Schematické znázornění struktury ribozomů. Struktura ribozomů

Ribozom- nejdůležitější nemembránová organela živé buňky, kulovitého nebo mírně elipsoidního tvaru, o průměru 100-200 angstromů, skládající se z velkých a malých podjednotek. Ribozomy slouží k biosyntéze proteinu z aminokyselin v předem určeném templátu na základě genetické informace poskytované messengerovou RNA nebo mRNA. Tento proces se nazývá překlad.

V eukaryotických buňkách jsou ribozomy umístěny na membránách endoplazmatického retikula, i když mohou být v cytoplazmě lokalizovány i v nepřipojené formě. S jednou molekulou mRNA je často spojeno několik ribozomů; tato struktura se nazývá polyribozom. Syntéza ribozomů u eukaryot probíhá ve speciální intranukleární struktuře - jadérku.

Ribozomy jsou nukleoprotein, ve kterém je poměr RNA/protein 1:1 u vyšších zvířat a 60-65:35-40 u bakterií. Ribozomální RNA tvoří asi 70 % celkové RNA v buňce. Eukaryotické ribozomy obsahují čtyři molekuly rRNA, z nichž 18S, 5,8S a 28S rRNA je syntetizováno v jadérku RNA polymerázou I jako jediný prekurzor (45S), který je následně modifikován a štěpen. 5S rRNA je syntetizována RNA polymerázou III v jiné části genomu a nevyžaduje další úpravy. Téměř všechna rRNA je ve formě hořečnaté soli, která je nezbytná pro udržení struktury; Když jsou ionty hořčíku odstraněny, ribozom podléhá disociaci na podjednotky.

Sedimentační konstanta (rychlost sedimentace v ultracentrifuze) ribozomů v eukaryotických buňkách je 80S (velké a malé podjednotky 60S a 40S), v bakteriálních buňkách (stejně jako mitochondrie a plastidy) - 70S (velké a malé podjednotky 50S a 30S , respektive).

Translace je syntéza proteinu ribozomem na základě informace zaznamenané v messenger RNA (mRNA). mRNA se váže na malou podjednotku ribozomu, když 3" konec 16S ribozomální RNA rozpoznává komplementární Shine-Dalgarnovu sekvenci umístěnou na 5" konci mRNA (u prokaryot), stejně jako umístění startovacího kodonu (obvykle AUG) mRNA na malé podjednotce. U eukaryot je malá ribozomální podjednotka také vázána čepičkou na konci mRNA. K asociaci malých a velkých podjednotek dochází za navázání formylmethionyl-tRNA (fMET-tRNA) a za účasti iniciačních faktorů (IF1, IF2 a IF3 u prokaryot; jejich analogy a další faktory se podílejí na iniciaci translace v eukaryotických ribozomech). K rozpoznání antikodonů (v tRNA) tedy dochází na malé podjednotce.

Po asociaci se fMET-tRNA nachází v P- (peptidyl-) místě katalytického (peptidyl-transferázového) centra ribozomu. Další tRNA, nesoucí aminokyselinu na 3" konci a komplementární k druhému kodonu na mRNA, je umístěna pomocí EF-Tu faktoru do A- (aminoacyl-) místa katalytického centra ribozomu. Poté se vytvoří peptidová vazba mezi formylmethioninem (navázaný na tRNA umístěnou v P-místě) a aminokyselinou přivedenou tRNA umístěnou v místě A. Mechanismus katalýzy tvorby peptidové vazby v peptidyltransferáze V současné době existuje několik hypotéz, které vysvětlují podrobnosti tohoto procesu: 1. Optimální umístění substrátů (indukované přizpůsobení), 2. Vyloučení z aktivního centra vody, které může přerušit tvorbu peptidového řetězce hydrolýzou, 3. Účast nukleotidů rRNA (jako A2450 a A2451) na přenosu protonů, 4. Účast 2"-hydroxylové skupiny 3"-terminálního nukleotidu tRNA (A76) na přenosu protonů. Vysoká účinnost katalýzy je dosaženo interakcí těchto faktorů.

Otázka č. 49. Vzdělávání a role ribozomů v buňce.

Ribozomy- cytoplazmatické organely, na kterých dochází k syntéze bílkovin. Ribozomy mohou fungovat pouze v kombinaci se dvěma dalšími typy RNA – transferovou RNA, která dodává aminokyseliny do budované molekuly proteinu, a messenger RNA, která slouží jako zdroj informací nezbytných pro sestavení dané sekvence aminokyselin.
Tím pádem, ribozom lze přirovnat k dílně na výrobu proteinových molekul.

