Rappresentazione schematica della struttura dei ribosomi. Struttura ribosomiale

Ribosoma- il più importante organello non di membrana di una cellula vivente, di forma sferica o leggermente ellissoidale, di 100-200 angstrom di diametro, costituito da subunità grandi e piccole. I ribosomi servono a biosintetizzare le proteine dagli amminoacidi secondo un dato modello basato sulle informazioni genetiche fornite dall'RNA messaggero o mRNA. Questo processo è chiamato traduzione.

Nelle cellule eucariotiche, i ribosomi si trovano sulle membrane del reticolo endoplasmatico, sebbene possano anche essere localizzati in forma sciolta nel citoplasma. Spesso diversi ribosomi sono associati a una molecola di mRNA, viene chiamata tale struttura poliribosoma. La sintesi dei ribosomi negli eucarioti avviene in una speciale struttura intranucleare: il nucleolo.

I ribosomi sono una nucleoproteina, in cui il rapporto RNA/proteina è 1:1 negli animali superiori e 60-65:35-40 nei batteri. L'RNA ribosomiale costituisce circa il 70% di tutto l'RNA cellulare. I ribosomi eucariotici includono quattro molecole di rRNA, di cui 18S, 5.8S e 28S rRNA sono sintetizzate nel nucleolo dall'RNA polimerasi I come un singolo precursore (45S), che viene quindi modificato e tagliato. L'rRNA 5S è sintetizzato dall'RNA polimerasi III in un'altra parte del genoma e non richiede ulteriori modifiche. Quasi tutto l'rRNA è sotto forma di sale di magnesio, necessario per mantenere la struttura; quando gli ioni di magnesio vengono rimossi, il ribosoma subisce la dissociazione in subunità.

La costante di sedimentazione (velocità di sedimentazione nell'ultracentrifuga) dei ribosomi nelle cellule eucariotiche è 80S (rispettivamente subunità grandi e piccole 60S e 40S), cellule batteriche (così come mitocondri e plastidi) - 70S (subunità grandi e piccole 50S e 30S, rispettivamente).

La traduzione è la sintesi di una proteina da parte di un ribosoma sulla base delle informazioni registrate nell'RNA messaggero (mRNA). L'mRNA si lega alla piccola subunità del ribosoma quando l'estremità 3' dell'RNA ribosomiale 16S riconosce la sequenza complementare Shine-Dalgarno situata all'estremità 5' dell'mRNA (nei procarioti), così come il posizionamento dell'inizio codone (solitamente AUG) dell'mRNA sulla subunità piccola . Negli eucarioti, anche la piccola subunità del ribosoma si lega con un cappuccio all'estremità dell'mRNA. L'associazione di subunità piccole e grandi si verifica con il legame di formilmetionil-tRNA (fMET-tRNA) e la partecipazione di fattori di inizio (IF1, IF2 e IF3 nei procarioti; i loro analoghi e fattori aggiuntivi sono coinvolti nell'inizio della traduzione nei ribosomi eucariotici ). Pertanto, il riconoscimento dell'anticodone (nel tRNA) avviene nella subunità piccola.

Dopo l'associazione, fMET-tRNA si trova nel sito P- (peptidil-) del centro catalitico (peptidil transferasi) del ribosoma. Il tRNA successivo, che porta un amminoacido all'estremità 3" e complementare al secondo codone sull'mRNA, viene posizionato utilizzando il fattore EF-Tu nel sito A- (amminoacil-) del centro catalitico del ribosoma. Quindi, si forma un legame peptidico tra la formilmetionina (legata al tRNA situato nel sito P) e l'amminoacido portato dal tRNA situato nel sito A. Il meccanismo di catalisi della formazione di un legame peptidico nel centro della peptidil transferasi è ancora non del tutto chiaro.Al momento, ci sono diverse ipotesi che spiegano i dettagli di questo processo: 1. Posizionamento ottimale dei substrati (adattamento indotto), 2. Esclusione dal sito attivo dell'acqua, che può interrompere la formazione della catena peptidica attraverso idrolisi, 3. Partecipazione dei nucleotidi di rRNA (come A2450 e A2451) al trasferimento di protoni, 4. Partecipazione del gruppo 2'-ossidrile del nucleotide 3'-terminale tRNA (A76) al trasferimento di protoni Si ottiene un'elevata efficienza di catalisi dall'interazione di questi fattori.

Domanda numero 49. Educazione e ruolo dei ribosomi nella cellula.

