ลักษณะของ Ribosomes ประเภทโครงสร้างหน้าที่

ไรโบโซม พวกมันเป็นออร์แกเนลล์เซลล์ที่มีมากที่สุดและเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน พวกมันไม่ได้ถูกล้อมรอบด้วยเมมเบรนและประกอบด้วยหน่วยย่อยสองแบบ: ขนาดใหญ่และขนาดเล็กตามกฎหน่วยย่อยขนาดใหญ่เกือบสองเท่า.

เชื้อสายโปรคาริโอตมีไรโบโซม 70S ประกอบด้วยหน่วยย่อยขนาดใหญ่ 50S และ 30S ขนาดเล็ก ในทำนองเดียวกันไรโบโซมของเชื้อสายยูคาริโอตประกอบด้วยหน่วยย่อย 60S ขนาดใหญ่และหน่วยย่อยย่อย 40S ขนาดเล็ก.

ไรโบโซมนั้นคล้ายคลึงกับโรงงานที่มีการเคลื่อนไหวสามารถอ่าน messenger RNA แปลมันเป็นกรดอะมิโนและผูกมัดด้วยพันธะเปปไทด์.

ไรโบโซมเทียบเท่ากับโปรตีนเกือบ 10% ของโปรตีนทั้งหมดและมากกว่า 80% ของปริมาณอาร์เอ็นเอทั้งหมด ในกรณีของยูคาริโอตพวกมันไม่ได้อุดมสมบูรณ์เมื่อเทียบกับโปรตีนชนิดอื่น แต่มีจำนวนมากกว่า.

ในปี 1950 นักวิจัย George Palade แสดงภาพ ribosomes เป็นครั้งแรกและการค้นพบนี้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์.

ดัชนี

• 1 ลักษณะทั่วไป
• 2 โครงสร้าง
• 3 ประเภท
  • 3.1 Ribosomes ใน Prokaryotes
  • 3.2 ไรโบโซมในยูคาริโอต
  • 3.3 Ribosomes ใน Arqueas
  • 3.4 ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน
• 4 ฟังก์ชั่น
  • 4.1 การแปลโปรตีน
  • 4.2 การถ่ายโอน RNA
  • 4.3 ขั้นตอนทางเคมีของการสังเคราะห์โปรตีน
  • 4.4 Ribosomes และยาแก้อักเสบ
• 5 การสังเคราะห์ไรโบโซม
  • 5.1 ยีนของ Ribosomal RNA
• 6 แหล่งกำเนิดและวิวัฒนาการ
• 7 อ้างอิง

ลักษณะทั่วไป

ไรโบโซมเป็นองค์ประกอบสำคัญของเซลล์ทั้งหมดและเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีน มีขนาดเล็กมากจึงสามารถมองเห็นได้ในแสงของกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเท่านั้น.

ไรโบโซมเป็นอิสระในไซโตพลาสซึมของเซลล์ที่ยึดติดกับรีโทพลาสซึมเอนโดพลาสมาแบบหยาบ - ไรโบโซมให้ลักษณะที่ "เหี่ยวย่น" - และในบางออร์แกเนลล์.

ไรโบโซมที่ติดอยู่กับเยื่อหุ้มเซลล์นั้นมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนที่จะถูกแทรกเข้าไปในพลาสมาเมมเบรนหรือส่งไปยังเซลล์ภายนอก.

ไรโบโซมอิสระซึ่งไม่ได้อยู่คู่กับโครงสร้างใด ๆ ในโปรโตปลาสซึมของโปรตีนสังเคราะห์โปรตีนที่ปลายทางอยู่ภายในเซลล์ ในที่สุดไรโบโซมของไมโทคอนเดรียสังเคราะห์โปรตีนสำหรับการใช้ไมโตคอนเดรีย.

ในทำนองเดียวกันไรโบโซมหลายชนิดสามารถเข้าร่วมและสร้าง "polyribosomes" สร้างห่วงโซ่เชื่อมโยงกับ messenger RNA สังเคราะห์โปรตีนเดียวกันหลายครั้งและพร้อมกัน

ทั้งหมดประกอบด้วยสองหน่วยย่อย: อันหนึ่งเรียกว่าใหญ่หรือใหญ่กว่าและอีกหน่วยย่อยหรือเล็กกว่า.