Tvorba ribozomů v jadérkách. Geny odpovědné za syntézu ribozomální RNA se nacházejí v pěti párech chromozomů a jsou prezentovány ve formě mnoha kopií, což umožňuje současnou syntézu velkého množství ribozomální RNA nezbytné pro realizaci buněčných funkcí.

Zformováno ribozomy se hromadí v jadérkách – specializovaných strukturách jádra spojených s chromozomy. Pokud buňka syntetizuje hodně bílkovin, vytvoří se v ní velké množství ribozomální RNA, takže jadérka v této buňce jsou velká. Naopak v buňkách, které syntetizují málo bílkovin, nejsou jadérka ani vidět. Ribozomální RNA v jadérkách se váže na ribozomální proteiny za vzniku globulárních částic, což jsou jednotlivé podjednotky ribozomu. Tyto podjednotky jsou odděleny od jadérka, opouštějí jádro póry jaderné membrány a jsou distribuovány téměř po celé cytoplazmě. Jakmile jsou podjednotky v cytoplazmě, jsou sestaveny do zralého funkčního ribozomu. V jádře nejsou žádné zralé ribozomy, takže k syntéze proteinů dochází pouze v cytoplazmě buňky.

Role ribozomů: Slouží k biosyntéze proteinu z aminokyselin podle daného templátu na základě genetické informace poskytované messengerovou RNA neboli mRNA. Tento proces se nazývá překlad

Otázka 50: Morfologie jaderných struktur.

Stručný přehled základních procesů spojených se syntézou bílkovin, které jsou v zásadě stejné ve všech formách života, uvedený v kapitole 2, naznačuje zvláštní význam buněčného jádra. Jádro plní dvě skupiny obecných funkcí: jedna spojená se samotným ukládáním genetické informace, druhá s její realizací, zajišťující syntézu bílkovin. Do první skupiny patří procesy spojené s udržováním dědičné informace v podobě nezměněné struktury DNA. Tyto procesy jsou spojeny s přítomností tzv. reparačních enzymů, které eliminují spontánní poškození molekuly DNA (přerušení jednoho z řetězců DNA, součást radiačního poškození), čímž se zachovává struktura molekul DNA prakticky nezměněná po generace buněk. nebo organismy. Dále v jádře dochází k reprodukci nebo reduplikaci a separaci (segregaci) molekul DNA, což umožňuje dvěma buňkám přijímat přesně stejné objemy genetické informace, a to jak kvalitativně, tak kvantitativně. V jádře eukaryot probíhají procesy změny a rekombinace genetického materiálu, která je pozorována při meióze (cross over). A konečně, jádra se přímo podílejí na distribuci molekul DNA během buněčného dělení. Další skupinou buněčných procesů zajišťovaných činností jádra je tvorba vlastního aparátu pro syntézu bílkovin. Nejde jen o syntézu, transkripci, na molekulách DNA různých messenger RNA, ale také o transkripci všech typů transferových RNA a ribozomálních RNA. V jádrech eukaryotických buněk dochází k „zrání“ (zpracování, sestřih) primárních transkriptů. V jádře eukaryot také dochází k tvorbě ribozomálních podjednotek komplexací ribozomální RNA syntetizované v jadérku s ribozomálními proteiny, které jsou syntetizovány v cytoplazmě a přeneseny do jádra. Jádro tedy není jen rezervoárem genetického materiálu, ale také místem, kde se tento materiál rozmnožuje a funguje. Proto je ztráta nebo narušení některé z výše uvedených funkcí katastrofální pro buňku jako celek. Narušení opravných procesů tedy povede ke změně primární struktury DNA a automaticky ke změně struktury proteinů, což jistě ovlivní jejich specifickou aktivitu, která může jednoduše zaniknout nebo se změnit tak, že nebude zajišťovat buněčné funkce. , v důsledku čehož buňka odumírá. Poruchy v replikaci DNA povedou k zastavení reprodukce buněk nebo k objevení se buněk s neúplnou sadou genetické informace, což je pro buňky také fatální. Narušení distribuce genetického materiálu (molekuly DNA) během buněčného dělení povede ke stejnému výsledku. Ztráta v důsledku poškození jádra nebo v případě porušení jakýchkoli regulačních procesů při syntéze jakékoli formy RNA automaticky povede k zastavení syntézy proteinů v buňce nebo k jejímu hrubému porušení. To vše ukazuje na vedoucí význam jaderných struktur v procesech spojených se syntézou nukleových kyselin a proteinů - hlavních funkcí v životě buňky. Je však nutné ještě jednou zdůraznit, že fungování jádra jako systému pro ukládání a realizaci genetické informace je neoddělitelně spojeno s dalšími funkčními systémy buňky, které zajišťují fungování jádra speciálními proteiny, tzv. tok prekurzorů, energie atd.