Ribosomi- Organelli citoplasmatici su cui avviene la sintesi proteica. I ribosomi possono funzionare solo in combinazione con altri due tipi di RNA: l'RNA di trasferimento, che fornisce amminoacidi a una molecola proteica in costruzione, e l'RNA messaggero, che funge da fonte di informazioni necessarie per assemblare una data sequenza di amminoacidi.
Così, ribosoma può essere paragonato a un laboratorio per la produzione di molecole proteiche.

Formazione di ribosomi nel nucleolo. I geni responsabili della sintesi dell'RNA ribosomiale si trovano in cinque coppie di cromosomi e si presentano sotto forma di molte copie, il che rende possibile sintetizzare contemporaneamente una grande quantità di RNA ribosomiale necessaria per l'attuazione delle funzioni cellulari.

formato ribosomi si accumulano nei nucleoli - strutture specializzate del nucleo associate ai cromosomi. Se una cellula sintetizza molte proteine, si forma una grande quantità di RNA ribosomiale, quindi i nucleoli in questa cellula sono grandi. Al contrario, nelle cellule che sintetizzano poche proteine, i nucleoli non sono nemmeno visibili. L'RNA ribosomiale nel nucleolo si lega alle proteine ribosomiali per formare particelle globulari, che sono subunità separate del ribosoma. Queste subunità sono staccate dal nucleolo, escono dal nucleo attraverso i pori della membrana nucleare e sono distribuite in quasi tutto il citoplasma. Una volta nel citoplasma, le subunità vengono assemblate in un ribosoma funzionante maturo. Non ci sono ribosomi maturi nel nucleo, quindi la sintesi proteica avviene solo nel citoplasma della cellula.

Il ruolo dei ribosomi: servono per la biosintesi delle proteine dagli amminoacidi secondo una data matrice basata sull'informazione genetica fornita dall'RNA messaggero, o mRNA. Questo processo è chiamato traduzione.

Domanda 50: Morfologia delle strutture nucleari.

La breve rassegna fornita nel capitolo 2 dei processi di base associati alla sintesi proteica, che sono fondamentalmente gli stessi in tutte le forme di vita, indica l'importanza speciale del nucleo cellulare. Il nucleo svolge due gruppi di funzioni generali: uno associato all'effettiva conservazione delle informazioni genetiche, l'altro alla sua implementazione, alla fornitura della sintesi proteica. Il primo gruppo comprende processi associati al mantenimento di informazioni ereditarie sotto forma di una struttura del DNA invariata. Questi processi sono associati alla presenza dei cosiddetti enzimi di riparazione, che eliminano il danno spontaneo alla molecola del DNA (rottura di una delle catene del DNA, parte del danno da radiazioni), che mantiene praticamente inalterata la struttura delle molecole del DNA in un numero di generazioni di cellule o organismi. Inoltre, la riproduzione o duplicazione e separazione (segregazione) delle molecole di DNA avviene nel nucleo, il che rende possibile a due cellule di ottenere esattamente la stessa quantità di informazioni genetiche sia in senso qualitativo che quantitativo. Nel nucleo degli eucarioti si verificano i processi di cambiamento e ricombinazione del materiale genetico, che si osserva durante la meiosi (crossing over). Infine, i nuclei sono direttamente coinvolti nella distribuzione delle molecole di DNA durante la divisione cellulare. Un altro gruppo di processi cellulari forniti dall'attività del nucleo è la creazione di un proprio apparato per la sintesi proteica. Questa non è solo la sintesi, trascrizione, su molecole di DNA di vari RNA di informazione, ma anche la trascrizione di tutti i tipi di RNA di trasferimento e RNA ribosomiale. Nei nuclei delle cellule eucariotiche si verifica la "maturazione" (elaborazione, giunzione) delle trascrizioni primarie. Nel nucleo degli eucarioti, la formazione di subunità ribosomiali avviene anche complessando l'RNA ribosomiale sintetizzato nel nucleolo con proteine ribosomiali che vengono sintetizzate nel citoplasma e trasferite al nucleo. Pertanto, il nucleo non è solo un ricettacolo di materiale genetico, ma anche un luogo in cui questo materiale si riproduce e funziona. Pertanto, la perdita o la violazione di una qualsiasi delle funzioni di cui sopra è disastrosa per la cellula nel suo insieme. Pertanto, una violazione dei processi di riparazione porterà a un cambiamento nella struttura primaria del DNA e automaticamente a un cambiamento nella struttura delle proteine, che influenzerà sicuramente la loro attività specifica, che potrebbe semplicemente scomparire o cambiare in modo tale da non fornire funzioni cellulari, a seguito delle quali la cellula muore. Le violazioni della replicazione del DNA porteranno all'arresto della riproduzione cellulare o alla comparsa di cellule con un set inferiore di informazioni genetiche, che è anche fatale per le cellule. Lo stesso risultato porterà a una violazione della distribuzione del materiale genetico (molecole di DNA) durante la divisione cellulare. La perdita a seguito di danni al nucleo o in caso di violazione di qualsiasi processo regolatorio per la sintesi di qualsiasi forma di RNA porterà automaticamente all'arresto della sintesi proteica nella cellula o alle sue gravi violazioni. Tutto ciò indica il ruolo guida delle strutture nucleari nei processi associati alla sintesi di acidi nucleici e proteine, i principali funzionari nella vita della cellula. Tuttavia, ciò che deve essere sottolineato ancora una volta è che il funzionamento del nucleo come sistema di immagazzinamento e implementazione dell'informazione genetica è associato, indissolubilmente legato, ad altri sistemi funzionali della cellula che forniscono al lavoro del nucleo proteine speciali, il flusso di precursori, energia, ecc.

