Ribozom: o privire de ansamblu
Ribozomii sunt complexe ribonucleoproteinic mare, cu o greutate moleculară de aproximativ 2,5 mda constând din proteine ribozomale, molecule rARN și factorii asociați de traducere. Ribozomii - organelle non-membrană unde sinteza proteinelor are loc in celula. Acestea sunt structuri sferice, cu un diametru de aproximativ 20 nm. Aceste mici organite celulare sunt aranjate foarte dificil. Nici moleculă, o parte a ribozomului nu se repetă de două ori. Mai bine decât alte bacterii studiate ribozom E. coli (E. coli).
Ribozomii de organisme procariote și eucariote variază în dimensiune. Electron imagini microscopice ribozomi ale tuturor organismelor cunoscute arată în mod clar că particulele sunt construite din două subunități inegale (Fig. 2). Într-adevăr, în cazul în care în mediul ribozomului, reduce concentrația de ioni de magneziu sau orice alt mod de a crește repulsia electrostatică a grupărilor fosfat ale ARN-ului ribozomal, ribozomului disociază în două subparticles inegale - mari și mici (fig. 34), raportul lor masă de aproximativ 2 1.
Când procariot disocierea subunitate formată 30S și 50S subunitate și eucariot - 40S și 60S. Particulele ribozomale complete și subunitate pot fi desemnați în funcție de coeficienții de sedimentare (ratele de depunere, Lat sedimentum -. precipitatului) într-o ultracentrifugă, exprimate în unități (S) Svedberg. S - viteza de sedimentare, depinde de greutatea moleculară și conformația spațială a particulelor depuse în timpul centrifugării. ribosome bacteriană cu o greutate moleculară de aproximativ 3 milioane (3 la 10 grade 6) are un coeficient de sedimentare a 70S și este denumit 70S-particulă. și mai multe mari ribozom organisme eucariote (animale, plante și ciuperci) este prezentată ca 80S-particulă. La disocierea subunităților este reversibilă și condițiile de reducere a reassociate particulelor ribozomale subunitare în întregime. In experimentele de disociere generală, și prin microscopie electronică de observare și ribozomi și abordări mai sofisticate pentru studiul acestor particule arata ca ribozom construite întotdeauna din două blocuri inegale - subunități mici și mari, și care blochează (subunitare) ribozom mai degrabă vag asociate unele cu altele . 70S ribozom eubacteriile în compoziția sa conțin 55-60 proteinele ribozomale. pentru ribozomilor 80S eucariotelor acest număr este de 75-85. In ambele cazuri, proteinele ribozomale in ribozomii asociate cu molecule rARN, formând toroane ribonucleoproteine spațial organizate.
Bacteriană Coeficientul de sedimentare a ribozomului este 70S. deoarece este imposibil să se plieze mecanic 30S și 50S, ca asociate ribozom conformație diferită de fiecare subunitate conformație).
30S-subunitate constă din 21 de proteine ribozomale si o molecula de 16S ARN ribozomal. Structura moleculelor de proteine 50S subunitate sunt 34, și două RNAs ribozomale (23S și 5S).
În citoplasmă celulelor eucariote sunt ribozom cu coeficient de sedimentare 80S; Ele constau din două subunități -
60S mari și mici 40S subunitatea ribozomală celule eucariote conțin cantități mari de proteine diferite decât subunitatea corespunzătoare a ribozomilor bacteriene. În mitocondriile și cloroplastele conțin, de asemenea ribozomi. Ele sunt mai asemănătoare cu ribozomi bacteriene 70S decât 80S ribozomi citoplasmatice eucariotelor. Între sinteza proteinelor în bacterii, mitocondriile și cloroplastele au multe în comun.
Informația genetică prezentă în celulă ca ADN-ul si reproducerea in generatii de celule prin replicarea ADN-ului. realizat prin biosinteza proteinelor. Pentru porțiuni separate ale acestui ADN - gene - primul transcrise (suprascrise) sub formă de mai multe copii ale ARN-ului (ARN mesager sau ARNm) și apoi traduse aceste copii (citite de) particulele celulare sintetizarea proteinelor - ribozomi. având ca rezultat producerea de proteine care determina întregul set de proprietăți și caracteristici ale organismului (vezi Fig. 1).
Astfel, biosinteza proteinelor - este procesul central al celulelor vii: este prin el molecule de acid nucleic „moarte“ vin la viață, chimie se transformă în biologie. Procesul de biosinteza proteinelor are loc în mai multe etape, dintre care majoritatea ia parte activă ribozom.
1. Transcriere. porțiuni separate (gene) sunt șabloane ADN dublu catenar pentru sinteza ARN monocatenar la care lanțurile. lanțuri ARN sintetizati complementare la o catenă de ADN și, prin urmare, se reproduc cu exactitate secventa dezoxiribonucleotidică altui lanț ADN în secvența sa de ribonucleotide.
