Σχηματική αναπαράσταση της δομής των ριβοσωμάτων. Δομή ριβοσωμάτων

Ριβόσωμα- το πιο σημαντικό μη μεμβρανικό οργανίδιο ενός ζωντανού κυττάρου, σφαιρικού ή ελαφρώς ελλειψοειδούς σχήματος, με διάμετρο 100-200 angstroms, που αποτελείται από μεγάλες και μικρές υπομονάδες. Τα ριβοσώματα χρησιμεύουν για τη βιοσύνθεση πρωτεΐνης από αμινοξέα σε ένα προκαθορισμένο πρότυπο που βασίζεται σε γενετικές πληροφορίες που παρέχονται από το αγγελιοφόρο RNA ή mRNA. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετάφραση.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, τα ριβοσώματα βρίσκονται στις μεμβράνες του ενδοπλασματικού δικτύου, αν και μπορούν επίσης να εντοπιστούν σε μη προσκολλημένη μορφή στο κυτταρόπλασμα. Συχνά πολλά ριβοσώματα συνδέονται με ένα μόριο mRNA· αυτή η δομή ονομάζεται πολυριβόσωμα. Η σύνθεση ριβοσωμάτων στους ευκαρυώτες συμβαίνει σε μια ειδική ενδοπυρηνική δομή - τον πυρήνα.

Τα ριβοσώματα είναι μια νουκλεοπρωτεΐνη, στην οποία η αναλογία RNA/πρωτεΐνη είναι 1:1 στα ανώτερα ζώα και 60-65:35-40 στα βακτήρια. Το ριβοσωμικό RNA αποτελεί περίπου το 70% του συνολικού RNA ενός κυττάρου. Τα ευκαρυωτικά ριβοσώματα περιέχουν τέσσερα μόρια rRNA, από τα οποία τα 18S, 5.8S και 28S rRNA συντίθενται στον πυρήνα από την RNA πολυμεράση Ι ως ένας απλός πρόδρομος (45S), ο οποίος στη συνέχεια τροποποιείται και κόβεται. Το 5S rRNA συντίθεται από την RNA πολυμεράση III σε άλλο τμήμα του γονιδιώματος και δεν απαιτεί πρόσθετες τροποποιήσεις. Σχεδόν όλο το rRNA έχει τη μορφή άλατος μαγνησίου, το οποίο είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της δομής. Όταν τα ιόντα μαγνησίου αφαιρούνται, το ριβόσωμα υφίσταται διάσταση σε υπομονάδες.

Η σταθερά καθίζησης (ρυθμός καθίζησης σε υπερφυγόκεντρο) των ριβοσωμάτων σε ευκαρυωτικά κύτταρα είναι 80S (μεγάλες και μικρές υπομονάδες 60S και 40S, αντίστοιχα), σε βακτηριακά κύτταρα (καθώς και μιτοχόνδρια και πλαστίδια) - 70S (μεγάλες και μικρές υπομονάδες 50S και 50S , αντίστοιχα).

Η μετάφραση είναι η σύνθεση μιας πρωτεΐνης από ένα ριβόσωμα που βασίζεται σε πληροφορίες που καταγράφονται στο αγγελιοφόρο RNA (mRNA). Το mRNA συνδέεται με τη μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος όταν το 3" άκρο του 16S ριβοσωμικού RNA αναγνωρίζει τη συμπληρωματική αλληλουχία Shine-Dalgarno που βρίσκεται στο άκρο 5" του mRNA (σε προκαρυώτες), καθώς και την τοποθέτηση του κωδικονίου έναρξης (συνήθως AUG) του mRNA στη μικρή υπομονάδα . Στους ευκαρυώτες, η μικρή ριβοσωμική υπομονάδα δεσμεύεται επίσης από ένα κάλυμμα στο τέλος του mRNA. Η σύνδεση των μικρών και μεγάλων υπομονάδων συμβαίνει με τη δέσμευση του φορμυλομεθειονυλ-tRNA (fMET-tRNA) και τη συμμετοχή παραγόντων έναρξης (IF1, IF2 και IF3 σε προκαρυωτικά· τα ανάλογα τους και πρόσθετοι παράγοντες εμπλέκονται στην έναρξη μετάφρασης σε ευκαρυωτικά ριβοσώματα). Έτσι, η αναγνώριση αντικωδικονίων (σε tRNA) λαμβάνει χώρα στη μικρή υπομονάδα.

Μετά τη σύνδεση, το fMET-tRNA βρίσκεται στη θέση P- (πεπτιδυλ-) του καταλυτικού κέντρου (πεπτιδυλ-τρανσφεράση) του ριβοσώματος. Το επόμενο tRNA, που φέρει ένα αμινοξύ στο άκρο 3" και συμπληρωματικό του δεύτερου κωδικονίου στο mRNA, τοποθετείται με τη βοήθεια του παράγοντα EF-Tu στη θέση Α- (αμινοακυλ-) του καταλυτικού κέντρου του ριβοσώματος. Στη συνέχεια, σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός μεταξύ της φορμυλομεθειονίνης (συνδεδεμένη με το tRNA που βρίσκεται στη θέση P) και του αμινοξέος που φέρεται από το tRNA που βρίσκεται στη θέση Α. Ο μηχανισμός κατάλυσης του σχηματισμού ενός πεπτιδικού δεσμού στην πεπτιδυλική τρανσφεράση Το κέντρο δεν είναι ακόμα εντελώς ξεκάθαρο.Προς το παρόν, υπάρχουν αρκετές υποθέσεις που εξηγούν τις λεπτομέρειες αυτής της διαδικασίας: 1. Βέλτιστη τοποθέτηση των υποστρωμάτων (επαγόμενη προσαρμογή), 2. Αποκλεισμός από το ενεργό κέντρο του νερού, που μπορεί να διακόψει το σχηματισμό η πεπτιδική αλυσίδα μέσω υδρόλυσης, 3. Συμμετοχή νουκλεοτιδίων rRNA (όπως Α2450 και Α2451) στη μεταφορά πρωτονίων, 4. Συμμετοχή της 2"-υδροξυλικής ομάδας του 3"-τερματικού νουκλεοτιδίου tRNA (Α76) στη μεταφορά πρωτονίων. Υψηλή απόδοση η κατάλυση επιτυγχάνεται με την αλληλεπίδραση αυτών των παραγόντων.

Ερώτηση Νο 49. Εκπαίδευση και ο ρόλος των ριβοσωμάτων στο κύτταρο.

Ριβοσώματα- κυτταροπλασματικά οργανίδια στα οποία λαμβάνει χώρα η πρωτεϊνοσύνθεση. Τα ριβοσώματα μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε συνδυασμό με δύο άλλους τύπους RNA - RNA μεταφοράς, το οποίο παρέχει αμινοξέα στο υπό κατασκευή μόριο πρωτεΐνης και αγγελιαφόρο RNA, το οποίο χρησιμεύει ως πηγή πληροφοριών που είναι απαραίτητες για τη συναρμολόγηση μιας δεδομένης αλληλουχίας αμινοξέων.
Ετσι, ριβόσωμαμπορεί να συγκριθεί με ένα εργαστήριο παραγωγής μορίων πρωτεΐνης.

Σχηματισμός ριβοσωμάτων στους πυρήνες. Τα γονίδια που είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση του ριβοσωμικού RNA βρίσκονται σε πέντε ζεύγη χρωμοσωμάτων και παρουσιάζονται με τη μορφή πολλών αντιγράφων, γεγονός που επιτρέπει την ταυτόχρονη σύνθεση μεγάλης ποσότητας ριβοσωμικού RNA που είναι απαραίτητο για την υλοποίηση κυτταρικών λειτουργιών.