Domanda 51

Il primo gruppo comprende processi associati al mantenimento di informazioni ereditarie sotto forma di una struttura del DNA invariata. Questi processi sono associati alla presenza dei cosiddetti enzimi di riparazione, che eliminano il danno spontaneo alla molecola del DNA (rottura di una delle catene del DNA, parte del danno da radiazioni), che mantiene praticamente inalterata la struttura delle molecole del DNA in un numero di generazioni di cellule o organismi. Inoltre, la riproduzione o duplicazione e separazione (segregazione) delle molecole di DNA avviene nel nucleo, il che rende possibile a due cellule di ottenere esattamente la stessa quantità di informazioni genetiche sia in senso qualitativo che quantitativo. Nel nucleo degli eucarioti si verificano i processi di cambiamento e ricombinazione del materiale genetico, che si osserva durante la meiosi (crossing over). Infine, i nuclei sono direttamente coinvolti nella distribuzione delle molecole di DNA durante la divisione cellulare.

Un altro gruppo di processi cellulari forniti dall'attività del nucleo è la creazione di un proprio apparato per la sintesi proteica. Questa non è solo la sintesi, trascrizione, su molecole di DNA di vari RNA di informazione, ma anche la trascrizione di tutti i tipi di RNA di trasferimento e RNA ribosomiale. Nei nuclei delle cellule eucariotiche si verifica la "maturazione" (elaborazione, giunzione) delle trascrizioni primarie. Nel nucleo degli eucarioti, la formazione di subunità ribosomiali avviene anche complessando l'RNA ribosomiale sintetizzato nel nucleolo con proteine ribosomiali che vengono sintetizzate nel citoplasma e trasferite al nucleo. Pertanto, il nucleo non è solo un ricettacolo di materiale genetico, ma anche un luogo in cui questo materiale si riproduce e funziona. Pertanto, la perdita o la violazione di una qualsiasi delle funzioni di cui sopra è disastrosa per la cellula nel suo insieme. Pertanto, una violazione dei processi di riparazione porterà a un cambiamento nella struttura primaria del DNA e automaticamente a un cambiamento nella struttura delle proteine, che influenzerà sicuramente la loro attività specifica, che potrebbe semplicemente scomparire o cambiare in modo tale da non fornire funzioni cellulari, a seguito delle quali la cellula muore. Le violazioni della replicazione del DNA porteranno all'arresto della riproduzione cellulare o alla comparsa di cellule con un set inferiore di informazioni genetiche, che è anche fatale per le cellule. Lo stesso risultato porterà a una violazione della distribuzione del materiale genetico (molecole di DNA) durante la divisione cellulare. La perdita a seguito di danni al nucleo o in caso di violazione di qualsiasi processo regolatorio per la sintesi di qualsiasi forma di RNA porterà automaticamente all'arresto della sintesi proteica nella cellula o alle sue gravi violazioni.

Tutto ciò indica il ruolo guida delle strutture nucleari nei processi associati alla sintesi di acidi nucleici e proteine, i principali funzionari nella vita della cellula.

Tuttavia, ciò che deve essere sottolineato ancora una volta è che il funzionamento del nucleo come sistema di immagazzinamento e implementazione dell'informazione genetica è associato, indissolubilmente legato, ad altri sistemi funzionali della cellula che forniscono al lavoro del nucleo proteine speciali, il flusso di precursori, energia, ecc.

Domanda 52. La struttura del nucleolo. Il nucleolo è la fonte dei ribosomi. La struttura del ribosoma. Amplificazione dei nucleoli.