2. Prelucrarea și ARN de transport. ARN-ul în timpul sintezei și după aceea, în special în celulele eucariote, pot suferi o serie de modificări suplimentare (adăugarea de grupe terminale modificate excizia nucleotidelor anumitor fragmente de secvență de nucleotide și altele.). Rezultat informații, sau ARN mesager (ARNm) este furnizat în continuare la ribozomi (în eukariote este transportat din nucleu în citoplasmă) ca un program care determină secvența de aminoacizi a unei proteine sintetizate. In plus, activarea aminoacizilor, și acceptare. Materia primă din care se bazează de proteine sunt aminoacizi, aminoacizi liberi cu toate acestea celulele nu pot fi utilizate în mod direct de către ribozomului. Fiecare aminoacid este mai întâi activată de ATP, iar apoi se alătură molecula de ARN special numit ARN de transfer (ARNt), in afara ribozomului. Rezultat aminoacil-ARNt intră ribozomului ca substrat pentru sinteza proteinelor.
3. Broadcast. Fluxul de informații sub formă de ARNm și curgerea materialului sub formă de aminoacil-ARNt la ribozomi primite, care sunt mașini moleculare care efectuează transferul sau traducerea informației genetice din limba secvenței de nucleotide a ARNm secvenței limbii de aminoacizi a lanțului polipeptidic al proteinei fiind sintetizate. Fiecare ribozomi ARNm pentru scanări de circuit secvențial (se mută de la un capăt lungul acestuia la altul) și, respectiv, selectează dintre cei aminoacil-ARNt, care corespund combinații (complementare) de nucleotide triplet situate în prezent în ribozom. Astfel, mișcarea ribozomului de-a lungul mARN specifica ordinea strict de apariție timp ribozom diverse aminoacil-ARNt conform cu ordinea de dispunere a combinațiilor de codificare de nucleotide (codonii) de-a lungul a ARNm. Restul de aminoacid selectat aminoacil-ARNt de fiecare dată când este atașat covalent la catena ribozom polipeptidic în formare, iar deacilate ARNt este eliberat din ribozomului în soluție. Astfel, reziduul succesiv pentru lanț polipeptidic rest este construit.
4. Formarea Ca lanț de polipeptide de fuziune proteină funcțională protrudes parțial din ribozomului și începe să se plieze în globula (pliere co-translațională) și la terminarea sintezei, adică după citirea tuturor mARN este eliberat din ribozomi și în cele din urmă se prăbușește (pliante posttranslaționale). proteina sintetizata este transportat prin membranele celulare, ceea ce este tipic pentru proteine produse de celule pentru nevoile comune ale organismului sau populația de celule (proteină secretată). pliere proteine si transportul proteinelor prin membrana poate fi însoțită de diverse modificări covalente de enzime (proteine de prelucrare) Astfel, procesul de creare a structurii chimice a proteinei (sinteza unui lanț polipeptidic) și în mod substanțial în plierea său natural de proteine globulare ribozom funcțional activă efectuată. Numărul de ribozomi din celula variază foarte mult - de la mii la zeci de mii per celulă - în funcție de intensitatea sintezei proteinelor în acest tip de celulă. Fiecare ribosome citește complet o moleculă de ARNm și în conformitate cu programul său de o moleculă de proteină sintetizeaza, atunci poate fi programată o altă moleculă pentru a produce ARNm și o altă moleculă de proteină, etc. De obicei, o moleculă de ARNm este citită de mai multe ribozomi muta de-a lungul mARN unul față de celălalt și astfel sintetizarea independent molecule de proteine identice, dar cu întârziere corespunzătoare. Un astfel de interval dinamic de ARNm audio ribozomilor numit poliribozomilor multiple. Punct de vedere chimic ribosome ribonucleoproteinic acolo: constă dintr-un ARN ribozomal specific și proteinele ribozomale specifice. a avut loc în conjuncție una cu cealaltă. Fizic particula compact ribozom este o formă specifică lipsită de simetrie interior și exterior, aproximativ aproximată printr-o sferă cu un diametru de aproximativ 30 nm. Functional această mașină molecular se extinde de-a lungul lanțului de ARNm codificat în ARNm de citire de informații genetice și, în paralel, în conformitate cu codul, sintetizând lanțul polipeptidic al proteinei de la intrarea ei resturile de aminoacizi. În timpul funcționării, ribozomului consumă hidroliza energetică a guanozin trifosfat (GTP). Este clar că cunoașterea detaliată a structurii ribozomului este baza necesară pentru înțelegerea mecanismelor moleculare ale acestei mașini. În prezent, structura completă a ribozomului la nivel molecular este încă necunoscut, cu toate că există mai multe detalii cu privire la structura sa. Acest articol încearcă să rezume informațiile multe disparat privind structura ribozomilor și de a formula principiile de bază care stau la baza organizării sale moleculare.
Fig. I.18 prezintă un model al structurii spațiale a 70S a ribozomilor E. coli, dezvoltat în laboratorul lui D. Frank (SUA).