Đặc điểm ribosome, loại, cấu trúc, chức năng



các ribosome chúng là những bào quan tế bào phong phú nhất và tham gia vào quá trình tổng hợp protein. Chúng không được bao quanh bởi màng và được hình thành bởi hai loại tiểu đơn vị: lớn và nhỏ, theo quy luật, tiểu đơn vị lớn gần gấp đôi.

Dòng prokaryotic có 70S ribosome bao gồm một tiểu đơn vị 50S lớn và 30S nhỏ. Tương tự như vậy, các ribosome của dòng sinh vật nhân chuẩn bao gồm một tiểu đơn vị 60S lớn và một tiểu đơn vị 40S nhỏ..

Ribosome tương tự như một nhà máy đang chuyển động, có khả năng đọc RNA thông tin, chuyển nó thành axit amin và liên kết chúng bằng liên kết peptide.

Ribosome tương đương với gần 10% tổng số protein của vi khuẩn và hơn 80% tổng lượng RNA. Trong trường hợp của sinh vật nhân chuẩn, chúng không phong phú về các protein khác nhưng số lượng của chúng nhiều hơn.

Năm 1950, lần đầu tiên nhà nghiên cứu George Palade đã hình dung các ribosome và phát hiện này đã được trao giải thưởng Nobel về sinh lý học hoặc y học.

Chỉ số

  • 1 Đặc điểm chung
  • 2 cấu trúc
  • 3 loại
    • 3.1 Ribosome ở Prokaryote
    • 3.2 Ribosome ở sinh vật nhân chuẩn
    • 3.3 Ribosome ở Arqueas
    • 3,4 Hệ số bồi lắng
  • 4 chức năng
    • 4.1 Dịch protein
    • 4.2 Chuyển RNA
    • 4.3 Các bước hóa học tổng hợp protein
    • 4.4 Ribosome và kháng sinh
  • 5 Tổng hợp ribosome
    • 5.1 Gen RNA ribosome
  • 6 Nguồn gốc và sự tiến hóa
  • 7 tài liệu tham khảo

Đặc điểm chung

Ribosome là thành phần thiết yếu của tất cả các tế bào và có liên quan đến tổng hợp protein. Chúng có kích thước rất nhỏ nên chúng chỉ có thể được nhìn thấy dưới ánh sáng của kính hiển vi điện tử.

Ribosome tự do trong tế bào chất của tế bào, được neo vào mạng lưới nội chất thô - ribosome cho hình dạng "nhăn nheo" - và trong một số bào quan, như ty thể và lục lạp.

Ribosome gắn vào màng chịu trách nhiệm tổng hợp protein sẽ được đưa vào màng plasma hoặc gửi đến bên ngoài tế bào.

Các ribosome tự do, không được kết hợp với bất kỳ cấu trúc nào trong tế bào chất, tổng hợp các protein mà đích đến là phần bên trong của tế bào. Cuối cùng, các ribosome của ty thể tổng hợp protein để sử dụng ty thể.

Theo cùng một cách, một số ribosome có thể tham gia và tạo thành "polyribosome", tạo thành một chuỗi kết hợp với RNA thông tin, tổng hợp cùng một protein, nhiều lần và đồng thời

Tất cả bao gồm hai tiểu đơn vị: một được gọi là lớn hoặc lớn hơn và một nhỏ hơn hoặc nhỏ hơn.

Một số tác giả cho rằng ribosome là các bào quan không màng, vì chúng thiếu các cấu trúc lipid này, mặc dù các nhà nghiên cứu khác không coi chúng là các bào quan..

Cấu trúc

Ribosome là cấu trúc tế bào nhỏ (từ 29 đến 32nm, tùy thuộc vào nhóm sinh vật), tròn và dày đặc, bao gồm RNA và các phân tử protein ribosome, liên kết với nhau.

Các ribosome được nghiên cứu nhiều nhất là các vi khuẩn eubacteria, archaea và eukaryote. Trong dòng dõi đầu tiên, các ribosome đơn giản và nhỏ hơn. Các ribosome nhân chuẩn, mặt khác, phức tạp hơn và lớn hơn. Trong archaea, ribosome giống với cả hai nhóm ở một số khía cạnh nhất định.