All'interno dei nuclei interfase, sia durante le osservazioni vitali che su preparazioni fisse e colorate, sono visibili piccoli corpi solitamente sferici - nucleoli. Nelle cellule viventi, si distinguono sullo sfondo dell'organizzazione diffusa della cromatina. I nucleoli sono le strutture più dense della cellula. I nucleoli si trovano in quasi tutti i nuclei delle cellule eucariotiche. Ciò indica la presenza obbligatoria di questo componente nel nucleo cellulare.

Nel ciclo cellulare, il nucleolo è presente durante l'intera interfase: nella profase, quando i cromosomi si compattano durante la mitosi, scompare gradualmente, ed è assente nella meta- e nell'anafase, e riappare nel mezzo della telofase per persistere fino a alla successiva mitosi, o fino alla morte cellulare.

I nucleoli sono stati presentati come un'espressione strutturale dell'attività cromosomica. I nucleoli contengono RNA, la loro "basofilia", un'affinità per i coloranti basici, dovuta alla natura acida dell'RNA, è diventata chiara. Secondo studi citochimici e biochimici, il componente principale del nucleolo è la proteina: rappresenta fino al 70-80% del peso secco. Un contenuto proteico così elevato determina l'elevata densità dei nucleoli. Oltre alle proteine, nel nucleolo sono stati trovati acidi nucleici: RNA (5-14%) e DNA (2-12%).

Il ribosoma è una macchina cellulare elementare per la sintesi di qualsiasi proteina cellulare. Tutti loro sono costruiti allo stesso modo nella cellula, hanno la stessa composizione molecolare, svolgono la stessa funzione - sintesi proteica - quindi possono anche essere considerati organelli cellulari. A differenza di altri organelli del citoplasma (plastidi, mitocondri, centro cellulare, sistema vacuolare della membrana, ecc.), Sono rappresentati nella cellula in un numero enorme: 1 x 10 7 di essi si formano durante il ciclo cellulare. Pertanto, la maggior parte dell'RNA cellulare è precisamente l'RNA ribosomiale. L'RNA ribosomiale è relativamente stabile; i ribosomi possono esistere nelle cellule di coltura tissutale per diversi cicli cellulari. Nelle cellule del fegato, l'emivita dei ribosomi è di 50-120 ore.

I ribosomi sono particelle ribonucleoproteiche complesse, che comprendono molte molecole di proteine singole (non ripetute) e diverse molecole di RNA.I ribosomi dei procarioti e degli eucarioti differiscono per dimensioni e caratteristiche molecolari, sebbene abbiano principi comuni di organizzazione e funzionamento. Ad oggi, la struttura dei ribosomi è stata completamente decifrata mediante analisi di diffrazione a raggi X ad alta risoluzione.

I nucleoli amplificati - i geni mb rRNA sono eccessivamente replicati. Allo stesso tempo, si verifica un'ulteriore replicazione dei geni rRNA per garantire la produzione di un gran numero di ribosomi. Come risultato di tale sovrasintesi dei geni dell'rRNA, le loro copie possono diventare libere, extracromosomiche. Queste copie extracromosomiche dei geni rRNA possono funzionare indipendentemente, risultando in una massa di nucleoli aggiuntivi liberi, ma non più strutturalmente associati ai cromosomi che formano il nucleolo. Questo fenomeno è chiamato amplificazione del gene rRNA. studiato in dettaglio sulla crescita di ovociti di anfibi.
In X. laevis, l'amplificazione dell'rDNA avviene nella profase I. In questo caso, la quantità di rDNA amplificato (o geni rRNA) diventa 3000 volte maggiore di quanto
per quantità aploide di rDNA e corrisponde a 1,5x106 geni rRNA. Queste copie extracromosomiche soprannumerarie formano centinaia di nucleoli aggiuntivi negli ovociti in crescita. In media, un nucleolo aggiuntivo rappresenta diverse centinaia o migliaia di geni rRNA.
I nucleoli amplificati si trovano anche negli ovociti degli insetti. 3x106 copie extracromosomiche dei geni rRNA sono state trovate negli ovociti del nuotatore fasciato.
Dopo il periodo di maturazione dell'ovocita durante le sue due successive divisioni, i nucleoli non vengono inclusi nei cromosomi mitotici, si separano dai nuovi nuclei e si degradano.
Tetrachymena pyriformis ha un singolo gene rRNA nel genoma del micronucleo aploide. Ci sono circa 200 copie nel macronucleo.
Nel lievito, le copie extracromosomiche dei geni rRNA sono DNA ciclico l ~ 3 μm, quindi esiste un gene rRNA.