Otázka 51. Úloha jaderných struktur v životě buňky

Do první skupiny patří procesy spojené s udržováním dědičné informace v podobě nezměněné struktury DNA. Tyto procesy jsou spojeny s přítomností tzv. reparačních enzymů, které eliminují spontánní poškození molekuly DNA (přerušení jednoho z řetězců DNA, součást radiačního poškození), čímž se zachovává struktura molekul DNA prakticky nezměněná po generace buněk. nebo organismy. Dále v jádře dochází k reprodukci nebo reduplikaci a separaci (segregaci) molekul DNA, což umožňuje dvěma buňkám přijímat přesně stejné objemy genetické informace, a to jak kvalitativně, tak kvantitativně. V jádře eukaryot probíhají procesy změny a rekombinace genetického materiálu, která je pozorována při meióze (cross over). A konečně, jádra se přímo podílejí na distribuci molekul DNA během buněčného dělení.

Další skupinou buněčných procesů zajišťovaných činností jádra je tvorba vlastního aparátu pro syntézu bílkovin. Nejde jen o syntézu, transkripci, na molekulách DNA různých messenger RNA, ale také o transkripci všech typů transferových RNA a ribozomálních RNA. V jádrech eukaryotických buněk dochází k „zrání“ (zpracování, sestřih) primárních transkriptů. V jádře eukaryot také dochází k tvorbě ribozomálních podjednotek komplexací ribozomální RNA syntetizované v jadérku s ribozomálními proteiny, které jsou syntetizovány v cytoplazmě a přeneseny do jádra. Jádro tedy není jen rezervoárem genetického materiálu, ale také místem, kde se tento materiál rozmnožuje a funguje. Proto je ztráta nebo narušení některé z výše uvedených funkcí katastrofální pro buňku jako celek. Narušení opravných procesů tedy povede ke změně primární struktury DNA a automaticky ke změně struktury proteinů, což jistě ovlivní jejich specifickou aktivitu, která může jednoduše zaniknout nebo se změnit tak, že nebude zajišťovat buněčné funkce. , v důsledku čehož buňka odumírá. Poruchy v replikaci DNA povedou k zastavení reprodukce buněk nebo k objevení se buněk s neúplnou sadou genetické informace, což je pro buňky také fatální. Narušení distribuce genetického materiálu (molekuly DNA) během buněčného dělení povede ke stejnému výsledku. Ztráta v důsledku poškození jádra nebo v případě porušení jakýchkoli regulačních procesů při syntéze jakékoli formy RNA automaticky povede k zastavení syntézy proteinů v buňce nebo k jejímu hrubému porušení.

To vše ukazuje na vedoucí význam jaderných struktur v procesech spojených se syntézou nukleových kyselin a proteinů - hlavních funkcí v životě buňky.

Je však nutné ještě jednou zdůraznit, že fungování jádra jako systému pro ukládání a realizaci genetické informace je neoddělitelně spojeno s dalšími funkčními systémy buňky, které zajišťují fungování jádra speciálními proteiny, tzv. tok prekurzorů, energie atd.

Otázka 52. Struktura jadérka. Jádro je zdrojem ribozomů. Struktura ribozomů. Nukleolární amplifikace.

Uvnitř interfázních jader jsou jak při vitálních pozorováních, tak na fixovaných a obarvených preparátech viditelná malá, obvykle kulovitá tělíska - jadérka. V živých buňkách vystupují na pozadí difúzní organizace chromatinu. Nukleoly jsou nejhustší struktury v buňce. Nukleoly se nacházejí téměř ve všech jádrech eukaryotických buněk. To ukazuje na povinnou přítomnost této složky v buněčném jádře.

V buněčném cyklu je jadérko přítomno v celé interfázi: v profázi, když jsou chromozomy zhuštěny během mitózy, postupně mizí a chybí v meta- a anafázi a znovu se objevuje uprostřed telofáze, aby přetrvával až do další mitózy nebo až do smrti buňky.

Nukleoly byly konceptualizovány jako strukturální vyjádření chromozomální aktivity. Nukleoly obsahují RNA, jejich „bazofilie“, jejich afinita k bazickým barvivům, se vyjasnila díky kyselé povaze RNA. Podle cytochemických a biochemických studií je hlavní složkou jadérka bílkovina: tvoří až 70–80 % sušiny. Takový vysoký obsah bílkovin určuje vysokou hustotu jadérek. Kromě proteinu byly v jadérku nalezeny nukleové kyseliny: RNA (5-14 %) a DNA (2-12 %).