Các ribosome của động vật có xương sống và thực vật hạt kín (thực vật có hoa) đặc biệt phức tạp.

Mỗi tiểu đơn vị ribosome bao gồm chủ yếu là RNA ribosome và một lượng lớn protein. Tiểu đơn vị lớn có thể bao gồm các phân tử RNA nhỏ, ngoài RNA ribosome.

Các protein được ghép với RNA ribosome ở các vùng cụ thể, theo một trật tự. Trong các ribosome, một số vị trí hoạt động có thể được phân biệt, chẳng hạn như các khu vực xúc tác.

RNA ribosome có tầm quan trọng quyết định đối với tế bào và điều này có thể được nhìn thấy trong chuỗi của nó, thực tế không thay đổi trong quá trình tiến hóa, phản ánh áp lực chọn lọc cao chống lại mọi thay đổi.

Các loại

Ribosome ở Prokaryote

Các vi khuẩn, như E.coli, có hơn 15.000 ribosome (theo tỷ lệ này tương đương với gần một phần tư trọng lượng khô của tế bào vi khuẩn).

Ribosome ở vi khuẩn có đường kính khoảng 18nm và bao gồm 65% RNA ribosome và chỉ 35% protein có kích cỡ khác nhau, từ 6.000 đến 75.000 kDa.

Tiểu đơn vị lớn được gọi là 50S và 30S nhỏ, kết hợp với nhau tạo thành cấu trúc 70S với khối lượng phân tử 2,5 × 106 kDa.

Tiểu đơn vị 30S được kéo dài và không đối xứng, trong khi 50S dày hơn và ngắn hơn.

Tiểu đơn vị nhỏ của E.coli nó bao gồm RNA ribosome 16S (1542 bazơ) và 21 protein và trong tiểu đơn vị lớn là RNA ribosome 23S (2904 bazơ), 5S (1542 bazơ) và 31 protein. Các protein tạo ra chúng là cơ bản và số lượng thay đổi theo cấu trúc.

Các phân tử RNA ribosome, cùng với các protein, được nhóm lại trong một cấu trúc thứ cấp tương tự như các loại RNA khác.

Ribosome ở Eukaryote

Ribosome ở sinh vật nhân chuẩn (80S) lớn hơn, với hàm lượng RNA và protein cao hơn. Các RNA dài hơn và được gọi là 18S và 28S. Giống như ở sinh vật nhân sơ, thành phần của ribosome bị chi phối bởi RNA ribosome.

Trong các sinh vật này, ribosome có khối lượng phân tử là 4.2 × 106 kDa và nó được chia thành tiểu đơn vị 40S và 60S.

Tiểu đơn vị 40S chứa một phân tử RNA duy nhất, 18S (1874 cơ sở) và khoảng 33 protein. Tương tự, tiểu đơn vị 60S chứa RNA 28S (4718 bazơ), 5,8S (160 bazơ) và 5S (120 bazơ). Ngoài ra, nó bao gồm các protein cơ bản và protein axit.

Ribosome ở Arqueas

Archaea là một nhóm các sinh vật cực nhỏ giống với vi khuẩn, nhưng chúng khác nhau về rất nhiều đặc điểm tạo thành một miền riêng biệt. Chúng sống trong môi trường đa dạng và có khả năng xâm chiếm môi trường khắc nghiệt.

Các loại ribosome được tìm thấy trong vi khuẩn cổ tương tự như các ribosome của sinh vật nhân chuẩn, mặc dù chúng cũng có một số đặc điểm nhất định của ribosome vi khuẩn.

Nó có ba loại phân tử RNA ribosome: 16S, 23S và 5S, kết hợp với 50 hoặc 70 protein, tùy thuộc vào loài nghiên cứu. Về kích thước, các ribosome của vi khuẩn cổ gần với vi khuẩn hơn (70S với hai tiểu đơn vị 30S và 50S) nhưng về cấu trúc chính của chúng, chúng gần với sinh vật nhân chuẩn hơn.

Vì vi khuẩn cổ thường sống trong môi trường có nhiệt độ cao và nồng độ muối cao, nên các ribosome của chúng có khả năng kháng cao.