Domanda 53

La forma del nucleo è sferica, ellittica, meno spesso lobata, a forma di fagiolo, ecc. Il diametro del nucleo è solitamente compreso tra 3 e 10 micron.

Il nucleo è delimitato dal citoplasma da due membrane (ciascuna di esse ha una struttura tipica). Tra le membrane c'è uno stretto spazio riempito con una sostanza semiliquida. In alcuni punti le membrane si fondono tra loro formando dei pori (3), attraverso i quali avviene lo scambio di sostanze tra il nucleo e il citoplasma. La membrana nucleare esterna (1) dal lato rivolto verso il citoplasma è ricoperta di ribosomi, che le conferiscono una rugosità, la membrana interna (2) è liscia. Le membrane nucleari fanno parte del sistema delle membrane cellulari: le escrescenze della membrana nucleare esterna sono collegate ai canali del reticolo endoplasmatico, formando un unico sistema di canali comunicanti.

Carioplasma (succo nucleare, nucleoplasma) - il contenuto interno del nucleo, in cui si trovano la cromatina e uno o più nucleoli. La composizione del succo nucleare comprende varie proteine (compresi gli enzimi nucleari), nucleotidi liberi.

Il nucleolo (4) è un corpo denso arrotondato immerso nel succo nucleare. Il numero di nucleoli dipende dallo stato funzionale del nucleo e varia da 1 a 7 o più. I nucleoli si trovano solo nei nuclei non in divisione; durante la mitosi scompaiono. Il nucleolo si forma su determinate regioni dei cromosomi che trasportano informazioni sulla struttura dell'rRNA. Tali regioni sono chiamate organizzatore nucleolare e contengono numerose copie dei geni che codificano l'rRNA. Le subunità del ribosoma sono formate da rRNA e proteine provenienti dal citoplasma. Pertanto, il nucleolo è un accumulo di rRNA e subunità ribosomiali in diversi stadi della loro formazione.

Lo studio dei processi di base che supportano l'esistenza della vita organica si svolge in diverse direzioni. La parte del leone della ricerca ricade sulla biologia molecolare e sulla microbiologia. Come è già chiaro, la salute e la vita degli organismi complessi multicellulari dipendono in gran parte dalle operazioni che avvengono all'interno delle cellule. Lo studio delle metamorfosi intracellulari è un compito laborioso, poiché una cellula di un eucariota multicellulare non può vivere la vita di un organismo separato. La vita degli eucarioti viene studiata, tra l'altro, sulla base della conoscenza dei protozoi e dei batteri. Quindi, i ribosomi dei batteri più semplici sono molto simili sia nella struttura che nella funzione con le cellule nucleari.

Studiando i ribosomi nei batteri, una persona non solo acquisisce importanti conoscenze sul complesso processo di sintesi proteica dagli amminoacidi in una cellula organica, ma ottiene anche strumenti nella lotta contro molte malattie. Sono le nucleoproteine ribosomiali dei batteri che forniscono informazioni sui meccanismi di azione degli antibiotici sui microrganismi patogeni (virus, batteri, ecc.).

In una cellula batterica, il ribosoma funziona come produttore di molecole proteiche. La sua struttura determina il complesso processo di biosintesi.

L'essenza del lavoro della nucleoproteina è che con il suo aiuto, sulla base dell'RNA di matrice, utilizzando l'RNA di trasporto, vengono prodotti complessi composti polipeptidici, senza i quali la cellula batterica non può continuare ad esistere.

L'RNA messaggero e di trasferimento non fa parte del ribosoma, ma è contenuto nel citoplasma della cellula batterica.

Pertanto, tre strutture cellulari prendono parte alla sintesi proteica:

matrice;
trasferire l'RNA;
ribosoma.

Metodi di studio

I moderni laboratori biologici hanno ampie opportunità per lo studio della cellula e dei suoi organelli.

Rispetto ai ribosomi eucariotici, questi organelli sono molto piccoli nei procarioti. Anche se altrimenti, questi componenti di cellule, batteri ed eucarioti sono molto simili. Sono anche costituiti da due sottoparticelle e lo stesso processo di sintesi proteica ha molti meccanismi simili.

A causa del fatto che le nucleoproteine ribosomiali sono una delle unità strutturali più interessanti di una cellula per una persona, oggi ci sono metodi sufficienti per identificare i modelli di struttura e funzionamento di questo organoide.

Uno dei metodi più utilizzati per rilevare le nucleoproteine nei batteri è il profilo ribosomiale.

