Структура і функцыя рыбасом
Рыбасомы — адны з найважнейшых арганэл у клетках, якія гуляюць непасрэдную ролю ў сінтэзе бялку. Бялкі — гэта асноўныя малекулы, якія адказваюць амаль за ўсе біялагічныя функцыі: ад фарміравання клетачных структур і паскарэння хімічных рэакцый з дапамогай ферментаў, рэгулявання міжклеткавай сігналізацыі да садзейнічання ахоўным сілам арганізма. Такім чынам, разуменне структуры і функцыі рыбасом азначае разуменне аднаго з цэнтраў жыццёвай актыўнасці на малекулярным узроўні.
Разуменне рыбасом
Рыбасомы — гэта макрамалекулярныя комплексы, якія складаюцца з рыбасомнай РНК (рРНК) і рыбасомных бялкоў. Рыбасомы сустракаюцца ва ўсіх тыпах клетак — як у пракарыётаў (напрыклад, бактэрый), так і ў эўкарыётаў (напрыклад, жывёл, раслін і грыбоў). Унікальнасць рыбасом заключаецца ў іх складзе: рРНК з'яўляецца не толькі структурным кампанентам, але і адыгрывае каталітычную ролю ва ўтварэнні пептыдных сувязей. Іншымі словамі, рыбасомы можна разглядаць як біялагічныя «машыны», якія пераўтвараюць генетычную інфармацыю з мРНК у амінакіслотныя паслядоўнасці, якія складаюць бялкі.
Асноўная структура рыбасом
Увогуле, рыбасомы складаюцца з дзвюх субадзінак: малой субадзінкі і вялікай субадзінкі. Гэтыя дзве субадзінкі злучаюцца падчас трансляцыі (трансляцыі мРНК) і разлучаюцца, калі неактыўныя. Кожная субадзінка складаецца з рРНК і бялку ў пэўных прапорцыях.
Рыбасомы ў пракарыёт (70S)
У пракарыятычных клетках рыбасомы маюць памер 70S (S — адзінка Сведберга, якая паказвае хуткасць аблогі падчас цэнтрыфугавання, а не прамую меру даўжыні). Рыбасомы 70S складаюцца з:
– Малая субадзінка 30S, якая змяшчае 16S рРНК і шэраг бялкоў.
– Вялікая субадзінка 50S, якая змяшчае 23S і 5S рРНК і рыбасомныя бялкі.
Малая субадзінка гуляе важную ролю ў распазнаванні мРНК і вызначэнні пачатковай пазіцыі трансляцыі, у той час як вялікая субадзінка з'яўляецца асноўным месцам утварэння пептыднай сувязі.
Рыбасомы ў эўкарыёт (80S)
У эўкарыятычных клетках рыбасомы маюць памер 80S і складаюцца з:
– Малая субадзінка 40S, якая змяшчае 18S рРНК.
– Вялікая субадзінка 60S, якая змяшчае 28S, 5.8S і 5S рРНК.
Эўкарыятычныя рыбасомы звычайна больш складаныя, утрымліваюць больш рыбасомных бялкоў і дадатковыя фактары, якія рэгулююць працэс трансляцыі.
Размяшчэнне рыбасом у клетках
Рыбасомы можна знайсці ў двух асноўных месцах:
1. Свабодныя рыбасомы ў цытаплазме
Свабодныя рыбасомы звычайна сінтэзуюць бялкі, якія будуць выкарыстоўвацца ў цытазолі, напрыклад, метабалічныя ферменты або структурныя бялкі клеткі.
2. Рыбасомы звязаны з эндаплазматычная сетка грубы (грубы RE)
Рыбасомы, прымацаваныя да шурпатага ЭР, звычайна выпрацоўваюць бялкі, якія будуць вылучацца з клеткі і ўстаўляцца ў яе. клеткавая мембрана, або адпраўляюцца да пэўных арганэл, такіх як лізасомы. Рыбасомы прымацоўваюцца, таму што шурпаты ЭР мае рэцэптары, якія ўзаемадзейнічаюць з рыбасомамі, калі поліпептыдны ланцуг, які ўтвараецца, мае пэўны сігнал (сігнальны пептыд).
Акрамя таго, арганэлы, такія як мітахондрыі і хларапласты, таксама маюць свае ўласныя рыбасомы, якія больш падобныя на пракарыятычныя рыбасомы (70S). Гэта пацвярджае тэорыю эндасімбіёзу, згодна з якой мітахондрыі і хларапласты паходзяць ад пракарыятычных арганізмаў, якія жылі сімбіятычна ў клетках эўкарыятычных продкаў.