Hệ số bồi lắng

S hoặc Svedbergs, đề cập đến hệ số bồi lắng của hạt. Biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ lắng không đổi giữa gia tốc ứng dụng. Biện pháp này có kích thước thời gian.

Lưu ý rằng Svedberg không phải là chất phụ gia, vì chúng có tính đến khối lượng và hình dạng của hạt. Vì lý do này, ở vi khuẩn, ribosome gồm các tiểu đơn vị 50S và 30S không thêm 80S, các tiểu đơn vị 40S và 60S không tạo thành ribosome 90S.

Chức năng

Các ribosome chịu trách nhiệm trung gian quá trình tổng hợp protein trong các tế bào của tất cả các sinh vật, là một bộ máy sinh học phổ quát.

Các ribosome - cùng với RNA chuyển và RNA thông tin - quản lý để giải mã thông điệp DNA và giải thích nó trong một chuỗi các axit amin tạo thành tất cả các protein của sinh vật, trong một quá trình gọi là dịch mã.

Trong ánh sáng của sinh học, bản dịch từ đề cập đến sự thay đổi "ngôn ngữ" từ bộ ba nucleotide thành axit amin.

Những cấu trúc này là phần trung tâm của dịch mã, nơi hầu hết các phản ứng xảy ra, chẳng hạn như sự hình thành các liên kết peptide và giải phóng protein mới.

Dịch protein

Quá trình hình thành protein bắt đầu bằng sự liên kết giữa RNA thông tin và ribosome. Sứ giả di chuyển qua cấu trúc này ở một đầu cụ thể gọi là "codon bắt đầu chuỗi".

Khi RNA thông tin đi qua ribosome, một phân tử protein được hình thành, bởi vì ribosome có thể giải thích thông điệp được mã hóa trong trình nhắn tin.

Thông điệp này được mã hóa theo bộ ba nucleotide, trong đó cứ ba bazơ chỉ ra một loại axit amin cụ thể. Ví dụ: nếu RNA thông tin mang trình tự: AUG AUU CUU UUG GCU, peptide được hình thành bao gồm các axit amin: methionine, isoleucine, leucine, leucine và alanine.

Ví dụ này cho thấy sự "thoái hóa" của mã di truyền, vì có nhiều hơn một codon - trong trường hợp này là CUU và UUG - đang mã hóa cho cùng loại axit amin. Khi ribosome phát hiện ra một codon dừng trong RNA thông tin, quá trình dịch kết thúc.

Ribosome có vị trí A và vị trí P. Vị trí P liên kết với peptidyl-tRNA và trong vị trí A, nó xâm nhập vào aminoacyl-tRNA..

Chuyển RNA

Các RNA chuyển có trách nhiệm vận chuyển các axit amin đến ribosome và có trình tự bổ sung cho bộ ba. Có một RNA chuyển cho mỗi trong số 20 axit amin tạo nên protein.

Các bước hóa học tổng hợp protein

Quá trình bắt đầu với việc kích hoạt từng axit amin với liên kết ATP trong phức hợp adenosine monophosphate, giải phóng phốt phát năng lượng cao.

Bước trước đó dẫn đến một axit amin có năng lượng dư thừa và liên kết xảy ra với RNA chuyển tương ứng của nó, để tạo thành phức hợp axit amin-tRNA. Adenosine monophosphate phát hành ở đây.

Trong ribosome, RNA chuyển tìm thấy RNA thông tin. Trong bước này, trình tự của RNA chuyển hoặc anticodon lai với codon hoặc bộ ba của RNA thông tin. Điều này dẫn đến sự liên kết của axit amin với trình tự thích hợp của nó.

Enzym peptidyl transferase chịu trách nhiệm xúc tác cho sự hình thành các liên kết peptide liên kết các axit amin. Quá trình này tiêu thụ một lượng lớn năng lượng, vì nó đòi hỏi phải hình thành bốn liên kết năng lượng cao cho mỗi axit amin liên kết với chuỗi.

Phản ứng loại bỏ gốc hydroxyl ở đầu COOH của axit amin và loại bỏ hydro ở đầu NH2 của các axit amin khác. Vùng phản ứng của hai axit amin liên kết và tạo liên kết peptide.