Questo metodo viene eseguito come segue:

Distruzione di una cellula batterica per azione meccanica su di essa. Le reazioni chimiche in questo caso distorcono l'immagine.
Distruzione di molecole di RNA che non fanno parte del ribosoma.
Rimozione di tutti i residui polipeptidici da quei prodotti che sono stati ottenuti a seguito della distruzione.
Conversione inversa dell'RNA in DNA.
Lettura di sequenze di amminoacidi.

Il sequenziamento stesso può essere implementato utilizzando diversi metodi, in particolare i due più comuni.

Metodo Edmann

Uno dei primi sviluppati. L'essenza di questo metodo è che il peptide (proteina) viene trattato con determinati reagenti, a seguito dei quali viene scisso l'amminoacido che compone la proteina.

Metodo Sanger

Il metodo più moderno. Basato sull'uso di un oligonucleotide sintetico (gli oligonucleotidi sono costituiti da più di due acidi nucleici).

Il metodo utilizzato consente di identificare tutte, anche le più piccole sezioni dell'RNA che si sta studiando. Ottenendo informazioni complete sugli amminoacidi, i ricercatori sono in grado di ripristinare i momenti operativi più importanti della biosintesi.

Questa informazione è di grande importanza quando si studia la reazione dei batteri agli antibiotici.

Struttura

Al momento, la scienza dispone di una quantità convincente di informazioni verificate empiricamente sulla struttura dei ribosomi nei batteri e negli eucarioti.

Questo è un complesso macromolecolare, che consiste di due sottoparticelle di diverse dimensioni:

piccola sottoparticella;
subunità grande.

Un piccolo ribosoma è costituito da un RNA ribosomiale e tre dozzine di proteine diverse. La funzione principale della subunità piccola è quella di legare la nucleoproteina all'RNA messaggero (mRNA).

Durante l'intero processo di iniziazione e allungamento (l'attaccamento dei monomeri alla catena della macromolecola), la piccola subunità conserva l'mRNA. Inoltre, assicura il passaggio della matrice attraverso la nucleoproteina.

Pertanto, una piccola subparticella svolge la funzione genetica di decodificare le informazioni.

La grande subunità contiene 3 RNA ribosomiali e circa 50 composti proteici. Una grande subparticella non entra in contatto con la matrice, è responsabile del verificarsi di processi chimici nelle nucleoproteine durante la formazione di legami polipeptidici nel polipeptide tradotto.

Processo di traduzione

Il processo di sintesi proteica (sia nei batteri che negli eucarioti) ha il seguente ciclo:

iniziazione;
allungamento;
cessazione.

Iniziazione

L'iniziazione inizia con l'attaccamento dell'RNA messaggero alla piccola subunità del ribosoma.

Se la macromolecola ribosomiale riconosce il codone di tre lettere che si trova sull'mRNA, allora viene attaccato l'anticodone del tRNA.

Allungamento

Attaccamento di aminoacidi apportati dal tRNA e promozione del ribosoma lungo la matrice con rilascio della molecola di tRNA.

Il movimento lungo l'mRNA viene effettuato fino a raggiungere il codone di stop, che è presente in tutte le matrici.

Risoluzione

La proteina neoformata, costituita da amminoacidi protradotti, viene staccata.

In alcuni casi, il completamento della traduzione della proteina neoformata è accompagnato dalla disintegrazione (dissociazione) del ribosoma.

Differenze nella sintesi proteica nelle cellule eucariotiche

Nonostante il fatto che i ribosomi eucariotici siano costituiti dalle stesse parti strutturali delle cellule batteriche, la sintesi dei polipeptidi eucariotici ha le sue caratteristiche:

Differenze nel meccanismo di iniziazione (riconoscimento dei codoni e selezione degli anticodoni).
Differenze in fase di cessazione. Negli eucarioti, in alcuni casi, dopo il completamento della sintesi proteica e la formazione di una nuova molecola, questa molecola non si stacca, ma ricomincia una nuova iniziazione.

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La struttura del ribosoma: 1 - grande subunità; 2 - piccola subunità.

Ribosomi- organelli non di membrana, di circa 20 nm di diametro. I ribosomi sono costituiti da due subunità, grande e piccola, in cui possono dissociarsi. La composizione chimica dei ribosomi - proteine e rRNA. Le molecole di rRNA costituiscono il 50-63% della massa del ribosoma e formano la sua struttura strutturale. Esistono due tipi di ribosomi: 1) eucariotico (con costanti di sedimentazione dell'intero ribosoma - 80S, subunità piccola - 40S, grande - 60S) e 2) procariotico (rispettivamente 70S, 30S, 50S).