Ribozom je základní buněčný stroj pro syntézu jakýchkoli buněčných proteinů. Všechny jsou v buňce budovány stejným způsobem, mají stejné molekulární složení, plní stejnou funkci – syntézu bílkovin – lze je proto považovat i za buněčné organely. Na rozdíl od ostatních organel cytoplazmy (plastidy, mitochondrie, buněčné centrum, membránový vakuolární systém atd.) jsou v buňce zastoupeny v obrovském počtu: za buněčný cyklus jich vzniká 1 x 10 7. Proto většinu buněčné RNA tvoří ribozomální RNA. Ribozomální RNA je relativně stabilní a ribozomy mohou existovat v buňkách tkáňové kultury po několik buněčných cyklů. V jaterních buňkách je poločas ribozomů 50-120 hodin.

Ribozomy jsou komplexní ribonukleoproteinové částice, které zahrnují mnoho molekul jednotlivých (neopakujících se) proteinů a několik molekul RNA Ribozomy prokaryot a eukaryot se liší velikostí a molekulárními charakteristikami, i když mají společné principy organizace a fungování. Struktura ribozomů byla dosud zcela dešifrována pomocí rentgenové difrakční analýzy s vysokým rozlišením.

Amplifikovaná nukleoli - rRNA geny jsou nadměrně replikovány. V tomto případě dochází k dodatečné replikaci genů rRNA, aby byla zajištěna produkce velkého počtu ribozomů. V důsledku takovéto nadměrné syntézy genů rRNA se jejich kopie mohou stát volnými, extrachromozomálními. Tyto extrachromozomální kopie genů rRNA mohou fungovat nezávisle, což má za následek množství volných dalších jadérek, které však již nejsou strukturálně spojeny s chromozomy tvořícími jadérko. Tento jev se nazývá amplifikace genu rRNA. podrobně studováno na rostoucích oocytech obojživelníků.
U X. laevis dochází v profázi I k amplifikaci rDNA. V tomto případě je množství amplifikované rDNA (nebo rRNA genů) 3000krát větší než
na haploidní množství rDNA a odpovídá 1,5x106 rRNA genů. Tyto nadpočetné extrachromozomální kopie tvoří stovky dalších jadérek v rostoucích oocytech. V průměru existuje několik stovek nebo tisíc rRNA genů na další jadérko.
Amplifikovaná jadérka se také nacházejí v hmyzích oocytech. U kroužkovaného brouka bylo v oocytech nalezeno 3x106 extrachromozomálních kopií genů rRNA.
Po období zrání oocytu, během jeho dvou po sobě následujících dělení, nejsou jadérka zahrnuta do mitotických chromozomů, jsou oddělena od nových jader a degradují.
U Tetrachymena pyriformis má haploidní genom mikronukleu jediný gen rRNA. V makronukleu je ~200 kopií.
U kvasinek jsou extrachromozomální kopie genů rRNA cyklická DNA 1 ~ 3 µm, s jedním genem rRNA.

Otázka 53. Jádrem je systém pro uchovávání, reprodukci a implementaci genetického materiálu.

Tvar jádra je kulovitý, elipsoidní, méně často laločnatý, fazolovitý apod. Průměr jádra bývá od 3 do 10 mikronů.

Jádro je od cytoplazmy ohraničeno dvěma membránami (každá z nich má typickou strukturu). Mezi membránami je úzká mezera vyplněná polotekutou látkou. V některých místech membrány vzájemně splývají a vytvářejí póry (3), kterými dochází k výměně látek mezi jádrem a cytoplazmou. Vnější jaderná (1) membrána na straně přivrácené k cytoplazmě je pokryta ribozomy, které jí dodávají drsnost, vnitřní (2) membrána je hladká. Jaderné membrány jsou součástí membránového systému buňky: výrůstky vnější jaderné membrány se připojují ke kanálům endoplazmatického retikula a tvoří jeden systém komunikačních kanálů.

Karyoplazma (jaderná šťáva, nukleoplazma) je vnitřní obsah jádra, ve kterém se nachází chromatin a jedno nebo více jadérek. Jaderná míza obsahuje různé proteiny (včetně jaderných enzymů) a volné nukleotidy.

