Rybosomy - Polski Serwis Naukowy

Mechanizm działania rybosomu

Rybosomy - kompleksy białek z kwasami nukleinowymi służące do produkcji białek w ramach translacji. Są zbudowane z rRNA i białek. Katalityczna aktywność rybosomu związana jest właśnie z zawartym w nim rRNA, natomiast białka budują strukturę rybosomu i działają jako kofaktory zwiększające wydajność translacji.

Rybozymy - substancje zbudowane z kwasu rybonukleinowego (RNA) zdolne do katalizowania pewnych reakcji chemicznych. Spełniają zatem funkcje analogiczne do enzymów białkowych.

mRNA, matrycowy (lub informacyjny) RNA (z ang. messenger RNA) – rodzaj kwasu rybonukleinowego (RNA), którego funkcją jest przenoszenie informacji genetycznej o sekwencji poszczególnych polipeptydów z genów do aparatu translacyjnego.

Rybosomy występują u wszystkich organizmów żywych, zarówno u prokariotów (bakterie, archeony) jak i eukariotów (pierwotniaki, rośliny, zwierzęta), a także we wnętrzu organelli półautonomicznych - chloroplastów i mitochondriów. Rybosomy prokariotów i organelli półautonomicznych są mniejsze i wrażliwsze na inne toksyny niż ich eukariotyczne odpowiedniki. Te różnice są wykorzystywane przez niektóre antybiotyki.

Archeony, archeany (Archaea) dawniej zwane też archebakteriami, archeobakteriami (Archaebacteria) lub archeowcami – drobne, pierwotnie bezjądrowe, zwykle ekstremofilne jednokomórkowce, tradycyjnie zaliczane wraz z eubakteriami do prokariotów. Pierwotnie uważano nawet, że są ewolucyjnie starsze od bakterii właściwych (eubakterie), obecnie jednak wiadomo, że grupy te ewoluowały równolegle i są jednakowo stare. Badania genetyczne wykazały, że są bliżej spokrewnione z przodkami eukariotów niż z bakteriami. Według niektórych systematyków (Carl Woese) należy archeony traktować jako odrębną linię ewolucyjną i nadać im rangę domeny. W tym wypadku należy rozróżnić trzy równoległe domeny:

Cytoplazma – część protoplazmy komórki eukariotycznej pozostająca poza jądrem komórkowym a w przypadku, z definicji nie posiadających jądra, komórek prokariotycznych – cała protoplazma.

Rybosomy są bardzo małe i widoczne tylko pod mikroskopem elektronowym. Pojedynczy rybosom składa się z 2 podjednostek i z wyglądu przypomina mały spłaszczony grzybek. Zespół rybosomów połączonych nicią matrycową (mRNA) stanowi polirybosom zwany inaczej polisomem.

Budowa rybosomów

Rybosom: 1-duża podjednostka, 2-mała podjednostka

Rybosom - budowa przestrzenna

Każdy rybosom zbudowany jest z dwóch dopasowanych do siebie podjednostek: małej i dużej. Obie podjednostki są zbudowane z białek i rRNA (rybosomowy RNA). Podjednostki rybosomu są ze sobą połączone tylko podczas translacji – po zakończeniu translacji danego łańcucha białkowego podjednostki rozdzielają się, a podczas inicjalizacji translacji jakieś blisko siebie znajdujące się podjednostki (jedna duża i jedna mała) łączą się ze sobą, odtwarzając rybosom.

Szorstka siateczka śródplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne granularne, siateczka śródplazmatyczna ziarnista ER-g, rER) - rozgałęziony system błon plazmatycznych w komórce, łączący zewnętrzną błonę jądrową z błoną komórkową oraz błony organelli. Jej funkcja polega na udziale w syntezie białek i lipidów. Jej powierzchnia jest pokryta rybosomami. Jest szczególnie dobrze rozwinięta w komórkach szybko rosnących oraz tych, których aktywność jest skierowana na syntezę białek z przeznaczeniem na eksport, np. komórki nabłonka gruczołowego.

Prokarionty, prokarioty, organizmy prokariotyczne (Prokaryota, Procaryota) – mikroorganizmy w większości jednokomórkowe, których komórka nie zawiera jądra komórkowego oraz organelli komórkowych charakterystycznych dla eukariontów. Nazwa pochodzi od greckich słów pros (przed) i karyon (jądro). Pozostałe synonimy to: akariobionty, akariota, organizmy akariotyczne, anukleobionty, bezjądrowce, bezjądrowe, prokariota, protokarionty, przedjądrowce.

Podczas translacji w rybosomie możemy wyróżnić miejsce akceptorowe (miejsce A) oraz miejsce peptydowe (miejsce P).