ผู้เขียนบางคนคิดว่าไรโบโซมนั้นเป็นอวัยวะที่ไม่ใช่เยื่อบุเนื่องจากพวกเขาขาดโครงสร้างไขมันเหล่านี้แม้ว่านักวิจัยคนอื่น ๆ จะไม่ถือว่าพวกมันเป็นอวัยวะ.

โครงสร้าง

ไรโบโซมเป็นโครงสร้างเซลล์ขนาดเล็ก (จาก 29 ถึง 32 นาโนเมตรขึ้นอยู่กับกลุ่มของสิ่งมีชีวิต), กลมและหนาแน่นประกอบด้วยไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอและโมเลกุลโปรตีนซึ่งสัมพันธ์กัน.

ไรโบโซมที่ศึกษามากที่สุดคือยูเรียแบคทีเรียอาร์เคียและยูคาริโอต ในเชื้อสายแรกไรโบโซมนั้นง่ายและเล็กลง ในขณะที่ไรโบโซมยูคาริโอตนั้นซับซ้อนและมีขนาดใหญ่ขึ้น ในอาร์เคียไรโบโซมมีความคล้ายคลึงกับทั้งสองกลุ่มมากขึ้นในบางแง่มุม.

ไรโบโซมของกระดูกสันหลังและ angiosperms (พืชดอก) มีความซับซ้อนเป็นพิเศษ.

แต่ละหน่วยย่อย ribosomal ประกอบด้วยส่วนใหญ่ของ ribosomal RNA และโปรตีนหลากหลายชนิด หน่วยย่อยขนาดใหญ่อาจประกอบด้วยโมเลกุล RNA ขนาดเล็กนอกเหนือจาก ribosomal RNA.

โปรตีนนั้นอยู่คู่กับไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอในภูมิภาคเฉพาะตามคำสั่ง ภายในไรโบโซมไซต์ที่ทำงานหลายแห่งสามารถสร้างความแตกต่างได้เช่นโซนเร่งปฏิกิริยา.

Ribosomal RNA มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อเซลล์และสิ่งนี้สามารถเห็นได้ในลำดับของมันซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงในทางปฏิบัติในระหว่างการวิวัฒนาการสะท้อนให้เห็นถึงแรงกดดันจากการเลือกสูงต่อการเปลี่ยนแปลงใด ๆ.

ชนิด

ไรโบโซมในโปรคาริโอต

แบคทีเรียเช่น อี. โคไล, มีมากกว่า 15,000 ไรโบโซม (ในสัดส่วนนี้เทียบเท่ากับเกือบหนึ่งในสี่ของน้ำหนักแห้งของเซลล์แบคทีเรีย).

ไรโบโซมในแบคทีเรียมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 18 นาโนเมตรและประกอบด้วยไรโบโซมอล 65% และโปรตีนขนาดต่าง ๆ เพียง 35% ระหว่าง 6,000 และ 75,000 กิโลดาลตัน.

หน่วยย่อยขนาดใหญ่เรียกว่า 50S และ 30S ขนาดเล็กซึ่งรวมกันเป็นโครงสร้าง 70S ที่มีมวลโมเลกุล 2.5 × 10⁶ กิโลดาลตัน.

หน่วยย่อย 30S มีความยาวและไม่สมมาตรในขณะที่ 50S นั้นหนาและสั้นกว่า.

หน่วยย่อยขนาดเล็กของ อี. โคไล ประกอบด้วย 16S ribosomal RNA (1542 ฐาน) และ 21 โปรตีนและในหน่วยย่อยขนาดใหญ่คือ 23S ribosomal RNA (2904 ฐาน), 5S (1542 ฐาน) และ 31 โปรตีน โปรตีนที่ประกอบเป็นพื้นฐานและจำนวนแตกต่างกันไปตามโครงสร้าง.

ไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอโมเลกุลพร้อมกับโปรตีนถูกจัดกลุ่มในโครงสร้างรองคล้ายกับอาร์เอ็นเอชนิดอื่น ๆ.

ไรโบโซมในยูคาริโอต

ไรโบโซมในยูคาริโอต (80S) มีขนาดใหญ่ขึ้นโดยมี RNA และปริมาณโปรตีนสูงขึ้น RNA นั้นยาวกว่าและเรียกว่า 18S และ 28S ในโปรคาริโอตองค์ประกอบของไรโบโซมถูกครอบงำโดย ribosomal RNA.

ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ไรโบโซมมีมวลโมเลกุล 4.2 × 10⁶ kDa และมันแบ่งย่อยเป็นหน่วยย่อย 40S และ 60S.

หน่วยย่อย 40S มีโมเลกุล RNA เดียว 18S (1874 เบส) และโปรตีน 33 ชนิด ในทำนองเดียวกันหน่วยย่อย 60S มี 28S RNA (4718 ฐาน), 5.8S (160 ฐาน) และ 5S (120 ฐาน) นอกจากนี้ยังประกอบด้วยโปรตีนพื้นฐานและโปรตีนกรด.

Ribosomes ใน Arqueas

อาร์เคีย (Archaea) เป็นกลุ่มของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กที่มีลักษณะคล้ายกับแบคทีเรีย แต่มีความแตกต่างกันในลักษณะต่าง ๆ มากมายที่ประกอบกันเป็นโดเมน พวกเขาอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลายและสามารถตั้งรกรากในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.

ประเภทของไรโบโซมที่พบในอาร์เคียนั้นคล้ายกับไรโบโซมของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตแม้ว่าพวกมันจะมีลักษณะบางอย่างของไรโบโซมแบคทีเรีย.

มันมีสามประเภทของ ribosomal RNA molecules: 16S, 23S และ 5S, คู่กับ 50 หรือ 70 โปรตีนขึ้นอยู่กับชนิดของการศึกษา เกี่ยวกับขนาดไรโบโซมของอาร์เคียนั้นอยู่ใกล้กับแบคทีเรีย (70S กับสองหน่วยย่อย 30S และ 50S) แต่ในแง่ของโครงสร้างหลักของพวกเขาพวกเขาอยู่ใกล้กับยูคาริโอต.

เนื่องจาก archaea มักอาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและความเข้มข้นของเกลือสูงไรโบโซมของพวกมันจึงมีความทนทานสูง.

ค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน

S หรือ Svedberg หมายถึงค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนของอนุภาค แสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วการตกตะกอนคงที่ระหว่างการเร่งความเร็วที่ใช้ การวัดนี้มีมิติเวลา.

โปรดทราบว่า Svedberg ไม่ใช่สารเติมแต่งเนื่องจากคำนึงถึงมวลและรูปร่างของอนุภาค ด้วยเหตุนี้ในแบคทีเรียไรโบโซมที่ประกอบด้วย 50S และ 30S subunits ไม่ได้เพิ่ม 80S, และ 40S และ 60S subunits ไม่ได้สร้าง 90S ribosome.

ฟังก์ชั่น

ไรโบโซมมีหน้าที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทุกชนิดซึ่งเป็นเครื่องจักรทางชีวภาพที่เป็นสากล.

ไรโบโซม - ร่วมกับการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอและผู้ส่งสารอาร์เอ็นเอ - จัดการถอดรหัสข้อความดีเอ็นเอและตีความมันในลำดับของกรดอะมิโนที่สร้างโปรตีนทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตในกระบวนการที่เรียกว่าการแปล.

ในแง่ของชีววิทยาคำแปลหมายถึงการเปลี่ยน "ภาษา" จากนิวคลีโอไทด์ทริปเปิลเป็นกรดอะมิโน.

โครงสร้างเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของการแปลซึ่งปฏิกิริยาส่วนใหญ่เกิดขึ้นเช่นการก่อตัวของพันธะเปปไทด์และการปลดปล่อยโปรตีนใหม่.

การแปลโปรตีน

กระบวนการสร้างโปรตีนเริ่มต้นด้วยการจับกันระหว่าง messenger RNA และไรโบโซม ผู้ส่งสารเคลื่อนผ่านโครงสร้างนี้ที่ปลายเฉพาะที่เรียกว่า "chain start codon".

เมื่อ RNA ของ Messenger ส่งผ่านไรโบโซมโมเลกุลของโปรตีนจะถูกสร้างขึ้นเนื่องจากไรโบโซมสามารถตีความข้อความที่เข้ารหัสใน Messenger ได้.