Ribosome và kháng sinh

Vì tổng hợp protein là một sự kiện không thể thiếu đối với vi khuẩn, một số loại kháng sinh nhắm vào các ribosome và các giai đoạn khác nhau của quá trình dịch mã.

Ví dụ, streptomycin liên kết với tiểu đơn vị nhỏ để can thiệp vào quá trình dịch mã, gây ra lỗi khi đọc RNA thông tin.

Các loại kháng sinh khác như neomycin và gentamicin cũng có thể gây ra lỗi dịch, khớp với tiểu đơn vị nhỏ.

Tổng hợp ribosome

Tất cả các máy móc tế bào cần thiết cho quá trình tổng hợp ribosome được tìm thấy trong nucleolus, một khu vực dày đặc của nhân không được bao quanh bởi các cấu trúc màng.

Nucleolus là một cấu trúc thay đổi tùy thuộc vào loại tế bào: nó lớn và dễ thấy trong các tế bào có nhu cầu protein cao và là khu vực gần như không thể nhận thấy trong các tế bào tổng hợp một lượng nhỏ protein.

Quá trình xử lý RNA ribosome xảy ra ở khu vực này, nơi nó được kết hợp với protein ribosome và tạo ra các sản phẩm ngưng tụ dạng hạt, là các tiểu đơn vị chưa trưởng thành tạo thành các ribosome chức năng.

Các tiểu đơn vị được vận chuyển bên ngoài nhân - thông qua các lỗ nhân - đến tế bào chất, nơi chúng được tập hợp thành các ribosome trưởng thành có thể bắt đầu tổng hợp protein.

Gen của RNA ribosome

Ở người, các gen mã hóa RNA ribosome được tìm thấy trong năm cặp nhiễm sắc thể cụ thể: 13, 14, 15, 21 và 22. Vì các tế bào cần một lượng lớn ribosome, các gen được lặp lại nhiều lần trong các nhiễm sắc thể này.

Các gen nucleolus mã hóa các RNA ribosome 5,8S, 18S và 28S và được phiên mã bởi RNA polymerase trong bản phiên mã tiền thân của 45S. RNA ribosome 5S không được tổng hợp trong nucleolus.

Nguồn gốc và sự tiến hóa

Các ribosome hiện đại phải xuất hiện vào thời LUCA, tổ tiên chung phổ biến cuối cùng (của các chữ viết tắt trong tiếng Anh tổ tiên chung phổ biến cuối cùng), có lẽ trong thế giới giả thuyết của RNA. Người ta đề xuất rằng RNA chuyển là cơ bản cho sự phát triển của ribosome.

Cấu trúc này có thể nổi lên như một phức hợp với các chức năng tự sao chép mà sau đó có được các chức năng để tổng hợp các axit amin. Một trong những đặc điểm nổi bật nhất của RNA là khả năng xúc tác sao chép của chính nó.

Tài liệu tham khảo

  1. Berg JM, Tymoczko JL, Stasher L. (2002). Hóa sinh. Tái bản lần thứ 5 New York: W H Freeman. Mục 29.3, Ribosome là một hạt Ribonucleoprotein (70S) được làm từ một tiểu đơn vị nhỏ (30S) và lớn (50S). Có sẵn tại: ncbi.nlm.nih.gov
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Mời sinh học. Ed. Panamericana Y tế.
  3. Cáo, G. E. (2010). Nguồn gốc và sự phát triển của ribosome. Quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2(9), a003483.
  4. Hội trường, J. E. (2015). Sách giáo khoa về sinh lý học y tế của Guyton và Hall. Khoa học sức khỏe Elsevier.
  5. Luân Đôn, B. (1993). Gen Tập 1. Reverte.
  6. Tạm biệt, H. (2005). Sinh học tế bào và phân tử. Ed. Panamericana Y tế.
  7. Ramakrish Nam, V. (2002). Cấu trúc ribosome và cơ chế dịch mã. Tế bào, 108(4), 557-572.
  8. Tortora, G. J., Funke, B. R., & Case, C. L. (2007). Giới thiệu về vi sinh. Ed. Panamericana Y tế.
  9. Wilson, D. N., & Cate, J. H. D. (2012). Cấu trúc và chức năng của ribosome nhân chuẩn. Quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 4(5), a011536.