Nukleolus (4) je kulaté, husté těleso ponořené do jaderné šťávy. Počet jadérek závisí na funkčním stavu jádra a pohybuje se od 1 do 7 nebo více. Nukleoly se nacházejí pouze v nedělících se jádrech, během mitózy mizí. Jadérko se tvoří na určitých úsecích chromozomů, které nesou informace o struktuře rRNA. Takové oblasti se nazývají nukleolární organizátor a obsahují četné kopie genů kódujících rRNA. Ribozomální podjednotky se tvoří z rRNA a proteinů pocházejících z cytoplazmy. Nukleolus je tedy souborem rRNA a ribozomálních podjednotek v různých fázích jejich tvorby

Studium základních procesů, které podporují existenci organického života, se provádí různými směry. Lví podíl výzkumu připadá na molekulární biologii a mikrobiologii. Jak je již zřejmé, zdraví a život mnohobuněčných komplexních organismů do značné míry závisí na operacích, které probíhají uvnitř buněk. Studium intracelulárních metamorfóz je pracný úkol, protože buňka mnohobuněčného eukaryota nemůže žít život odděleného organismu. Život eukaryot je studován mimo jiné na základě poznatků o prvokech a bakteriích. Ribozomy nejjednodušších bakterií jsou tedy strukturou a funkcí velmi podobné jaderným buňkám.

Studiem ribozomů v bakteriích člověk získává nejen důležité znalosti o složitém procesu syntézy proteinů z aminokyselin v organické buňce, ale získává také nástroje v boji proti mnoha nemocem. Právě ribozomální nukleoproteiny bakterií poskytují informace o mechanismech působení antibiotik na patogenní mikroorganismy (viry, bakterie atd.).

V bakteriální buňce ribozom funguje jako formátor proteinových molekul. Jeho struktura určuje složitý proces biosyntézy.

Podstata práce nukleoproteinu spočívá v tom, že s jeho pomocí se na bázi messenger RNA pomocí transferové RNA vyrábějí komplexní polypeptidové sloučeniny, bez kterých bakteriální buňka nemůže dále existovat.

Messenger a transferová RNA nejsou součástí ribozomu, ale jsou obsaženy v cytoplazmě bakteriální buňky.

Na syntéze proteinů se tedy podílejí tři buněčné struktury:

matice;
transfer RNA;
ribozom.

Studijní metody

Moderní biologické laboratoře mají dostatek příležitostí pro studium buněk a jejich organel.

Ve srovnání s ribozomy eukaryot jsou tyto organely u prokaryot velmi malé. I když v jiných ohledech jsou tyto složky buněk a bakterií a eukaryot velmi podobné. Skládají se také ze dvou podčástic a samotný proces syntézy proteinů má spoustu podobných mechanismů.

Vzhledem k tomu, že ribozomální nukleoproteiny představují pro člověka jednu z nejzajímavějších strukturních jednotek buňky, dnes existuje dostatek metod pro identifikaci vzorců struktury a fungování této organely.

Jednou z nejpoužívanějších metod pro identifikaci nukleoproteinů v bakteriích je ribozomální profilování.

Tato metoda se provádí následovně:

Zničení bakteriální buňky mechanickým působením na ni. Chemické reakce v tomto případě zkreslují obraz.
Zničení molekul RNA, které nejsou součástí ribozomu.
Odstranění všech polypeptidových zbytků z těch produktů, které byly získány v důsledku destrukce.
Reverzní konverze RNA na DNA.
Čtení aminokyselinových sekvencí.

Samotné sekvenování lze realizovat několika způsoby, zejména dvěma nejběžnějšími.

Edmanova metoda

Jeden z prvních vyvinutých. Podstatou této metody je, že se na peptid (protein) působí určitými činidly, což má za následek eliminaci aminokyseliny, která tvoří protein.

Sangerova metoda

Nejmodernější metoda. Na základě použití syntetického oligonukleotidu (oligonukleotidy se skládají z více než dvou nukleových kyselin).

Použitá metoda umožňuje identifikovat všechny, i ty nejmenší úseky RNA, která je studována. Získáním úplných informací o aminokyselinách jsou výzkumníci schopni rekonstruovat nejdůležitější provozní aspekty biosyntézy.

Tato informace má velký význam při studiu reakce bakterií na antibiotika.

Struktura

V tuto chvíli má věda k dispozici přesvědčivé množství empiricky ověřených informací o struktuře ribozomů u bakterií a eukaryot.

Jedná se o makromolekulární komplex, který se skládá ze dvou subčástic různých velikostí:

malá podčástice;
velká podčástice.

Malý ribozom se skládá z jedné ribozomální RNA a tří desítek různých proteinů. Hlavní funkcí malé podjednotky je vázat nukleoprotein na messenger RNA (mRNA).

Během celého procesu iniciace a elongace (přichycení monomerů k řetězci makromolekul) malá subčástice drží mRNA. Navíc zajišťuje průchod matrice nukleoproteoidem.

Malá subčástice tedy plní genetickou funkci dekódování informace.