I ribosomi del tipo eucariotico contengono 4 molecole di rRNA e circa 100 molecole proteiche, il tipo procariotico - 3 molecole di rRNA e circa 55 molecole proteiche. Durante la biosintesi proteica, i ribosomi possono "lavorare" singolarmente o combinarsi in complessi - poliribosomi (polisomi). In tali complessi, sono collegati tra loro da una singola molecola di mRNA. Le cellule procariotiche hanno solo ribosomi di tipo 70S. Le cellule eucariotiche hanno sia ribosomi di tipo 80S (membrane ER ruvide, citoplasma) sia ribosomi di tipo 70S (mitocondri, cloroplasti).

Le subunità del ribosoma eucariotico si formano nel nucleolo. La combinazione di subunità in un intero ribosoma si verifica nel citoplasma, di regola, durante la biosintesi delle proteine.

Funzione del ribosoma: assemblaggio della catena polipeptidica (sintesi proteica).

Ribosomi - concetto e tipi. Classificazione e caratteristiche della categoria "Ribosome" 2017, 2018.

- La dissociazione del ribosoma è un prerequisito necessario per l'iniziazione.

Ci sono due modi di riconoscere il codone di inizio Iniziazione terminale (caratteristica degli eucarioti), è il processo in cui il ribosoma si attacca accuratamente all'estremità 5' modificata (cappuccio) dell'mRNA e si sposta lungo di essa finché non trova ... .

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I ribosomi sono organelli cellulari non di membrana la cui funzione è la sintesi proteica. Ogni ribosoma è costituito da due subunità, grande e piccola, costituite da RNA ribosomiale e proteine. C'è più RNA ribosomiale nel ribosoma in massa - da esso vengono costruite grandi impalcature ... .

- In un bastoncino si distinguono un segmento esterno e uno interno. Il segmento esterno è costituito da dischi. Il segmento interno ha un nucleo, mitocondri, ribosomi, un complesso lamellare e così via.

I bastoncini predominano in numero (120-130 milioni). Lo strato di neuroni fotorecettori è il più ampio, contiene cellule fotorecettrici - queste sono cellule sensoriali primarie, hanno un assone che si collega ai dendriti dei neuroni associativi e un processo periferico ....

Il ribosoma è una macchina cellulare elementare per la sintesi di qualsiasi proteina cellulare. Tutti sono costruiti nella cellula allo stesso modo, hanno la stessa composizione molecolare, svolgono la stessa funzione - sintesi proteica - quindi possono anche essere considerati organelli cellulari. A differenza di altri organelli del citoplasma (plastidi, mitocondri, centro cellulare, sistema vacuolare della membrana, ecc.), Sono rappresentati nella cellula in un numero enorme: 1 x 10 7 di essi si formano durante il ciclo cellulare. Pertanto, la maggior parte dell'RNA cellulare è precisamente l'RNA ribosomiale. L'RNA ribosomiale è relativamente stabile; i ribosomi possono esistere nelle cellule di coltura tissutale per diversi cicli cellulari. Nelle cellule del fegato, l'emivita dei ribosomi è di 50-120 ore.

I ribosomi sono particelle ribonucleoproteiche complesse, che comprendono molte molecole di singole proteine (non ripetute) e diverse molecole di RNA.I ribosomi dei procarioti e degli eucarioti differiscono per dimensioni e caratteristiche molecolari, sebbene abbiano principi comuni di organizzazione e funzionamento. Ad oggi, la struttura dei ribosomi è stata completamente decifrata mediante analisi di diffrazione a raggi X ad alta risoluzione.

Un ribosoma completo e funzionante è costituito da due subunità disuguali, che si dissociano facilmente in modo reversibile in una subunità grande e una piccola. La dimensione di un ribosoma procariotico completo è 20 x 17 x 17 nm, eucariotica - 25 x 20 x 20. Il ribosoma procariotico completo ha un coefficiente di sedimentazione di 70S e si dissocia in due subunità: 50S e 30S. Il ribosoma eucariotico completo, il ribosoma 80S, si dissocia nelle subunità 60S e 40S. La forma e i contorni dettagliati dei ribosomi di una varietà di organismi e cellule, inclusi sia i procarioti che gli eucarioti, sono sorprendentemente simili, sebbene differiscano in una serie di dettagli. La piccola subunità ribosomiale è a forma di bastoncino con numerose piccole sporgenze (vedere Figura 81) ed è lunga circa 23 nm e larga 12 nm. La grande subunità sembra un emisfero con tre sporgenze sporgenti. Dopo l'associazione in un ribosoma 70S completo, una piccola subparticella giace con un'estremità su una delle sporgenze della particella 50S e con l'altra estremità nel suo solco. La composizione delle piccole subunità include una molecola di RNA e la grande subunità ne contiene diverse: nei procarioti - due e negli eucarioti - 3 molecole. Le caratteristiche della composizione molecolare dei ribosomi sono riportate nella Tabella 9.