Σχηματίστηκε ριβοσώματασυσσωρεύονται σε πυρήνες - εξειδικευμένες δομές του πυρήνα που σχετίζονται με τα χρωμοσώματα. Εάν ένα κύτταρο συνθέσει πολλή πρωτεΐνη, σχηματίζεται μεγάλη ποσότητα ριβοσωμικού RNA, άρα οι πυρήνες σε αυτό το κύτταρο είναι μεγάλοι. Αντίθετα, σε κύτταρα που συνθέτουν λίγη πρωτεΐνη, οι πυρήνες δεν φαίνονται καν. Το ριβοσωμικό RNA στους πυρήνες συνδέεται με ριβοσωματικές πρωτεΐνες για να σχηματίσει σφαιρικά σωματίδια, τα οποία είναι μεμονωμένες υπομονάδες του ριβοσώματος. Αυτές οι υπομονάδες διαχωρίζονται από τον πυρήνα, εξέρχονται από τον πυρήνα μέσω των πόρων της πυρηνικής μεμβράνης και κατανέμονται σε ολόκληρο σχεδόν το κυτταρόπλασμα. Μόλις εισέλθουν στο κυτταρόπλασμα, οι υπομονάδες συναρμολογούνται σε ένα ώριμο, λειτουργικό ριβόσωμα. Δεν υπάρχουν ώριμα ριβοσώματα στον πυρήνα, επομένως η πρωτεϊνοσύνθεση λαμβάνει χώρα μόνο στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.

Ρόλος των ριβοσωμάτων: Χρησιμεύουν στη βιοσύνθεση πρωτεΐνης από αμινοξέα σύμφωνα με ένα δεδομένο πρότυπο που βασίζεται σε γενετικές πληροφορίες που παρέχονται από το αγγελιοφόρο RNA ή mRNA. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται μετάφραση

Ερώτηση 50: Μορφολογία πυρηνικών δομών.

Η σύντομη επισκόπηση των βασικών διεργασιών που σχετίζονται με τη σύνθεση πρωτεϊνών, οι οποίες είναι βασικά ίδιες σε όλες τις μορφές ζωής, που δίνεται στο Κεφάλαιο 2, υποδεικνύει την ιδιαίτερη σημασία του πυρήνα του κυττάρου. Ο πυρήνας εκτελεί δύο ομάδες γενικών λειτουργιών: η μία σχετίζεται με την αποθήκευση της ίδιας της γενετικής πληροφορίας, η άλλη με την εφαρμογή της, διασφαλίζοντας την πρωτεϊνοσύνθεση. Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει διαδικασίες που σχετίζονται με τη διατήρηση κληρονομικών πληροφοριών με τη μορφή μιας αμετάβλητης δομής DNA. Αυτές οι διεργασίες συνδέονται με την παρουσία των λεγόμενων επισκευαστικών ενζύμων που εξαλείφουν την αυθόρμητη βλάβη στο μόριο του DNA (σπάσιμο μιας από τις αλυσίδες DNA, μέρος της βλάβης από ακτινοβολία), το οποίο διατηρεί τη δομή των μορίων DNA πρακτικά αμετάβλητη κατά τη διάρκεια γενεών κυττάρων ή οργανισμών. Περαιτέρω, στον πυρήνα, συμβαίνει αναπαραγωγή ή αναδιπλασιασμός και διαχωρισμός (διαχωρισμός) των μορίων DNA, γεγονός που καθιστά δυνατό δύο κύτταρα να λαμβάνουν ακριβώς τους ίδιους όγκους γενετικής πληροφορίας, τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά. Στον πυρήνα των ευκαρυωτών συμβαίνουν διεργασίες αλλαγής και ανασυνδυασμού του γενετικού υλικού, που παρατηρείται κατά τη διάρκεια της μείωσης (διασταύρωση). Τέλος, οι πυρήνες εμπλέκονται άμεσα στην κατανομή των μορίων του DNA κατά την κυτταρική διαίρεση. Μια άλλη ομάδα κυτταρικών διεργασιών που εξασφαλίζονται από τη δραστηριότητα του πυρήνα είναι η δημιουργία της δικής του συσκευής πρωτεϊνοσύνθεσης. Αυτό δεν είναι μόνο η σύνθεση, η μεταγραφή, σε μόρια DNA διαφόρων αγγελιαφόρων RNA, αλλά και η μεταγραφή όλων των τύπων RNA μεταφοράς και ριβοσωμικών RNA. Στους πυρήνες των ευκαρυωτικών κυττάρων, συμβαίνει η «ωρίμανση» (επεξεργασία, μάτισμα) των πρωτογενών μεταγραφών. Στον πυρήνα των ευκαρυωτών, ο σχηματισμός ριβοσωμικών υπομονάδων συμβαίνει επίσης με τη συμπλοκοποίηση του ριβοσωμικού RNA που συντίθεται στον πυρήνα με ριβοσωματικές πρωτεΐνες, οι οποίες συντίθενται στο κυτταρόπλασμα και μεταφέρονται στον πυρήνα. Έτσι, ο πυρήνας δεν είναι μόνο η δεξαμενή γενετικού υλικού, αλλά και ο τόπος όπου αυτό το υλικό αναπαράγεται και λειτουργεί. Επομένως, η απώλεια ή η διακοπή οποιασδήποτε από τις παραπάνω λειτουργίες είναι καταστροφική για το κύτταρο στο σύνολό του. Έτσι, η διαταραχή των διαδικασιών επιδιόρθωσης θα οδηγήσει σε αλλαγή της πρωτογενούς δομής του DNA και αυτόματα σε αλλαγή στη δομή των πρωτεϊνών, η οποία σίγουρα θα επηρεάσει τη συγκεκριμένη δραστηριότητά τους, η οποία μπορεί απλώς να εξαφανιστεί ή να αλλάξει έτσι ώστε να μην παρέχει κυτταρικές λειτουργίες , με αποτέλεσμα το κύτταρο να πεθαίνει. Οι διαταραχές στην αντιγραφή του DNA θα οδηγήσουν σε διακοπή της κυτταρικής αναπαραγωγής ή στην εμφάνιση κυττάρων με ελλιπές σύνολο γενετικών πληροφοριών, που είναι επίσης θανατηφόρο για τα κύτταρα. Μια διαταραχή στην κατανομή του γενετικού υλικού (μόρια DNA) κατά τη διαίρεση των κυττάρων θα οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσμα. Η απώλεια ως αποτέλεσμα βλάβης στον πυρήνα ή σε περίπτωση παραβίασης οποιωνδήποτε ρυθμιστικών διεργασιών στη σύνθεση οποιασδήποτε μορφής RNA θα οδηγήσει αυτόματα σε διακοπή της πρωτεϊνικής σύνθεσης στο κύτταρο ή σε σοβαρές παραβιάσεις του. Όλα αυτά δείχνουν την κορυφαία σημασία των πυρηνικών δομών σε διαδικασίες που σχετίζονται με τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών - των κύριων λειτουργών στη ζωή του κυττάρου. Ωστόσο, είναι απαραίτητο να τονιστεί για άλλη μια φορά ότι η λειτουργία του πυρήνα ως συστήματος αποθήκευσης και υλοποίησης γενετικών πληροφοριών συνδέεται, άρρηκτα συνδεδεμένη με άλλα λειτουργικά συστήματα του κυττάρου, τα οποία παρέχουν τη λειτουργία του πυρήνα με ειδικές πρωτεΐνες, ροή προδρόμων ουσιών, ενέργεια κ.λπ.