Velká subčástice obsahuje 3 ribozomální RNA a asi 50 proteinových sloučenin. Velká subčástice nepřichází do kontaktu s matricí, je zodpovědná za výskyt chemických procesů v nukleoproteinech při tvorbě polypeptidových vazeb v translatovaném polypeptidu.

Proces vysílání

Proces syntézy proteinů (u bakterií i eukaryot) má následující cyklus:

zahájení;
prodloužení;
ukončení.

Zahájení

Iniciace začíná, když se messenger RNA připojí k malé ribozomální podjednotce.

Pokud ribozomální makromolekula rozpozná třípísmenný kodon, který je na mRNA, přidá se antikodon tRNA.

Prodloužení

Přidání aminokyselin, které přináší tRNA a pohyb ribozomu po matrici s uvolněním molekuly tRNA.

Pohyb podél mRNA pokračuje, dokud nedosáhne stop kodonu, který je přítomen ve všech templátech.

Ukončení

Nově vytvořený protein, který se skládá z translatovaných aminokyselin, se oddělí.

V některých případech je dokončení translace nově vytvořeného proteinu doprovázeno rozpadem (disociací) ribozomu.

Rozdíly v syntéze proteinů v eukaryotických buňkách

Navzdory skutečnosti, že eukaryotické ribozomy se skládají ze stejných strukturních částí jako v bakteriálních buňkách, syntéza eukaryotických polypeptidů má své vlastní charakteristiky:

Rozdíly v iniciačním mechanismu (rozpoznání kodonů a selekce antikodonů).
Rozdíly ve fázi ukončení. U eukaryot se v některých případech po dokončení syntézy proteinů a vytvoření nové molekuly tato molekula neoddělí, ale začne znovu iniciovat.

Název parametru	Význam
Téma článku:	Ribozomy
Rubrika (tematická kategorie)	Vzdělání

Struktura ribozomu: 1 - velká podjednotka; 2 - malá podjednotka.

Ribozomy- nemembránové organely, průměr přibližně 20 nm. Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek – velké a malé, na které se mohou disociovat. Chemické složení ribozomů tvoří proteiny a rRNA. Molekuly rRNA tvoří 50–63 % hmotnosti ribozomu a tvoří jeho strukturní strukturu. Existují dva typy ribozomů: 1) eukaryotické (se sedimentačními konstantami pro celý ribozom - 80S, malá podjednotka - 40S, velká - 60S) a 2) prokaryotické (70S, 30S, 50S, v tomto pořadí).

Ribozomy eukaryotického typu obsahují 4 molekuly rRNA a asi 100 molekul proteinu, zatímco prokaryotický typ obsahuje 3 molekuly rRNA a asi 55 molekul proteinu. Během biosyntézy proteinů mohou ribozomy „pracovat“ jednotlivě nebo se spojovat do komplexů - polyribozomy (polysomy). V takových komplexech jsou navzájem spojeny jednou molekulou mRNA. Prokaryotické buňky mají pouze ribozomy typu 70S. Eukaryotické buňky mají jak ribozomy typu 80S (hrubé membrány EPS, cytoplazma), tak ribozomy typu 70S (mitochondrie, chloroplasty).

V jadérku se tvoří eukaryotické ribozomální podjednotky. Ke spojení podjednotek do celého ribozomu dochází zpravidla v cytoplazmě při biosyntéze proteinů.

Funkce ribozomů: sestavení polypeptidového řetězce (syntéza bílkovin).

Ribozomy - pojem a typy. Klasifikace a vlastnosti kategorie "Ribozomy" 2017, 2018.

- Disociace ribozomu je nezbytným předpokladem pro iniciaci.

Existují dva způsoby, jak rozpoznat iniciační kodon Terminální iniciace (charakteristické pro eukaryota) je proces, při kterém se ribozom přesně naváže na upravený (cap) 5' konec mRNA a pohybuje se po něm, dokud nedetekuje... .

- Ribozomy.

Ribozomy se skládají ze dvou podjednotek nestejné velikosti – velké a malé, na které se mohou disociovat. Ribozomy obsahují proteiny a ribozomální RNA (rRNA). Podle umístění v buňce se rozlišují volné ribozomy - ribozomy umístěné v... .

- Ribozomy, lysozomy, Golgiho aparát, jejich struktura a funkce.

Ribozom je kulatá ribonukleoproteinová částice o průměru 20-30 nm. Skládá se z malých a velkých podjednotek, k jejichž kombinaci dochází v přítomnosti messenger RNA (mRNA). Jedna molekula mRNA obvykle spojuje několik ribozomů jako vlákno... .

- RIBOZOMY

Vakuoly a sférozomy rostlinných buněk Sekreční váčky a granule Tento typ jednomembránových organel je spojen s exocytózou – syntézou a uvolňováním látek z buňky. Existují dva typy exocytózy: sekrece a vylučování.... .

