функция: те са структурна платформа за процеса на декодиране на генетична информация от РНК и имат каталитичен център, отговорен за образуването на пептидна връзка, така наречения „пептидил трансферазен център“. Счита се, че активността на пептидил трансферазата е свързана с рРНК и следователно рибозомата е рибозим.
Локализация на рибозома
Рибозомите се класифицират като свободни (разположени в хиалоплазмата) и несвободни или прикрепени (свързани с мембраните на ендоплазмения ретикулум).
Свободните и прикрепените рибозоми се различават само по местоположение, но структурно са идентични. Една рибозома се нарича свободна или прикрепена в зависимост от това дали протеинът, който се синтезира, има сигнална последователност, насочена към ER, така че отделна рибозома може да бъде прикрепена, когато се прави един протеин, но свободна в цитозола, когато се прави друг протеин.
Рибозомите понякога се наричат органели, но използването на термина органелиограничено до субклетъчните компоненти, от които е фосфолипидната мембрана, но рибозомата (която е изцяло частична) не е. Следователно рибозомите понякога се описват като "немембранни органели".
Главна информация
В еукариотните организми рибозомите могат да бъдат намерени не само в цитоплазмата, но и вътрешно в някои големи мембранно свързани органели, особено митохондриите и хлоропластите. Структурата и молекулярният състав на тези рибозоми се различава от състава на общите клетъчни рибозоми и е подобен на състава на прокариотните рибозоми. Такива рибозоми синтезират органело-специфични протеини чрез транслиране на органело-специфична иРНК.
В еукариотните клетки отдавна се смята, че рибозомите, прикрепени към ендоплазмения ретикулум, извършват синтеза на протеини, които ще бъдат секретирани навън или трансмембранни или други сигнални протеини, прикрепени към плазмалемата. Рибонуклеопротеин SRP частица за разпознаване на сигнал)извършва разпознаване на тези протеини в процеса на синтез, които трябва да бъдат трансмембранни и прикрепя рибозомата към ендоплазмения ретикулум. Въпреки това, последните проучвания показват, че 50-75% от рибозомите могат да бъдат прикрепени към ER по механизми, които не са напълно разбрани, и повечето протеини в клетката се синтезират в рибозоми, съседни на ER. По този начин, в клетъчната линия HEK-293, 75% от иРНК се намира в цитозолни протеини, но до 50% от рибозомите са свързани с ER.
Заболявания
Смята се, че генетичните дефекти в рибозомните протеини и рибозомните биогенезни фактори са смъртоносни в ранните ембрионални стадии на висшите организми. Експериментална мутагенеза на рибозомни протеини в Drosophila melanogaster(мутации минута)причинява общ фенотип: намалена митотична скорост, намален размер на тялото, намалена плодовитост, къси реснички. Съществуват редица доказателства, свързващи раковата трансформация на клетките на бозайниците с нарушенията на транслационната система като цяло и нарушенията на системата за биогенеза на рибозомите в частност.
ФЕДЕРАЛНА ДЪРЖАВНА ОБРАЗОВАТЕЛНА ИНСТИТУЦИЯ ЗА ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ "ОМСК ДЪРЖАВЕН АГРАРЕН УНИВЕРСИТЕТ"
Катедра по ботаника и физиология на растенията.
Тест
по дисциплина "Физиология на растенията"
Изпълни: Лоскутова Нина Александровна
ученик от група 302 градинарство
Факултет по селскостопански технологии
задочни курсове
Записна книга номер 1331051
Проверен от: Потоцкая И.В.
9. Химичен състав, структура и функции на рибозомите
Структурата на рибозомата. Рибозомите са микроскопични кръгли тела с диаметър 15-20 nm. Всяка рибозома се състои от две частици с различен размер, малки и големи.
Голямата субчастица от своя страна се състои от:
Една молекула рибозомна РНК, която е силно полимерна;
Една РНК молекула, която е нискополимерна;
Определен брой протеинови молекули, обикновено около три дузини.
Що се отнася до по-малката субчастица, тя е малко по-проста. Включва:
Високо полимерна РНК молекула;
Няколко десетки протеинови молекули, обикновено около 40 (молекулите са разнообразни по структура и форма).
Една клетка съдържа много хиляди рибозоми; те са разположени или върху мембраните на гранулирания ендоплазмен ретикулум, или лежат свободно в цитоплазмата. Рибозомите съдържат протеини и РНК. Функцията на рибозомите е протеинов синтез. Синтезът на протеини е сложен процес, който се извършва не от една рибозома, а от цяла група, включваща до няколко десетки обединени рибозоми. Тази група рибозоми се нарича полизома. Синтезираните протеини първо се натрупват в каналите и кухините на ендоплазмения ретикулум и след това се транспортират до органели и клетъчни места, където се консумират. Ендоплазменият ретикулум и рибозомите, разположени върху неговите мембрани, представляват единен апарат за биосинтеза и транспорт на протеини.
Химичен състав на рибозомите. Рибозомите от еукариотния тип съдържат 4 rRNA молекули и около 100 протеинови молекули, докато прокариотният тип съдържа 3 rRNA молекули и около 55 протеинови молекули. По време на биосинтезата на протеини рибозомите могат да „работят“ поотделно или да се комбинират в комплекси - полирибозоми (полизоми). В такива комплекси те са свързани помежду си от една иРНК молекула. Прокариотните клетки имат само рибозоми от тип 70S. Еукариотните клетки имат както 80S-тип рибозоми (грапави EPS мембрани, цитоплазма), така и 70S-тип (митохондрии, хлоропласти). Еукариотните рибозомни субединици се образуват в ядрото. Комбинацията от субединици в цяла рибозома се случва в цитоплазмата, като правило, по време на биосинтеза на протеини.
В процеса на изпълнение на основната си функция, тоест по време на синтеза на протеини, рибозомата изпълнява и редица допълнителни функции. Лигамент, както и задържане на всички компоненти на така наречената система за синтез на протеини. Прието е тази функция да се нарича информационна или матрична. Рибозомата разпределя тези функции между своите две субчастици, всяка от които изпълнява своя специфична задача в този процес. Рибозомите изпълняват каталитична функция, която се състои в образуването на специална пептидна връзка (амидна връзка, която възниква както по време на образуването на протеини, така и по време на образуването на пептиди). Това включва и хидролизата на GTP (субстрата за синтеза на РНК). Голямата субединица на рибозомата е отговорна за изпълнението на тази функция. Именно в него има специални области, в които протича процесът на синтез на пептидна връзка, както и центърът, необходим за хидролизата на GTP. В допълнение, голямата субединица на рибозомата е тази, която по време на биосинтезата на протеина държи върху себе си верига, която постепенно расте. Рибозомата изпълнява функциите на механично движение на субстрати, които включват иРНК и тРНК. С други думи, те са отговорни за транслокацията.