Ερώτηση 51. Ο ρόλος των πυρηνικών δομών στη ζωή των κυττάρων

Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει διαδικασίες που σχετίζονται με τη διατήρηση κληρονομικών πληροφοριών με τη μορφή μιας αμετάβλητης δομής DNA. Αυτές οι διεργασίες συνδέονται με την παρουσία των λεγόμενων επισκευαστικών ενζύμων που εξαλείφουν την αυθόρμητη βλάβη στο μόριο του DNA (σπάσιμο μιας από τις αλυσίδες DNA, μέρος της βλάβης από ακτινοβολία), το οποίο διατηρεί τη δομή των μορίων DNA πρακτικά αμετάβλητη κατά τη διάρκεια γενεών κυττάρων ή οργανισμών. Περαιτέρω, στον πυρήνα, συμβαίνει αναπαραγωγή ή αναδιπλασιασμός και διαχωρισμός (διαχωρισμός) των μορίων DNA, γεγονός που καθιστά δυνατό δύο κύτταρα να λαμβάνουν ακριβώς τους ίδιους όγκους γενετικής πληροφορίας, τόσο ποιοτικά όσο και ποσοτικά. Στον πυρήνα των ευκαρυωτών συμβαίνουν διεργασίες αλλαγής και ανασυνδυασμού του γενετικού υλικού, που παρατηρείται κατά τη διάρκεια της μείωσης (διασταύρωση). Τέλος, οι πυρήνες εμπλέκονται άμεσα στην κατανομή των μορίων του DNA κατά την κυτταρική διαίρεση.

Μια άλλη ομάδα κυτταρικών διεργασιών που εξασφαλίζονται από τη δραστηριότητα του πυρήνα είναι η δημιουργία της δικής του συσκευής πρωτεϊνοσύνθεσης. Αυτό δεν είναι μόνο η σύνθεση, η μεταγραφή, σε μόρια DNA διαφόρων αγγελιαφόρων RNA, αλλά και η μεταγραφή όλων των τύπων RNA μεταφοράς και ριβοσωμικών RNA. Στους πυρήνες των ευκαρυωτικών κυττάρων, συμβαίνει η «ωρίμανση» (επεξεργασία, μάτισμα) των πρωτογενών μεταγραφών. Στον πυρήνα των ευκαρυωτών, ο σχηματισμός ριβοσωμικών υπομονάδων συμβαίνει επίσης με τη συμπλοκοποίηση του ριβοσωμικού RNA που συντίθεται στον πυρήνα με ριβοσωματικές πρωτεΐνες, οι οποίες συντίθενται στο κυτταρόπλασμα και μεταφέρονται στον πυρήνα. Έτσι, ο πυρήνας δεν είναι μόνο η δεξαμενή γενετικού υλικού, αλλά και ο τόπος όπου αυτό το υλικό αναπαράγεται και λειτουργεί. Επομένως, η απώλεια ή η διακοπή οποιασδήποτε από τις παραπάνω λειτουργίες είναι καταστροφική για το κύτταρο στο σύνολό του. Έτσι, η διαταραχή των διαδικασιών επιδιόρθωσης θα οδηγήσει σε αλλαγή της πρωτογενούς δομής του DNA και αυτόματα σε αλλαγή στη δομή των πρωτεϊνών, η οποία σίγουρα θα επηρεάσει τη συγκεκριμένη δραστηριότητά τους, η οποία μπορεί απλώς να εξαφανιστεί ή να αλλάξει έτσι ώστε να μην παρέχει κυτταρικές λειτουργίες , με αποτέλεσμα το κύτταρο να πεθαίνει. Οι διαταραχές στην αντιγραφή του DNA θα οδηγήσουν σε διακοπή της κυτταρικής αναπαραγωγής ή στην εμφάνιση κυττάρων με ελλιπές σύνολο γενετικών πληροφοριών, που είναι επίσης θανατηφόρο για τα κύτταρα. Μια διαταραχή στην κατανομή του γενετικού υλικού (μόρια DNA) κατά τη διαίρεση των κυττάρων θα οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσμα. Η απώλεια ως αποτέλεσμα βλάβης στον πυρήνα ή σε περίπτωση παραβίασης οποιωνδήποτε ρυθμιστικών διεργασιών στη σύνθεση οποιασδήποτε μορφής RNA θα οδηγήσει αυτόματα σε διακοπή της πρωτεϊνικής σύνθεσης στο κύτταρο ή σε σοβαρές παραβιάσεις του.

Όλα αυτά δείχνουν την κορυφαία σημασία των πυρηνικών δομών σε διαδικασίες που σχετίζονται με τη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων και πρωτεϊνών - των κύριων λειτουργών στη ζωή του κυττάρου.

Ωστόσο, είναι απαραίτητο να τονιστεί για άλλη μια φορά ότι η λειτουργία του πυρήνα ως συστήματος αποθήκευσης και υλοποίησης γενετικών πληροφοριών συνδέεται, άρρηκτα συνδεδεμένη με άλλα λειτουργικά συστήματα του κυττάρου, τα οποία παρέχουν τη λειτουργία του πυρήνα με ειδικές πρωτεΐνες, ροή προδρόμων ουσιών, ενέργεια κ.λπ.

Ερώτηση 52. Δομή του πυρήνα. Ο πυρήνας είναι η πηγή των ριβοσωμάτων. Η δομή των ριβοσωμάτων. Πυρηνική ενίσχυση.

Μέσα στους μεσοφασικούς πυρήνες, τόσο κατά τις ζωτικές παρατηρήσεις όσο και σε σταθερά και χρωματισμένα παρασκευάσματα, είναι ορατά μικρά, συνήθως σφαιρικά σώματα - πυρήνες. Στα ζωντανά κύτταρα ξεχωρίζουν στο πλαίσιο της διάχυτης οργάνωσης της χρωματίνης. Οι πυρήνες είναι οι πιο πυκνές δομές στο κύτταρο. Πυρήνες βρίσκονται σχεδόν σε όλους τους πυρήνες των ευκαρυωτικών κυττάρων. Αυτό υποδηλώνει την υποχρεωτική παρουσία αυτού του συστατικού στον πυρήνα του κυττάρου.

Στον κυτταρικό κύκλο, ο πυρήνας είναι παρών σε όλη τη μεσόφαση: στην προφάση, καθώς τα χρωμοσώματα συμπιέζονται κατά τη μίτωση, εξαφανίζεται σταδιακά και απουσιάζει στη μετα- και ανάφαση και επανεμφανίζεται στη μέση της τελόφασης για να παραμείνει μέχρι την επόμενη μίτωση. , ή μέχρι τον κυτταρικό θάνατο.

Οι πυρήνες θεωρήθηκαν ως η δομική έκφραση της χρωμοσωμικής δραστηριότητας. Οι πυρήνες περιέχουν RNA, η «βασοφιλία» τους, η συγγένειά τους με τις βασικές βαφές, έχει γίνει σαφής λόγω της όξινης φύσης του RNA. Σύμφωνα με κυτταροχημικές και βιοχημικές μελέτες, το κύριο συστατικό του πυρήνα είναι η πρωτεΐνη: αντιπροσωπεύει έως και το 70-80% του ξηρού βάρους. Μια τέτοια υψηλή περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη καθορίζει την υψηλή πυκνότητα των πυρήνων. Εκτός από την πρωτεΐνη, στον πυρήνα βρέθηκαν νουκλεϊκά οξέα: RNA (5-14%) και DNA (2-12%).