- Ribozomy

Nucleolus Nucleolus je nápadná kulatá struktura umístěná uvnitř jádra. Toto je místo tvorby ribozomů. Jádro může mít jedno nebo více jadérek. Intenzivně se barví, protože obsahuje velké množství DNA a RNA. Jádro obsahuje... .

- Nemembránové buněčné organely: ribozomy, pohybové organely, buněčné centrum

Ribozomy jsou nemembránové buněčné organely, jejichž funkcí je biosyntéza proteinů. Každý ribozom se skládá ze dvou podjednotek – velké a malé, postavené z ribozomální RNA a proteinů. Hmotnost ribozomální RNA v ribozomu je větší - jsou z ní vybudovány kostry velkého...

- Tyč je rozdělena na vnější a vnitřní segmenty. Vnější segment se skládá z disků. Vnitřní segment má jádro, mitochondrie, ribozomy, lamelární komplex atd.

Co do množství převažují pruty (120-130 milionů). Vrstva fotoreceptorových neuronů je nejširší, obsahuje fotoreceptorové buňky - to jsou primární smyslové buňky, mají axon, který se napojuje na dendrity asociativních neuronů a periferní výběžek... .

Kompletní fungující ribozom se skládá ze dvou nestejných podjednotek, které lze snadno reverzibilně disociovat na velkou a malou podjednotku. Velikost kompletního prokaryotického ribozomu je 20 x 17 x 17 nm, eukaryotického - 25 x 20 x 20. Kompletní prokaryotický ribozom má sedimentační koeficient 70S a disociuje se na dvě podjednotky: 50S a 30S. Kompletní eukaryotický ribozom, ribozom 80S, se disociuje na podjednotky 60S a 40S. Tvar a detailní obrys ribozomů z různých organismů a buněk, včetně prokaryotických i eukaryotických, jsou si nápadně podobné, i když se v řadě detailů liší. Malá ribozomální podjednotka je tyčinkovitého tvaru s několika malými výběžky (viz obr. 81), její délka je asi 23 nm a šířka 12 nm. Velká podjednotka vypadá jako polokoule se třemi vyčnívajícími výčnělky. Když je spojena do kompletního ribozomu 70S, malá subčástice spočívá jedním koncem na jednom z výčnělků částice 50S a druhým v její drážce. Malé podjednotky obsahují jednu molekulu RNA a velké podjednotky jich obsahují několik: u prokaryot - dvě a u eukaryot - 3 molekuly. Charakteristiky molekulárního složení ribozomů jsou uvedeny v tabulce 9.

Tabulka 9. Molekulární charakteristiky ribozomů

Eukaryotický ribozom tedy zahrnuje čtyři molekuly RNA různé délky: 28S RNA obsahuje 5000 nukleotidů, 18SRNA – 2000, 5,8S RNA – 160, 5SRNA – 120. Ribozomální RNA mají složitou sekundární a terciární strukturu, tvořící komplexní smyčky a vlasové čepy oblastí, což vede k samosbalování, samoorganizaci těchto molekul do těla složitého tvaru. Například samotná molekula 18S RNA za fyziologických iontových podmínek tvoří tyčinkovitou částici, která určuje tvar malé ribozomální podjednotky.

Pod vlivem nízkých iontových sil, zejména při odstraňování iontů hořčíku, se mohou husté ribozomální podjednotky rozvinout do volných ribonukleoproteinových řetězců, kde lze pozorovat shluky jednotlivých proteinů, ale neexistují žádné pravidelné struktury, jako jsou nukleozomy, protože neexistují žádné skupiny podobných proteinů: v ribozomu je všech 80 proteinů odlišných.

Aby se ribozomy vytvořily, je nezbytná přítomnost čtyř typů ribozomální RNA v ekvimolárních poměrech a přítomnost všech ribozomálních proteinů. K sestavení ribozomů může dojít spontánně in vitro, pokud jsou proteiny postupně přidávány k RNA v určité sekvenci.

Biosyntéza ribozomů proto vyžaduje syntézu mnoha speciálních ribozomálních proteinů a 4 typů ribozomální RNA. Kde je tato RNA syntetizována, na kolika genech, kde jsou tyto geny lokalizovány, jak jsou organizovány v DNA chromozomů – všechny tyto otázky byly v posledních desetiletích úspěšně vyřešeny studiem struktury a funkce jadérek.

Struktura a funkce ribozomů jsou nezbytné, aby je znal každý moderní člověk. Fungování buňky v živém organismu je složitý proces, který pokračuje po celý život organismu.