ข้อความนี้ถูกเข้ารหัสในนิวคลีโอไทด์สามเท่าซึ่งทุก ๆ สามเบสจะระบุกรดอะมิโนโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่นหาก messenger RNA ดำเนินการตามลำดับ: AUG AUU CUU UUG GCU, เปปไทด์ที่เกิดขึ้นประกอบด้วยกรดอะมิโน: methionine, isoleucine, leucine, leucine และอะลานีน.

ตัวอย่างนี้แสดงให้เห็นถึง "การเสื่อมสภาพ" ของรหัสพันธุกรรมเนื่องจากมีมากกว่าหนึ่งรหัสในกรณีนี้ CUU และ UUG กำลังเข้ารหัสสำหรับกรดอะมิโนชนิดเดียวกัน เมื่อไรโบโซมตรวจพบ codon หยุดใน messenger RNA การแปลจะสิ้นสุดลง.

ไรโบโซมมีไซต์ A และไซต์ P ไซต์ P ผูก peptidyl-tRNA และในไซต์ A จะเข้าสู่ aminoacyl-tRNA.

โอน RNA

การถ่ายโอนอาร์เอ็นเอมีหน้าที่ในการขนส่งกรดอะมิโนไปยังไรโบโซมและมีลำดับประกอบกับแฝด มีการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอสำหรับกรดอะมิโนทั้ง 20 ชนิดที่ทำหน้าที่สร้างโปรตีน.

ขั้นตอนทางเคมีของการสังเคราะห์โปรตีน

กระบวนการเริ่มต้นด้วยการกระตุ้นกรดอะมิโนแต่ละชนิดด้วย ATP ที่จับกันในคอมเพล็กซ์ของ adenosine monophosphate ซึ่งปล่อยฟอสเฟตพลังงานสูง.

ขั้นตอนก่อนหน้านี้ส่งผลให้กรดอะมิโนที่มีพลังงานมากเกินไปและเกิดการเกาะติดกับการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอตามลำดับเพื่อสร้างกรดอะมิโนคอมเพล็กซ์ Adenosine monophosphate release เกิดขึ้นที่นี่.

ในไรโบโซมการถ่ายโอนอาร์เอ็นเอพบว่าเอ็มอาร์เอ็นเอ ในขั้นตอนนี้ลำดับของการถ่ายโอนหรือ anticodon RNA ผสมกับ codon หรือ triplet ของ messenger RNA สิ่งนี้นำไปสู่การจัดตำแหน่งของกรดอะมิโนด้วยลำดับที่เหมาะสม.

เอนไซม์ peptidyl transferase มีหน้าที่กระตุ้นการก่อตัวของพันธะเปปไทด์ที่จับกับกรดอะมิโน กระบวนการนี้ใช้พลังงานจำนวนมากเนื่องจากต้องการการก่อตัวของพันธะพลังงานสูงสี่ตัวสำหรับกรดอะมิโนแต่ละชนิดที่ผูกกับโซ่.

ปฏิกิริยาจะกำจัดไฮดรอกซิลที่ปลาย COOH ของกรดอะมิโนและกำจัดไฮโดรเจนที่ปลาย NH₂ ของกรดอะมิโนอื่น ๆ บริเวณที่ทำปฏิกิริยาของกรดอะมิโนทั้งสองนั้นจะจับและสร้างพันธะเปปไทด์.

ไรโบโซมและยาปฏิชีวนะ

เนื่องจากการสังเคราะห์โปรตีนเป็นเหตุการณ์ที่ขาดไม่ได้สำหรับแบคทีเรียยาปฏิชีวนะบางชนิดที่มีเป้าหมายเป็นไรโบโซมและขั้นตอนต่าง ๆ ของกระบวนการแปล.

ตัวอย่างเช่น streptomycin ผูกกับหน่วยย่อยขนาดเล็กเพื่อแทรกแซงกระบวนการแปลทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการอ่าน messenger RNA.

ยาปฏิชีวนะอื่น ๆ เช่น neomycins และ gentamicins ยังสามารถทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการแปลการมีเพศสัมพันธ์กับหน่วยย่อยขนาดเล็ก.

การสังเคราะห์ไรโบโซม

เครื่องจักรเซลลูล่าร์ทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ไรโบโซมนั้นพบในนิวเคลียสซึ่งเป็นบริเวณที่หนาแน่นของนิวเคลียสที่ไม่ถูกล้อมรอบด้วยโครงสร้างเยื่อ.

