Структура и функција на рибозомите
Рибозомите се едни од најважните органели во клетките, играјќи директна улога во синтезата на протеини. Протеините се примарни молекули одговорни за речиси сите биолошки функции, од формирање на клеточни структури, забрзување на хемиските реакции преку ензими, регулирање на меѓуклеточната сигнализација и помагање во одбраната на телото. Затоа, разбирањето на структурата и функцијата на рибозомите значи разбирање на еден од центрите на животната активност на молекуларно ниво.
Разбирање на рибозомите
Рибозомите се макромолекуларни комплекси составени од рибозомска РНК (rRNA) и рибозомски протеини. Рибозомите се наоѓаат во сите видови клетки - и прокариоти (како што се бактериите) и еукариоти (како што се животните, растенијата и габите). Единственоста на рибозомите лежи во нивниот состав: rRNA не е само структурна компонента, туку игра и каталитичка улога во формирањето на пептидни врски. Со други зборови, рибозомите може да се сметаат за биолошки „машини“ кои ги преведуваат генетските информации од mRNA во аминокиселинските низи што ги сочинуваат протеините.
Основна структура на рибозомите
Општо земено, рибозомите се состојат од две под-единици: мала под-единица и голема под-единица. Овие две под-единици се спојуваат за време на транслацијата (транслација на mRNA) и се одвојуваат кога се неактивни. Секоја под-единица е составена од rRNA и протеин во специфични пропорции.
Рибозоми кај прокариоти (70S)
Во прокариотските клетки, се вели дека рибозомите се со големина 70S (S е Сведбергова единица што ја означува брзината на седиментација за време на центрифугирањето, а не директна мерка за должина). 70S рибозомите се состојат од:
– Малата под-единица 30S, која содржи 16S rRNA и голем број протеини.
– Големата под-единица 50S, која содржи 23S и 5S rRNA и рибозомски протеини.
Малата подгрупа игра важна улога во препознавањето на mRNA и одредувањето на почетната позиција на транслацијата, додека големата подгрупа е главното место за формирање на пептидна врска.
Рибозоми кај еукариотите (80S)
Во еукариотските клетки, рибозомите се со големина од 80S, составени од:
– Малата 40S подединица, која ја содржи 18S rRNA.
– Големата 60S под-единица, која содржи 28S, 5.8S и 5S rRNA.
Еукариотските рибозоми се генерално посложени, содржат повеќе рибозомски протеини и дополнителни фактори кои го регулираат процесот на транслација.
Локација на рибозомите во клетките
Рибозомите можат да се најдат на две главни локации:
1. Слободни рибозоми во цитоплазмата
Слободните рибозоми генерално синтетизираат протеини што ќе се користат во цитозолот, на пример метаболички ензими или структурни протеини на клетката.
2. Рибозомите се врзани за ендоплазматски ретикулум груб (груб RE)
Рибозомите прикачени на грубиот ER обично произведуваат протеини кои ќе се излачат надвор од клетката, вметнати во клеточна мембранаили се испраќаат до специфични органели како што се лизозомите. Рибозомите се прикачуваат бидејќи грубиот ER има рецептори кои комуницираат со рибозомите кога полипептидниот ланец што се произведува има специфичен сигнал (сигнален пептид).
Дополнително, органелите како што се митохондриите и хлоропластите поседуваат и свои рибозоми, кои се послични на прокариотските рибозоми (70S). Ова ја поддржува теоријата за ендосимбиоза, која тврди дека митохондриите и хлоропластите потекнуваат од прокариотски организми кои живееле симбиотски во клетките на еукариотските предци.
Компоненти на рибозомот: рРНК и протеин
Рибозомите се составени од две главни компоненти:
– Рибозомална РНК (rRNA): Ова е доминантна форма на РНК и ја формира рамката и каталитичкиот центар на рибозомот. rRNA е одговорна за катализирање на формирањето на пептидни врски (активност на пептидил трансфераза).
– Рибозомални протеини: функција за стабилизирање на структурата на rRNA, помош при составување на подединици и интеракција со фактори на транслација.
Комбинацијата на рРНК и протеини формира прецизна тродимензионална структура, овозможувајќи им на рибозомите да работат брзо и прецизно.
Функционални места во рибозомите
Кога рибозомот активно се транслира, постојат три главни места кои се многу важни, особено на големата под-единица:
1. Место А (Аминоацилно место)
Влезна точка за tRNA која носи аминокиселини според кодонот на mRNA.
2. P место (пептидил место)
Локацијата на tRNA што го носи растечкиот полипептиден ланец.
3. Локација Е (Излезна локација)
Местото каде што излегува tRNA што ослободила аминокиселини.
Движењето на tRNA од A до P, а потоа и до E се случува додека рибозомот ја „чита“ mRNA три бази истовремено (кодон по кодон).
Функција на рибозомите во синтезата на протеини
Примарната функција на рибозомите е транслација, која ја транслира нуклеотидната секвенца во иРНК во аминокиселинска секвенца. Транслацијата генерално е поделена во три фази:
1. Иницијација
Во оваа фаза, малата подгрупа на рибозомот се прикачува на иРНК и го бара стартниот кодон (обично AUG). Иницијаторската tРНК што го носи метионинот исто така се приклучува. Откако стартниот кодон ќе биде на своето место, големите подгрупи се составуваат за да формираат активен рибозом.
2. Издолжување
Рибозомот се движи по должината на иРНК, продолжувајќи го полипептидниот ланец. tРНК што ја носи аминокиселината влегува во местото А, каде што потоа се прикачува на ланецот во местото P. Потоа рибозомот поместува еден кодон, отстранувајќи ја tРНК и правејќи место за следната tРНК.
3. Прекинување
Кога рибозомот ќе наиде на стоп кодон (UAA, UAG или UGA), нема соодветна tRNA за тој кодон. Наместо тоа, влегува терминациски фактор и го активира ослободувањето на полипептидниот ланец. Потоа рибозомот се дисоцира на две подединици и е подготвен за повторна употреба.
Рибозоми како цел на антибиотици
Прокариотските рибозоми се разликуваат структурно од еукариотските рибозоми. Оваа разлика се користи во медицината бидејќи некои антибиотици можат да ги инхибираат бактериските рибозоми без значително да ги оштетат човечките рибозоми. На пример:
– Тетрациклинот го инхибира влегувањето на tRNA во А-местото.
Хлорамфениколот ја инхибира активноста на пептидил трансферазата.
– Стрептомицинот може да предизвика погрешно читање на иРНК.
Сепак, употребата на антибиотици мора да биде соодветна бидејќи бактериите можат да развијат отпорност преку мутација или други одбранбени механизми.
Заклучок
Рибозомите се витални органели кои функционираат како место за синтеза на протеини. Структурата на рибозомот се состои од две подединици, голема и мала, а главните компоненти се rRNA и рибозомските протеини. Рибозомите имаат места A, P и E, кои обезбедуваат процесот на транслација да биде уреден и точен. Освен што играат клучна улога во производството на протеини за клеточните потреби , рибозомите се исто така цел на разни антибиотици поради разликите помеѓу прокариотските и еукариотските рибозоми. Со разбирање на структурата и функцијата на рибозомите, можеме да видиме колку се сложени и координирани фундаменталните процеси што го одржуваат животот.