Ribozomy jsou buněčné organely, které se účastní složitého buněčného mechanismu překládání genetického kódu do řetězců aminokyselin. Dlouhé řetězce aminokyselin jsou spojeny dohromady a tvoří proteiny, které plní různé funkce. Schéma struktury ribozomu je znázorněno na obrázku níže.

Jakou funkci plní ribozomy?

Účelem popsané organely v jakékoli buňce je provádět syntézu proteinů. Proteiny jsou využívány téměř všemi buňkami:

jako katalyzátory - urychlují reakční dobu;
jako vlákna - zajišťují stabilitu buněk;
mnoho proteinů má individuální úkoly.

Hlavním úložištěm informací v buňkách je molekula deoxyribonukleové kyseliny (DNA). Speciální enzym, RNA polymeráza, se váže na molekulu DNA a vytváří „zrcadlovou kopii“ – templátovou ribonukleovou kyselinu (mRNA), která se volně pohybuje z jádra do cytoplazmy buňky.

Řetězec ribonukleové kyseliny je zpracován po výstupu z jádra; oblasti RNA, které nekódují proteiny, jsou odstraněny; mRNA se používá pro další syntézu proteinů.

Každá mRNA se skládá ze 4 různých nukleových kyselin, jejichž triplety tvoří kodony. Každý kodon specifikuje specifickou aminokyselinu. V těle všech živých tvorů na Zemi se nachází 20 aminokyselin. Kodony používané ke specifikaci aminokyselin jsou téměř univerzální.

Kodon, který spouští všechny proteiny, je „AUG“, sekvence nukleových bází:

adenin;
uracil;
guanin

Speciální molekula RNA dodává aminokyseliny pro syntézu - transfer RNA nebo tRNA. tRNA nesoucí odpovídající aminokyselinu se přiblíží k aktivnímu kodonu a asociuje se s ním. S proteinem ve výstavbě se vytvoří peptidová vazba nové aminokyseliny.

Kde se tvoří ribozomy?

Jednotlivé části organely se tvoří v jadérku. Tyto dvě podjednotky se spojí, aby zahájily chemický proces syntézy proteinů z řetězce mRNA. Ribozom působí jako katalyzátor, tvořící peptidové vazby mezi aminokyselinami. Použitá tRNA se uvolňuje zpět do cytosolu, kde se může později navázat na jinou aminokyselinu.

Organela dosáhne stop kodonu mRNA (UGA, UAG a UAA), čímž se zastaví proces syntézy. Speciální proteiny (terminační faktory) přeruší řetězec aminokyselin a oddělí jej od poslední tRNA - tvorba proteinu skončí.

Různé proteiny vyžadují určité modifikace a transport do specifických oblastí buňky, než mohou fungovat. Ribozom připojený k endoplazmatickému retikulu umístí nově vytvořený protein dovnitř, projde dalšími úpravami a bude správně složen. Další proteiny se tvoří přímo v cytosolu, kde působí jako katalyzátor různých reakcí.

Ribozomy vytvářejí proteiny, které buňky potřebují, tvoří asi 20 procent buněčného složení. V buňce je přibližně 10 000 různých proteinů, přibližně milion kopií každého z nich.

Ribozom se účinně a rychle účastní syntézy, přidává 3-5 aminokyselin do proteinového řetězce za sekundu. Krátké proteiny obsahující několik stovek aminokyselin lze syntetizovat během několika minut.

Složení a struktura ribozomů

Ribozomy mají podobnou strukturu v buňkách všech organismů na Zemi a jsou nepostradatelné při syntéze bílkovin. Na začátku evoluce různých forem života byl ribozom přijat jako univerzální prostředek pro převod RNA na proteiny. Tyto organely se v různých organismech mírně liší.

Popsané organely se skládají z velké a malé podjednotky umístěné kolem molekuly mRNA. Každá podjednotka je kombinací proteinů a RNA nazývaná ribozomální RNA (rRNA).

Délka rRNA v různých řetězcích je různá. rRNA je obklopena proteiny, které vytvářejí ribozom. rRNA drží mRNA a tRNA v organele a působí jako katalyzátor urychlující tvorbu peptidových vazeb mezi aminokyselinami.

Ribozomy se měří v jednotkách Svedberg, což je doba, za kterou se molekula usadí z roztoku v odstředivce. Čím vyšší číslo, tím větší molekula.

Rozdíly mezi prokaryotickými a eukaryotickými ribozomy jsou diskutovány v tabulce.

Ribozomy jsou zodpovědné za proces syntézy proteinů - motorické síly těla a jsou jednou z klíčových organel živé buňky, zastoupené v celé rozmanitosti živých bytostí na Zemi.