นิวเคลียสเป็นโครงสร้างตัวแปรขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์: มันมีขนาดใหญ่และเด่นชัดในเซลล์ที่มีความต้องการโปรตีนสูงและเป็นพื้นที่ที่มองไม่เห็นในเซลล์ที่สังเคราะห์โปรตีนจำนวนเล็กน้อย.

การประมวลผลของไรโบโซมอลอาร์เอ็นเอเกิดขึ้นในบริเวณนี้ซึ่งประกอบกับโปรตีนไรโบโซมอลและก่อให้เกิดผลิตภัณฑ์กลั่นตัวเป็นเม็ดซึ่งเป็นหน่วยย่อยที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ.

หน่วยย่อยจะถูกขนส่งนอกนิวเคลียส - ผ่านรูขุมขนนิวเคลียร์ - ไปยังพลาสซึมของนิวเคลียสซึ่งพวกมันจะรวมตัวกันเป็นไรโบโซมที่สมบูรณ์ซึ่งสามารถเริ่มการสังเคราะห์โปรตีนได้.

ยีนของ ribosomal RNA

ในมนุษย์ยีนที่มีรหัสของไรโบโซมอาร์เอ็นเอพบในโครโมโซมเฉพาะ 5 คู่: 13, 14, 15, 21 และ 22 เนื่องจากเซลล์ต้องการไรโบโซมจำนวนมากยีนจึงซ้ำหลายครั้งในโครโมโซม.

ยีนของนิวเคลียสเข้ารหัส ribosomal RNAs 5.8S, 18S และ 28S และถูกคัดลอกโดย RNA polymerase ในพรีเซลเตอร์ของ 45S 5S ribosomal RNA ไม่ได้ถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียส.

กำเนิดและวิวัฒนาการ

ไรโบโซมสมัยใหม่จะต้องปรากฏในช่วงเวลาของ LUCA ซึ่งเป็นบรรพบุรุษร่วมสากลคนสุดท้าย (ของตัวย่อเป็นภาษาอังกฤษ บรรพบุรุษร่วมสากลที่ผ่านมา) อาจอยู่ในโลกสมมุติของ RNA มันเสนอว่าการถ่ายโอน RNAs เป็นพื้นฐานสำหรับวิวัฒนาการของไรโบโซม.

โครงสร้างนี้อาจกลายเป็นคอมเพล็กซ์ที่มีฟังก์ชั่นทำสำเนาตัวเองซึ่งต่อมาได้รับฟังก์ชั่นสำหรับการสังเคราะห์กรดอะมิโน หนึ่งในคุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของ RNA คือความสามารถในการเร่งการจำลองแบบของตัวเอง.

การอ้างอิง

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). ชีวเคมี. ฉบับที่ 5 นิวยอร์ก: W H Freeman มาตรา 29.3, Ribosome เป็นอนุภาค Ribonucleoprotein (70S) ทำจากขนาดเล็ก (30S) และ Subunit ขนาดใหญ่ (50 วินาที) มีจำหน่ายที่: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H. , & Schnek, A. (2006). ขอเชิญทางชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
3. Fox, G. E. (2010) กำเนิดและวิวัฒนาการของไรโบโซม. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 2(9), a003483.
4. Hall, J. E. (2015). หนังสือ Guyton and Hall ของสรีรวิทยาการแพทย์ e-Book. วิทยาศาสตร์สุขภาพของเอลส์เวียร์.
5. Lewin, B. (1993). ยีน เล่มที่ 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). ชีววิทยาของเซลล์และโมเลกุล. Ed. Panamericana การแพทย์.
7. Ramakrishnan, V. (2002) โครงสร้างของไรโบโซมและกลไกการแปล. เซลล์, 108(4), 557-572.
8. Tortora, G. J. , Funke, B. R. , และ Case, C. L. (2007). จุลชีววิทยาเบื้องต้น. Ed. Panamericana การแพทย์.
9. Wilson, D. N. , & Cate, J. H. D. (2012) โครงสร้างและหน้าที่ของไรโบโซมยูคาริโอต. มุมมองท่าเรือฤดูใบไม้ผลิเย็นในชีววิทยา, 4(5), a011536.