Το ριβόσωμα είναι μια στοιχειώδης κυτταρική μηχανή για τη σύνθεση οποιωνδήποτε κυτταρικών πρωτεϊνών. Όλα είναι χτισμένα με τον ίδιο τρόπο στο κύτταρο, έχουν την ίδια μοριακή σύνθεση, επιτελούν την ίδια λειτουργία - πρωτεϊνοσύνθεση - επομένως μπορούν να θεωρηθούν και κυτταρικά οργανίδια. Σε αντίθεση με άλλα οργανίδια του κυτταροπλάσματος (πλαστίδια, μιτοχόνδρια, κυτταρικό κέντρο, κενοτοπικό σύστημα μεμβράνης κ.λπ.), αντιπροσωπεύονται σε ένα κύτταρο σε τεράστιο αριθμό: 1 x 10 7 από αυτά σχηματίζονται ανά κυτταρικό κύκλο. Επομένως, το μεγαλύτερο μέρος του κυτταρικού RNA είναι ριβοσωμικό RNA. Το ριβοσωμικό RNA είναι σχετικά σταθερό και τα ριβοσώματα μπορούν να υπάρχουν σε κύτταρα ιστοκαλλιέργειας για αρκετούς κυτταρικούς κύκλους. Στα ηπατικά κύτταρα, ο χρόνος ημιζωής των ριβοσωμάτων είναι 50-120 ώρες.

Τα ριβοσώματα είναι πολύπλοκα σωματίδια ριβονουκλεοπρωτεΐνης, τα οποία περιλαμβάνουν πολλά μόρια μεμονωμένων (μη επαναλαμβανόμενων) πρωτεϊνών και αρκετά μόρια RNA Τα ριβοσώματα προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών διαφέρουν ως προς το μέγεθος και τα μοριακά χαρακτηριστικά, αν και έχουν κοινές αρχές οργάνωσης και λειτουργίας. Μέχρι σήμερα, η δομή των ριβοσωμάτων έχει αποκρυπτογραφηθεί πλήρως χρησιμοποιώντας ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ υψηλής ευκρίνειας.

Τα γονίδια των ενισχυμένων πυρήνων - rRNA υπεραντιγράφονται. Σε αυτή την περίπτωση, λαμβάνει χώρα επιπλέον αντιγραφή των γονιδίων rRNA προκειμένου να εξασφαλιστεί η παραγωγή μεγάλου αριθμού ριβοσωμάτων. Ως αποτέλεσμα μιας τέτοιας υπερσύνθεσης των γονιδίων rRNA, τα αντίγραφά τους μπορούν να γίνουν ελεύθερα, εξωχρωμοσωμικά. Αυτά τα εξωχρωμοσωμικά αντίγραφα των γονιδίων rRNA μπορούν να λειτουργήσουν ανεξάρτητα, με αποτέλεσμα μια μάζα ελεύθερων επιπλέον πυρήνων, αλλά όχι πλέον δομικά συνδεδεμένα με τα χρωμοσώματα που σχηματίζουν πυρήνα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται ενίσχυση γονιδίου rRNA. μελέτησε λεπτομερώς τα αναπτυσσόμενα ωάρια αμφιβίων.
Στο X. laevis, η ενίσχυση rDNA λαμβάνει χώρα στην προφάση Ι. Σε αυτή την περίπτωση, η ποσότητα του ενισχυμένου rDNA (ή γονιδίων rRNA) γίνεται 3000 φορές μεγαλύτερη από αυτή
ανά απλοειδή ποσότητα rDNA και αντιστοιχεί σε 1,5x106 γονίδια rRNA. Αυτά τα υπεράριθμα εξωχρωμοσωμικά αντίγραφα σχηματίζουν εκατοντάδες επιπλέον πυρήνες στα αναπτυσσόμενα ωάρια. Κατά μέσο όρο, υπάρχουν αρκετές εκατοντάδες ή χιλιάδες γονίδια rRNA ανά επιπλέον πυρήνα.
Ενισχυμένοι πυρήνες βρίσκονται επίσης σε ωοκύτταρα εντόμων. Στο δακτυλιωμένο σκαθάρι καταδύσεων, βρέθηκαν 3x106 εξωχρωμοσωμικά αντίγραφα γονιδίων rRNA στα ωοκύτταρα.
Μετά την περίοδο ωρίμανσης του ωοκυττάρου, κατά τις δύο διαδοχικές διαιρέσεις του, οι πυρήνες δεν περιλαμβάνονται στα μιτωτικά χρωμοσώματα· διαχωρίζονται από τους νέους πυρήνες και αποικοδομούνται.
Στο Tetrachymena pyriformis, το απλοειδές γονιδίωμα του μικροπυρήνα έχει ένα μόνο γονίδιο rRNA. Υπάρχουν ~200 αντίγραφα στον μακροπυρήνα.
Στον ζυμομύκητα, τα εξωχρωμοσωμικά αντίγραφα των γονιδίων rRNA είναι κυκλικό DNA l ~ 3 μm, με ένα γονίδιο rRNA.

Ερώτηση 53. Ο πυρήνας είναι ένα σύστημα αποθήκευσης, αναπαραγωγής και υλοποίησης γενετικού υλικού.

Το σχήμα του πυρήνα είναι σφαιρικό, ελλειψοειδές, λιγότερο συχνά λοβωτό, σε σχήμα φασολιού κ.λπ. Η διάμετρος του πυρήνα είναι συνήθως από 3 έως 10 μικρά.

Ο πυρήνας οριοθετείται από το κυτταρόπλασμα από δύο μεμβράνες (καθεμία από αυτές έχει μια τυπική δομή). Μεταξύ των μεμβρανών υπάρχει ένα στενό κενό γεμάτο με μια ημι-υγρή ουσία. Σε ορισμένα σημεία, οι μεμβράνες συγχωνεύονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας πόρους (3), μέσω των οποίων γίνεται η ανταλλαγή ουσιών μεταξύ του πυρήνα και του κυτταροπλάσματος. Η εξωτερική πυρηνική (1) μεμβράνη στην πλευρά που βλέπει το κυτταρόπλασμα καλύπτεται με ριβοσώματα, δίνοντάς της τραχύτητα, η εσωτερική (2) μεμβράνη είναι λεία. Οι πυρηνικές μεμβράνες αποτελούν μέρος του συστήματος μεμβράνης του κυττάρου: οι αποφύσεις της εξωτερικής πυρηνικής μεμβράνης συνδέονται με τα κανάλια του ενδοπλασματικού δικτύου, σχηματίζοντας ένα ενιαίο σύστημα διαύλων επικοινωνίας.

Το καρυόπλασμα (πυρηνικός χυμός, πυρηνόπλασμα) είναι το εσωτερικό περιεχόμενο του πυρήνα, στον οποίο βρίσκεται η χρωματίνη και ένας ή περισσότεροι πυρήνες. Ο πυρηνικός χυμός περιέχει διάφορες πρωτεΐνες (συμπεριλαμβανομένων των πυρηνικών ενζύμων) και ελεύθερα νουκλεοτίδια.