U prokariotów występują rybosomy 70S. Duża podjednostka (50S) zawiera 34 białka i dwie cząsteczki rRNA (5S rRNA i 23S rRNA), a mała podjednostka (30S) zawiera 21 białek i jedną cząsteczkę rRNA (16S rRNA).

U eukariontów występują rybosomy 80S oraz mniejsze rybosomy mitochondrialne i chloroplastowe przypominające rybosomy bakteryjne. Rybosomy 80S są zbudowane z dużej podjednostki (60S), która składa się z trzech cząsteczek rRNA (5S, 5.8S i 28S rRNA) oraz 49 białek, oraz małej podjednostki (40S), która składa się z 33 białek i jednej cząsteczki rRNA (18S rRNA).

Enzymy – wielkocząsteczkowe, w większości białkowe [uwaga 1] katalizatory przyspieszające specyficzne reakcje chemiczne poprzez obniżenie ich energii aktywacji [1].

Eukarionty, eukariota, eukarioty, organizmy eukariotyczne (Eucaryota, Eukarya), określane też jako jądrowce, jądrowe, organizmy jądrowe, karioty, kariota (Karyobionta) – organizmy zbudowane z komórek posiadających jądro komórkowe z chromosomami, co jest jednym z elementów odróżniających je od prokariotów. Nukleus odgraniczony jest od cytoplazmy podwójną błoną białkowo–lipidową. Nazwa naukowa pochodzi od greckich słów ευ ("dobry", "prawdziwy") i κάρυον ("orzech").

Rybosomy chloroplastowe i mitochondrialne również składają się z dużej i małej podjednostki, tworzącej razem cząsteczkę 55S. Przypominają rybosomy bakteryjne, co wspiera teorię endosymbiotyczną opisującą pochodzenie mitochondriów i chloroplastów.

Lokalizacja rybosomów

Atomowa struktura dużej podjednostki 50S rybosomu. Kolorem niebieskim zaznaczone są białka, pomarańczowym RNA a czerwonym adenina 2486 w centrum aktywnym

U eukariontów można wyróżnić dwie lokalizacje rybosomów:

rRNA - rybosomalny, rybosomowy RNA (z ang. Ribosomal RNA). Cząsteczki kwasu rybonukleinowego wchodzące w skład rybosomów, które biorą udział w procesie biosyntezy polipeptydów.

Hormon (od gr. ὁρμάω hormao - rzucam się naprzód, pędzę) – związek chemiczny, który jest wydzielany przez gruczoły lub tkanki układu hormonalnego. Funkcją hormonu jest regulacja czynności i modyfikacja cech strukturalnych tkanek leżących w pobliżu miejsca jego wydzielania lub oddalonych, do których dociera poprzez krew (wyjątkiem są tzw. hormony lokalne). Istnieją także takie hormony, które wywierają wpływ na funkcjonowanie wszystkich tkanek organizmu.

rybosomy wolne - swobodnie pływające w cytoplazmie (służą one do syntezy białek nieeksportowanych poza komórkę, takich jak enzymy wewnątrzkomórkowe, białkowe elementy błon komórkowych, białka wędrujące do jądra, białka cytoplazmy czy białka cytoszkieletu. Do tej klasy można zaliczyć także rybosomy w organellach: mitochondrium lub chloroplaście;

rybosomy związane z błoną - lub przyczepione do retikulum endoplazmatycznego (szorstkiej siateczki śródplazmatycznej), w których następuje synteza białek eksportowanych transportowanych przez siateczkę śródplazmatyczną także poza błony komórki - hormony białkowe, kolagen, białka wydzielnicze, enzymy lizosomalne, białka wchodzące w skład błon, nici elastynowe dla tkanki łącznej).

O tym, czy rybosom będzie wolny, czy też związany z błoną, decyduje sekwencja sygnałowa w syntetyzowanym przez niego białku.

Kwasy rybonukleinowe, RNA - organiczne związki chemiczne z grupy kwasów nukleinowych, zbudowane z rybonukleotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Z chemicznego punktu widzenia są polimerami kondensacyjnymi rybonukleotydów. Występują w jądrach komórkowych i cytoplazmie, często wchodząc w skład nukleoprotein. Znanych jest wiele klas kwasów rybonukleinowych o zróżnicowanej wielkości i strukturze, pełniących rozmaite funkcje biologiczne. Zarówno struktura, jak i funkcja RNA jest silnie uzależniona od sekwencji nukleotydów, z których zbudowana jest dana cząsteczka.

Kofaktory – związki chemiczne, które są potrzebne enzymom do katalizowania konkretnych reakcji chemicznych. Niektóre kofaktory to związki nieorganiczne, takie jak atomy metali: cynku, żelaza, miedzi w odpowiednich formach. Inne, jak na przykład większość witamin, to związki organiczne, znane jako koenzymy.

Zobacz też

rybozym

chromosom

nukleosom