Кампаненты рыбасом: рРНК і бялок
Рыбасомы складаюцца з двух асноўных кампанентаў:
– Рыбасомная РНК (рРНК): гэта дамінуючая форма РНК, якая ўтварае каркас і каталітычны цэнтр рыбасомы. рРНК адказвае за каталізацыю ўтварэння пептыдных сувязей (пептыдылтрансферазная актыўнасць).
– Рыбасомныя бялкі: функцыянуюць стабілізацыяй структуры рРНК, дапамагаюць збіраць субадзінкі і ўзаемадзейнічаюць з фактарамі трансляцыі.
Спалучэнне рРНК і бялкоў утварае дакладную трохмерную структуру, што дазваляе рыбасомам працаваць хутка і дакладна.
Функцыянальныя ўчасткі ўнутры рыбасом
Калі рыбасома актыўна транслюецца, ёсць тры асноўныя вельмі важныя ўчасткі, асабліва на вялікай субадзінцы:
1. Сайт А (амінаацыльны сайт)
Кропка уваходу для тРНК, якая пераносіць амінакіслоты ў адпаведнасці з кодонам мРНК.
2. P-сайт (пептыдыльны сайт)
Месцазнаходжанне тРНК, якая нясе расце поліпептыдны ланцуг.
3. Пляцоўка E (пляцоўка выхаду)
Месца выхаду тРНК, якая вызваліла амінакіслоты.
Перамяшчэнне тРНК ад А да Р, а затым да Е адбываецца, калі рыбасома «чытае» мРНК па тры асновы за раз (кадон за кодонам).
Функцыя рыбасом у сінтэзе бялку
Асноўная функцыя рыбасом — трансляцыя, якая пераўтварае нуклеатыдную паслядоўнасць у мРНК у амінакіслотную паслядоўнасць. Трансляцыя звычайна падзяляецца на тры этапы:
1. Ініцыяцыя
На гэтым этапе малая субадзінка рыбасомы далучаецца да мРНК і шукае стартавы кадон (звычайна AUG). Ініцыятарная тРНК, якая нясе метыянін, таксама далучаецца. Пасля таго, як стартавы кадон усталяваны, вялікія субадзінкі збіраюцца, утвараючы актыўную рыбасому.
2. Падаўжэнне
Рыбасома рухаецца ўздоўж мРНК, падаўжаючы поліпептыдны ланцуг. тРНК, якая нясе амінакіслату, трапляе ў сайт А, дзе яна затым далучаецца да ланцуга ў сайце Р. Затым рыбасома зрушвае адзін кодон, выдаляючы тРНК і вызваляючы месца для наступнай тРНК.
3. Спыненне
Калі рыбасома сустракае стоп-кадон (UAA, UAG або UGA), для гэтага кадона няма адпаведнай тРНК. Замест гэтага ўступае фактар тэрмінацыі, які запускае вызваленне поліпептыднага ланцуга. Затым рыбасома дысацыюе на дзве субадзінкі і гатовая да паўторнага выкарыстання.
Рыбасомы як мішэні для антыбіётыкаў
Пракарыятычныя рыбасомы структурна адрозніваюцца ад эўкарыятычных рыбасом. Гэта адрозненне выкарыстоўваецца ў медыцыне, паколькі некаторыя антыбіётыкі могуць інгібіраваць бактэрыяльныя рыбасомы, не пашкоджваючы істотна рыбасомы чалавека. Напрыклад:
Тэтрацыклін інгібіруе ўваходжанне тРНК у сайт А.
Хларамфенікол інгібіруе актыўнасць пептыдылтрансферазы.
– Стрептаміцын можа выклікаць няправільнае чытанне мРНК.
Аднак выкарыстанне антыбіётыкаў павінна быць мэтазгодным, бо бактэрыі могуць выпрацаваць устойлівасць да іх праз мутацыі або іншыя ахоўныя механізмы.
Выснова
Рыбасомы — гэта жыццёва важныя арганэлы, якія функцыянуюць як месца сінтэзу бялку. Структура рыбасомы складаецца з дзвюх субадзінак, вялікай і малой, асноўнымі кампанентамі якіх з'яўляюцца рРНК і рыбасомныя бялкі. Рыбасомы маюць сайты A, P і E, якія забяспечваюць упарадкаваны і дакладны працэс трансляцыі. Акрамя таго, што рыбасомы адыгрываюць вырашальную ролю ў вытворчасці бялку для клетачных патрэб , яны таксама з'яўляюцца мішэнню для розных антыбіётыкаў з-за адрозненняў паміж пракарыятычнымі і эўкарыятычнымі рыбасомамі. Разумеючы структуру і функцыю рыбасом, мы можам убачыць, наколькі складаныя і скаардынаваныя фундаментальныя працэсы, якія падтрымліваюць жыццё.