Ο πυρήνας (4) είναι ένα στρογγυλό, πυκνό σώμα βυθισμένο σε πυρηνικό χυμό. Ο αριθμός των πυρήνων εξαρτάται από τη λειτουργική κατάσταση του πυρήνα και κυμαίνεται από 1 έως 7 ή περισσότερο. Οι πυρήνες βρίσκονται μόνο σε μη διαιρούμενους πυρήνες· εξαφανίζονται κατά τη μίτωση. Ο πυρήνας σχηματίζεται σε ορισμένα τμήματα χρωμοσωμάτων που μεταφέρουν πληροφορίες σχετικά με τη δομή του rRNA. Τέτοιες περιοχές ονομάζονται πυρηνικός οργανωτής και περιέχουν πολυάριθμα αντίγραφα γονιδίων που κωδικοποιούν rRNA. Οι ριβοσωμικές υπομονάδες σχηματίζονται από rRNA και πρωτεΐνες που προέρχονται από το κυτταρόπλασμα. Έτσι, ο πυρήνας είναι μια συλλογή rRNA και ριβοσωμικών υπομονάδων σε διαφορετικά στάδια του σχηματισμού τους

Η μελέτη των βασικών διεργασιών που υποστηρίζουν την ύπαρξη οργανικής ζωής πραγματοποιείται σε διαφορετικές κατευθύνσεις. Η μερίδα του λέοντος της έρευνας πέφτει στη μοριακή βιολογία και τη μικροβιολογία. Όπως είναι ήδη σαφές, η υγεία και η ζωή των πολυκύτταρων πολύπλοκων οργανισμών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τις λειτουργίες που λαμβάνουν χώρα μέσα στα κύτταρα. Η μελέτη των ενδοκυτταρικών μεταμορφώσεων είναι ένα έργο έντασης εργασίας, καθώς το κύτταρο ενός πολυκύτταρου ευκαρυώτικου δεν μπορεί να ζήσει τη ζωή ενός ξεχωριστού οργανισμού. Η ζωή των ευκαρυωτών μελετάται, μεταξύ άλλων, με βάση τις γνώσεις για τα πρωτόζωα και τα βακτήρια. Έτσι, τα ριβοσώματα των απλούστερων βακτηρίων έχουν πολύ παρόμοια δομή και λειτουργία με τα πυρηνικά κύτταρα.

Μελετώντας τα ριβοσώματα σε βακτήρια, ένα άτομο αποκτά όχι μόνο σημαντικές γνώσεις σχετικά με τη σύνθετη διαδικασία σύνθεσης πρωτεϊνών από αμινοξέα σε ένα οργανικό κύτταρο, αλλά αποκτά επίσης εργαλεία για την καταπολέμηση πολλών ασθενειών. Είναι οι ριβοσωμικές νουκλεοπρωτεΐνες των βακτηρίων που παρέχουν πληροφορίες για τους μηχανισμούς δράσης των αντιβιοτικών σε παθογόνους μικροοργανισμούς (ιούς, βακτήρια κ.λπ.).

Σε ένα βακτηριακό κύτταρο, το ριβόσωμα λειτουργεί ως σχηματιστής μορίων πρωτεΐνης. Η δομή του καθορίζει τη σύνθετη διαδικασία της βιοσύνθεσης.

Η ουσία του έργου της νουκλεοπρωτεΐνης είναι ότι με τη βοήθειά της παράγονται σύνθετες πολυπεπτιδικές ενώσεις με βάση το αγγελιοφόρο RNA, χρησιμοποιώντας RNA μεταφοράς, χωρίς το οποίο το βακτηριακό κύτταρο δεν μπορεί να συνεχίσει να υπάρχει.

Το αγγελιοφόρο και το RNA μεταφοράς δεν αποτελούν μέρος του ριβοσώματος, αλλά περιέχονται στο κυτταρόπλασμα του βακτηριακού κυττάρου.

Έτσι, τρεις κυτταρικές δομές συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών:

μήτρα;
μεταφορά RNA;
ριβόσωμα.

Μέθοδοι μελέτης

Τα σύγχρονα βιολογικά εργαστήρια έχουν άφθονες ευκαιρίες για τη μελέτη των κυττάρων και των οργανιδίων τους.

Σε σύγκριση με τα ριβοσώματα των ευκαρυωτών, αυτά τα οργανίδια στα προκαρυωτικά είναι πολύ μικρά. Αν και από άλλες απόψεις αυτά τα συστατικά των κυττάρων και των βακτηρίων και των ευκαρυωτών είναι πολύ παρόμοια. Αποτελούνται επίσης από δύο υποσωματίδια και η ίδια η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης έχει πολλούς παρόμοιους μηχανισμούς.

Λόγω του γεγονότος ότι οι ριβοσωματικές νουκλεοπρωτεΐνες αντιπροσωπεύουν μια από τις πιο ενδιαφέρουσες δομικές μονάδες ενός κυττάρου για τον άνθρωπο, σήμερα υπάρχουν επαρκείς μέθοδοι για τον εντοπισμό των προτύπων δομής και λειτουργίας αυτού του οργανιδίου.

Μία από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες μεθόδους για τον εντοπισμό νουκλεοπρωτεϊνών στα βακτήρια είναι το ριβοσωμικό προφίλ.

Αυτή η μέθοδος εκτελείται ως εξής:

Καταστροφή ενός βακτηριακού κυττάρου με μηχανική δράση σε αυτό. Οι χημικές αντιδράσεις σε αυτή την περίπτωση θα παραμορφώσουν την εικόνα.
Καταστροφή μορίων RNA που δεν αποτελούν μέρος του ριβοσώματος.
Αφαίρεση όλων των πολυπεπτιδικών υπολειμμάτων από εκείνα τα προϊόντα που ελήφθησαν ως αποτέλεσμα καταστροφής.
Αντίστροφη μετατροπή RNA σε DNA.
Ανάγνωση αλληλουχιών αμινοξέων.

Η ίδια η αλληλουχία μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους, ιδίως τις δύο πιο συνηθισμένες.

Μέθοδος Edman

Ένα από τα πρώτα που αναπτύχθηκαν. Η ουσία αυτής της μεθόδου είναι ότι το πεπτίδιο (πρωτεΐνη) υποβάλλεται σε επεξεργασία με ορισμένα αντιδραστήρια, με αποτέλεσμα την αποβολή του αμινοξέος που συνθέτει την πρωτεΐνη.

Μέθοδος Sanger

Η πιο σύγχρονη μέθοδος. Με βάση τη χρήση ενός συνθετικού ολιγονουκλεοτιδίου (τα ολιγονουκλεοτίδια αποτελούνται από περισσότερα από δύο νουκλεϊκά οξέα).

Η μέθοδος που χρησιμοποιείται καθιστά δυνατό τον εντοπισμό όλων, ακόμη και των μικρότερων τμημάτων του RNA που μελετάται. Λαμβάνοντας πλήρεις πληροφορίες για τα αμινοξέα, οι ερευνητές είναι σε θέση να ανασυνθέσουν τις πιο σημαντικές λειτουργικές πτυχές της βιοσύνθεσης.

Αυτές οι πληροφορίες έχουν μεγάλη σημασία κατά τη μελέτη της αντίδρασης των βακτηρίων στα αντιβιοτικά.

Δομή

Προς το παρόν, η επιστήμη διαθέτει έναν πειστικό αριθμό εμπειρικά επαληθευμένων πληροφοριών σχετικά με τη δομή των ριβοσωμάτων σε βακτήρια και ευκαρυώτες.

Αυτό είναι ένα μακρομοριακό σύμπλεγμα που αποτελείται από δύο υποσωματίδια διαφορετικών μεγεθών:

μικρό υποσωματίδιο?
μεγάλο υποσωματίδιο.

Το μικρό ριβόσωμα αποτελείται από ένα ριβοσωμικό RNA και τρεις δωδεκάδες διαφορετικές πρωτεΐνες. Η κύρια λειτουργία της μικρής υπομονάδας είναι να δεσμεύει τη νουκλεοπρωτεΐνη στο αγγελιοφόρο RNA (mRNA).

Κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας έναρξης και επιμήκυνσης (προσκόλληση μονομερών στην αλυσίδα του μακρομορίου), το μικρό υποσωματίδιο συγκρατεί το mRNA. Επιπλέον, εξασφαλίζει τη διέλευση της μήτρας μέσω του νουκλεοπρωτεοειδούς.

Έτσι, το μικρό υποσωματίδιο εκτελεί τη γενετική λειτουργία της αποκωδικοποίησης πληροφοριών.

Το μεγάλο υποσωματίδιο περιέχει 3 ριβοσωμικά RNA και περίπου 50 πρωτεϊνικές ενώσεις. Το μεγάλο υποσωματίδιο δεν έρχεται σε επαφή με τη μήτρα· είναι υπεύθυνο για την εμφάνιση χημικών διεργασιών στις νουκλεοπρωτεΐνες κατά τον σχηματισμό πολυπεπτιδικών δεσμών στο μεταφρασμένο πολυπεπτίδιο.

Διαδικασία μετάδοσης

Η διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης (τόσο στα βακτήρια όσο και στους ευκαρυώτες) έχει τον ακόλουθο κύκλο:

την έναρξη;
επιμήκυνση;
λήξη.

Την έναρξη

Η έναρξη αρχίζει όταν το αγγελιαφόρο RNA προσκολλάται στη μικρή ριβοσωμική υπομονάδα.

Εάν το ριβοσωμικό μακρομόριο αναγνωρίσει το κωδικόνιο τριών γραμμάτων που βρίσκεται στο mRNA, τότε προστίθεται το αντικωδικόνιο tRNA.

Επιμήκυνση

Η προσθήκη αμινοξέων που φέρνει το tRNA και η κίνηση του ριβοσώματος κατά μήκος της μήτρας με την απελευθέρωση του μορίου tRNA.

Η κίνηση κατά μήκος του mRNA συνεχίζεται μέχρι να φτάσει στο κωδικόνιο λήξης, το οποίο υπάρχει σε όλα τα πρότυπα.

Λήξη

Η νεοσυσταθείσα πρωτεΐνη, η οποία αποτελείται από μεταφρασμένα αμινοξέα, αποσπάται.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, η ολοκλήρωση της μετάφρασης μιας νεοσχηματισμένης πρωτεΐνης συνοδεύεται από τη διάσπαση (διάσπαση) του ριβοσώματος.

Διαφορές στη σύνθεση πρωτεϊνών σε ευκαρυωτικά κύτταρα

Παρά το γεγονός ότι τα ευκαρυωτικά ριβοσώματα αποτελούνται από τα ίδια δομικά μέρη όπως στα βακτηριακά κύτταρα, η σύνθεση των ευκαρυωτικών πολυπεπτιδίων έχει τα δικά της χαρακτηριστικά:

Διαφορές στον μηχανισμό έναρξης (αναγνώριση κωδικονίων και επιλογή αντικωδικονίων).
Διαφορές στο στάδιο τερματισμού. Στους ευκαρυώτες, σε ορισμένες περιπτώσεις, αφού ολοκληρωθεί η πρωτεϊνοσύνθεση και σχηματιστεί ένα νέο μόριο, αυτό το μόριο δεν αποσπάται, αλλά ξεκινά εκ νέου την έναρξη.

Όνομα παραμέτρου	Εννοια
Θέμα άρθρου:	Ριβοσώματα
Ρουμπρίκα (θεματική κατηγορία)	Εκπαίδευση

Δομή ριβοσώματος: 1 - μεγάλη υπομονάδα. 2 - μικρή υπομονάδα.

Ριβοσώματα- οργανίδια χωρίς μεμβράνη, διαμέτρου περίπου 20 nm. Τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο υπομονάδες - μεγάλες και μικρές, στις οποίες μπορούν να διαχωριστούν. Η χημική σύνθεση των ριβοσωμάτων είναι πρωτεΐνες και rRNA. Τα μόρια rRNA αποτελούν το 50-63% της μάζας του ριβοσώματος και σχηματίζουν το δομικό του πλαίσιο. Υπάρχουν δύο τύποι ριβοσωμάτων: 1) ευκαρυωτικά (με σταθερές καθίζησης για ολόκληρο το ριβόσωμα - 80S, μικρή υπομονάδα - 40S, μεγάλη - 60S) και 2) προκαρυωτικά (70S, 30S, 50S, αντίστοιχα).

Τα ριβοσώματα του ευκαρυωτικού τύπου περιέχουν 4 μόρια rRNA και περίπου 100 μόρια πρωτεΐνης, ενώ ο προκαρυωτικός τύπος περιέχει 3 μόρια rRNA και περίπου 55 μόρια πρωτεΐνης. Κατά τη βιοσύνθεση πρωτεϊνών, τα ριβοσώματα μπορούν να «δουλέψουν» μεμονωμένα ή να συνδυαστούν σε σύμπλοκα - πολυριβοσώματα (πολυσώματα). Σε τέτοια σύμπλοκα συνδέονται μεταξύ τους με ένα μόριο mRNA. Τα προκαρυωτικά κύτταρα έχουν μόνο ριβοσώματα τύπου 70S. Τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν τόσο ριβοσώματα τύπου 80S (τραχείες μεμβράνες EPS, κυτταρόπλασμα) όσο και τύπου 70S (μιτοχόνδρια, χλωροπλάστες).

Στον πυρήνα σχηματίζονται ευκαρυωτικές ριβοσωμικές υπομονάδες. Ο συνδυασμός υπομονάδων σε ένα ολόκληρο ριβόσωμα συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα, κατά κανόνα, κατά τη διάρκεια της βιοσύνθεσης πρωτεϊνών.

Λειτουργία ριβοσωμάτων:συναρμολόγηση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας (σύνθεση πρωτεϊνών).

Ριβοσώματα - έννοια και τύποι. Ταξινόμηση και χαρακτηριστικά της κατηγορίας "Ριβοσώματα" 2017, 2018.

- Η διάσταση του ριβοσώματος είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την έναρξη.

Υπάρχουν δύο τρόποι αναγνώρισης του κωδικονίου έναρξης: Η τελική έναρξη (χαρακτηριστικό των ευκαρυωτών) είναι μια διαδικασία κατά την οποία το ριβόσωμα προσκολλάται με ακρίβεια στο τροποποιημένο (κάλυμμα) 5' άκρο του mRNA και κινείται κατά μήκος του μέχρι να ανιχνεύσει... .

- Ριβοσώματα.

Τα ριβοσώματα αποτελούνται από δύο υπομονάδες άνισου μεγέθους - μεγάλες και μικρές, στις οποίες μπορούν να διαχωριστούν. Τα ριβοσώματα περιέχουν πρωτεΐνες και ριβοσωμικό RNA (rRNA). Ανάλογα με τη θέση τους στο κύτταρο, διακρίνονται τα ελεύθερα ριβοσώματα - ριβοσώματα που βρίσκονται σε... .

- Ριβοσώματα, λυσοσώματα, συσκευή Golgi, η δομή και οι λειτουργίες τους.

Το ριβόσωμα είναι ένα στρογγυλό σωματίδιο ριβονουκλεοπρωτεΐνης με διάμετρο 20-30 nm. Αποτελείται από μικρές και μεγάλες υπομονάδες, ο συνδυασμός των οποίων συμβαίνει παρουσία αγγελιοφόρου RNA (mRNA). Ένα μόριο mRNA συνήθως συνδέει πολλά ριβοσώματα σαν ένα νήμα... .

- ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ

Κενοτόπια και σφαιροσώματα φυτικών κυττάρων Εκκριτικά κυστίδια και κόκκοι Αυτός ο τύπος οργανιδίων μονής μεμβράνης σχετίζεται με εξωκυττάρωση - τη σύνθεση και την απελευθέρωση ουσιών από το κύτταρο. Υπάρχουν δύο τύποι εξωκυττάρωσης: έκκριση και απέκκριση.... .

- Ριβοσώματα

Πυρήνας Ο πυρήνας είναι μια προεξέχουσα στρογγυλή δομή που βρίσκεται μέσα στον πυρήνα. Αυτή είναι η τοποθεσία σχηματισμού ριβοσωμάτων. Ο πυρήνας μπορεί να έχει έναν ή περισσότερους πυρήνες. Χρωματίζει έντονα γιατί περιέχει μεγάλες ποσότητες DNA και RNA. Ο πυρήνας περιέχει... .

- Μη μεμβρανικά κυτταρικά οργανίδια: ριβοσώματα, κινητικά οργανίδια, κυτταρικό κέντρο

Τα ριβοσώματα είναι οργανίδια κυττάρων μη μεμβράνης των οποίων η λειτουργία είναι η βιοσύνθεση πρωτεϊνών. Κάθε ριβόσωμα αποτελείται από δύο υπομονάδες - μεγάλες και μικρές, κατασκευασμένες από ριβοσωμικό RNA και πρωτεΐνες. Η μάζα του ριβοσωμικού RNA σε ένα ριβόσωμα είναι μεγαλύτερη - τα πλαίσια ενός μεγάλου... χτίζονται από αυτό.

- Η ράβδος χωρίζεται σε εξωτερικό και εσωτερικό τμήμα. Το εξωτερικό τμήμα αποτελείται από δίσκους. Το εσωτερικό τμήμα έχει πυρήνα, μιτοχόνδρια, ριβοσώματα, φυλλοειδή σύμπλεγμα κ.λπ.

Από πλευράς ποσότητας κυριαρχούν τα καλάμια (120-130 εκατομμύρια). Το στρώμα των νευρώνων φωτοϋποδοχέα είναι το ευρύτερο, περιέχει κύτταρα φωτοϋποδοχέα - αυτά είναι πρωτογενή αισθητήρια κύτταρα, έχουν έναν άξονα που συνδέεται με τους δενδρίτες των συνειρμικών νευρώνων και μια περιφερειακή διαδικασία... .

Ένα πλήρες, λειτουργικό ριβόσωμα αποτελείται από δύο άνισες υπομονάδες, οι οποίες διαχωρίζονται εύκολα αναστρέψιμα σε μια μεγάλη και μια μικρή υπομονάδα. Το μέγεθος ενός πλήρους προκαρυωτικού ριβοσώματος είναι 20 x 17 x 17 nm, το ευκαρυωτικό - 25 x 20 x 20. Ένα πλήρες προκαρυωτικό ριβόσωμα έχει συντελεστή καθίζησης 70S και διασπάται σε δύο υπομονάδες: 50S και 30S. Το πλήρες ευκαρυωτικό ριβόσωμα, το ριβόσωμα 80S, διασπάται σε υπομονάδες 60S και 40S. Το σχήμα και το λεπτομερές περίγραμμα των ριβοσωμάτων από μια ποικιλία οργανισμών και κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων τόσο των προκαρυωτικών όσο και των ευκαρυωτικών, είναι εντυπωσιακά παρόμοια, αν και διαφέρουν σε πολλές λεπτομέρειες. Η μικρή ριβοσωματική υπομονάδα έχει σχήμα ράβδου με πολλές μικρές προεξοχές (βλ. Εικ. 81), το μήκος της είναι περίπου 23 nm και το πλάτος της είναι 12 nm. Η μεγάλη υπομονάδα μοιάζει με ημισφαίριο με τρεις προεξέχουσες προεξοχές. Όταν συνδέεται σε ένα πλήρες ριβόσωμα 70S, το μικρό υποσωματίδιο στηρίζεται με το ένα άκρο σε μία από τις προεξοχές του σωματιδίου 50S και το άλλο στην αυλάκωση του. Οι μικρές υπομονάδες περιέχουν ένα μόριο RNA και οι μεγάλες υπομονάδες περιέχουν πολλά: στους προκαρυώτες - δύο και στους ευκαρυώτες - 3 μόρια. Τα χαρακτηριστικά της μοριακής σύνθεσης των ριβοσωμάτων δίνονται στον Πίνακα 9.

Πίνακας 9.Μοριακά χαρακτηριστικά ριβοσωμάτων

Έτσι, το ευκαρυωτικό ριβόσωμα περιλαμβάνει τέσσερα μόρια RNA διαφορετικού μήκους: 28S RNA περιέχει 5000 νουκλεοτίδια, 18SRNA – 2000, 5,8S RNA – 160, 5SRNA – 120. Τα ριβοσωματικά RNA έχουν μια σύνθετη δευτερογενή και τριτογενή συμπληρωματική δομή τριχοφυΐας. περιοχές, που οδηγεί σε αυτοσυσκευασία, αυτοοργάνωση αυτών των μορίων σε ένα σώμα πολύπλοκου σχήματος. Για παράδειγμα, το ίδιο το μόριο RNA 18S υπό φυσιολογικές ιοντικές συνθήκες σχηματίζει ένα σωματίδιο σε σχήμα ράβδου που καθορίζει το σχήμα της μικρής ριβοσωματικής υπομονάδας.

Υπό την επίδραση χαμηλών ιοντικών δυνάμεων, ειδικά όταν αφαιρούνται ιόντα μαγνησίου, πυκνές ριβοσωματικές υπομονάδες μπορούν να ξεδιπλωθούν σε χαλαρούς κλώνους ριβονουκλεοπρωτεϊνών, όπου μπορούν να παρατηρηθούν συστάδες μεμονωμένων πρωτεϊνών, αλλά δεν υπάρχουν κανονικές δομές, όπως τα νουκλεοσώματα, επειδή Δεν υπάρχουν ομάδες όμοιων πρωτεϊνών: στο ριβόσωμα και οι 80 πρωτεΐνες είναι διαφορετικές.

Για να σχηματιστούν ριβοσώματα είναι απαραίτητη η παρουσία τεσσάρων τύπων ριβοσωμικού RNA σε ισομοριακές αναλογίες και η παρουσία όλων των ριβοσωμικών πρωτεϊνών. Η συναρμολόγηση του ριβοσώματος μπορεί να συμβεί αυθόρμητα in vitro, εάν οι πρωτεΐνες προστίθενται διαδοχικά στο RNA σε μια συγκεκριμένη αλληλουχία.

Επομένως, η βιοσύνθεση των ριβοσωμάτων απαιτεί τη σύνθεση πολλών ειδικών ριβοσωμικών πρωτεϊνών και 4 τύπων ριβοσωμικού RNA. Πού συντίθεται αυτό το RNA, για πόσα γονίδια, πού εντοπίζονται αυτά τα γονίδια, πώς οργανώνονται μέσα στο DNA των χρωμοσωμάτων - όλα αυτά τα ερωτήματα έχουν επιλυθεί με επιτυχία τις τελευταίες δεκαετίες μελετώντας τη δομή και τη λειτουργία των πυρήνων.

Η δομή και οι λειτουργίες των ριβοσωμάτων είναι απαραίτητες για κάθε σύγχρονο άνθρωπο να γνωρίζει. Η λειτουργία ενός κυττάρου σε έναν ζωντανό οργανισμό είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που συνεχίζεται καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής του οργανισμού.

Τα ριβοσώματα είναι κυτταρικά οργανίδια που συμμετέχουν στον πολύπλοκο κυτταρικό μηχανισμό της μετάφρασης του γενετικού κώδικα σε αλυσίδες αμινοξέων. Οι μακριές αλυσίδες αμινοξέων συνδέονται μεταξύ τους για να σχηματίσουν πρωτεΐνες που εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Ένα διάγραμμα της δομής ενός ριβοσώματος φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Τι λειτουργία επιτελούν τα ριβοσώματα;

Ο σκοπός του περιγραφόμενου οργανιδίου σε οποιοδήποτε κύτταρο είναι να πραγματοποιήσει πρωτεϊνοσύνθεση. Οι πρωτεΐνες χρησιμοποιούνται σχεδόν από όλα τα κύτταρα:

ως καταλύτες - επιτάχυνση του χρόνου αντίδρασης.
ως ίνες - παρέχουν σταθερότητα των κυττάρων.
πολλές πρωτεΐνες έχουν ατομικές εργασίες.

Η κύρια αποθήκευση πληροφοριών στα κύτταρα είναι το μόριο δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA). Ένα ειδικό ένζυμο, η RNA πολυμεράση, συνδέεται με ένα μόριο DNA και δημιουργεί ένα «κατοπτρικό αντίγραφο» - πρότυπο ριβονουκλεϊκό οξύ (mRNA), το οποίο κινείται ελεύθερα από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου.

Η αλυσίδα του ριβονουκλεϊκού οξέος υποβάλλεται σε επεξεργασία κατά την έξοδο από τον πυρήνα. Οι περιοχές του RNA που δεν κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες αφαιρούνται. Το mRNA χρησιμοποιείται για περαιτέρω πρωτεϊνική σύνθεση.

Κάθε mRNA αποτελείται από 4 διαφορετικά νουκλεϊκά οξέα, οι τριπλέτες των οποίων αποτελούν κωδικόνια. Κάθε κωδικόνιο προσδιορίζει ένα συγκεκριμένο αμινοξύ. Υπάρχουν 20 αμινοξέα που βρίσκονται στο σώμα όλων των ζωντανών πλασμάτων στη Γη. Τα κωδικόνια που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των αμινοξέων είναι σχεδόν καθολικά.

Το κωδικόνιο που ενεργοποιεί όλες τις πρωτεΐνες είναι το "AUG", μια ακολουθία νουκλεϊνικών βάσεων:

αδενίνη;
ουρακίλη;
γουανίνη

Ένα ειδικό μόριο RNA παρέχει αμινοξέα για σύνθεση - μεταφορά RNA ή tRNA. Ένα tRNA που φέρει το αντίστοιχο αμινοξύ προσεγγίζει το ενεργό κωδικόνιο και συνδέεται με αυτό. Ένας πεπτιδικός δεσμός ενός νέου αμινοξέος σχηματίζεται με την πρωτεΐνη υπό κατασκευή.

Πού σχηματίζονται τα ριβοσώματα;

Τα συστατικά μέρη του οργανιδίου σχηματίζονται στον πυρήνα. Οι δύο υπομονάδες ενώνονται για να ξεκινήσουν τη χημική διαδικασία σύνθεσης πρωτεΐνης από τον κλώνο mRNA. Το ριβόσωμα δρα ως καταλύτης, σχηματίζοντας πεπτιδικούς δεσμούς μεταξύ των αμινοξέων. Το χρησιμοποιούμενο tRNA απελευθερώνεται πίσω στο κυτταρόπλασμα, όπου μπορεί αργότερα να συνδεθεί με άλλο αμινοξύ.

Το οργανίδιο θα φτάσει στο κωδικόνιο λήξης του mRNA (UGA, UAG και UAA), διακόπτοντας τη διαδικασία σύνθεσης. Ειδικές πρωτεΐνες (παράγοντες τερματισμού) θα διακόψουν την αλυσίδα των αμινοξέων, διαχωρίζοντάς την από το τελευταίο tRNA - ο σχηματισμός πρωτεΐνης θα τελειώσει.

Διάφορες πρωτεΐνες απαιτούν ορισμένες τροποποιήσεις και μεταφορά σε συγκεκριμένες περιοχές του κυττάρου πριν μπορέσουν να λειτουργήσουν. Το ριβόσωμα που συνδέεται με το ενδοπλασματικό δίκτυο θα τοποθετήσει τη νεοσχηματισμένη πρωτεΐνη μέσα, θα υποστεί περαιτέρω τροποποιήσεις και θα διπλωθεί σωστά. Άλλες πρωτεΐνες σχηματίζονται απευθείας στο κυτταρόπλασμα, όπου δρουν ως καταλύτης για διάφορες αντιδράσεις.

Τα ριβοσώματα δημιουργούν πρωτεΐνες που χρειάζονται τα κύτταρα, αποτελώντας περίπου το 20 τοις εκατό της σύνθεσης του κυττάρου. Υπάρχουν περίπου 10.000 διαφορετικές πρωτεΐνες σε ένα κύτταρο, περίπου ένα εκατομμύριο αντίγραφα από το καθένα.

Το ριβόσωμα συμμετέχει αποτελεσματικά και γρήγορα στη σύνθεση, προσθέτοντας 3-5 αμινοξέα στην πρωτεϊνική αλυσίδα ανά δευτερόλεπτο.Σύντομες πρωτεΐνες που περιέχουν αρκετές εκατοντάδες αμινοξέα μπορούν να συντεθούν σε λίγα λεπτά.

Σύνθεση και δομή ριβοσωμάτων

Τα ριβοσώματα έχουν παρόμοια δομή στα κύτταρα όλων των οργανισμών στη Γη και είναι απαραίτητα για τη σύνθεση πρωτεϊνών. Στην αρχή της εξέλιξης των διαφόρων μορφών ζωής, το ριβόσωμα υιοθετήθηκε ως ένα καθολικό μέσο για τη μετάφραση του RNA σε πρωτεΐνες. Αυτά τα οργανίδια ποικίλλουν ελαφρώς σε διαφορετικούς οργανισμούς.

Τα περιγραφόμενα οργανίδια αποτελούνται από μια μεγάλη και μικρή υπομονάδα που βρίσκεται γύρω από ένα μόριο mRNA. Κάθε υπομονάδα είναι ένας συνδυασμός πρωτεϊνών και RNA που ονομάζεται ριβοσωμικό RNA (rRNA).

Το μήκος του rRNA σε διαφορετικές αλυσίδες είναι διαφορετικό. Το rRNA περιβάλλεται από πρωτεΐνες που δημιουργούν το ριβόσωμα. Το rRNA συγκρατεί το mRNA και το tRNA στο οργανίδιο και δρα ως καταλύτης για να επιταχύνει το σχηματισμό πεπτιδικών δεσμών μεταξύ των αμινοξέων.

Τα ριβοσώματα μετρώνται σε μονάδες Svedberg, δηλαδή πόσος χρόνος χρειάζεται ένα μόριο για να κατακαθίσει εκτός διαλύματος σε μια φυγόκεντρο. Όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός, τόσο μεγαλύτερο είναι το μόριο.

Οι διαφορές μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών ριβοσωμάτων συζητούνται στον πίνακα.

Τα ριβοσώματα είναι υπεύθυνα για τη διαδικασία της πρωτεϊνοσύνθεσης - την κινητήρια δύναμη του σώματος και είναι ένα από τα βασικά οργανίδια ενός ζωντανού κυττάρου, που αντιπροσωπεύεται σε όλη την ποικιλομορφία των ζωντανών όντων στη Γη.