Tabella 9 Caratterizzazione molecolare dei ribosomi

Pertanto, la composizione del ribosoma eucariotico comprende quattro molecole di RNA di diverse lunghezze: 28S RNA contiene 5000 nucleotidi, 18SRNA - 2000, 5.8S RNA - 160, 5SRNA - 120. Gli RNA ribosomiali hanno una complessa struttura secondaria e terziaria, formando anelli complessi e forcine su aree complementari, che porta all'auto-imballaggio, all'auto-organizzazione di queste molecole in un corpo complesso. Ad esempio, in condizioni ioniche fisiologiche, la stessa molecola di RNA 18S forma una particella a forma di bastoncino che determina la forma della piccola subunità dei ribosomi.

Sotto l'azione di basse forze ioniche, specialmente quando gli ioni di magnesio vengono rimossi, le subunità ribosomiali dense possono dispiegarsi in filamenti sciolti di ribonucleoproteine, dove si possono osservare gruppi di singole proteine, ma non ci sono strutture regolari, come i nucleosomi, perché non ci sono gruppi di proteine simili: nel ribosoma, tutte le 80 proteine sono diverse.

Affinché i ribosomi si formino è necessaria la presenza di quattro tipi di RNA ribosomiale in rapporti equimolari e la presenza di tutte le proteine ribosomiali. L'assemblaggio dei ribosomi può avvenire spontaneamente in vitro, se le proteine vengono aggiunte sequenzialmente all'RNA in una certa sequenza.

Pertanto, per la biosintesi dei ribosomi, è necessaria la sintesi di molte speciali proteine ribosomiali e 4 tipi di RNA ribosomiale. Dove viene sintetizzato questo RNA, su quanti geni, dove sono localizzati questi geni, come sono organizzati nel DNA dei cromosomi: tutte queste domande sono state risolte con successo negli ultimi decenni studiando la struttura e la funzione dei nucleoli.

La struttura e le funzioni dei ribosomi devono essere note a qualsiasi persona moderna. Il funzionamento di una cellula di un organismo vivente è un processo complesso che continua per tutta la vita dell'organismo.

I ribosomi sono organelli cellulari coinvolti nel complesso meccanismo cellulare di traduzione del codice genetico in una catena di amminoacidi. Lunghe catene di amminoacidi sono collegate tra loro per formare proteine che svolgono varie funzioni. La struttura del ribosoma è mostrata nella figura sottostante.

Qual è la funzione dei ribosomi

Lo scopo dell'organoide descritto in qualsiasi cellula è quello di effettuare la sintesi delle proteine. Le proteine sono utilizzate da quasi tutte le cellule:

come catalizzatori - accelerano il tempo di reazione;
come fibre - forniscono stabilità cellulare;
molte proteine hanno compiti individuali.

La principale riserva di informazioni nelle cellule è la molecola di acido desossiribonucleico (DNA). Un enzima speciale, l'RNA polimerasi, si lega alla molecola del DNA e crea una "copia speculare" - l'acido ribonucleico della matrice (mRNA), che si sposta liberamente dal nucleo al citoplasma della cellula.

La catena dell'acido ribonucleico viene elaborata quando esce dal nucleo; le regioni di RNA che non codificano per le proteine vengono rimosse; L'mRNA viene utilizzato per un'ulteriore sintesi proteica.

Ogni mRNA è costituito da 4 diversi acidi nucleici, le cui triplette costituiscono i codoni. Ogni codone specifica un amminoacido specifico. Ci sono 20 amminoacidi nel corpo di tutti gli esseri viventi sulla Terra. I codoni usati per specificare gli amminoacidi sono quasi universali.

Il codone che dà inizio a tutte le proteine è "AUG", la sequenza delle basi nucleiche:

adenina;
uracile;
guanina.

Una speciale molecola di RNA fornisce aminoacidi per la sintesi: RNA di trasferimento o tRNA. Un tRNA che trasporta l'amminoacido corrispondente si avvicina al codone attivo e si associa ad esso. Si forma un legame peptidico tra il nuovo amminoacido e la proteina in costruzione.

Dove si formano i ribosomi

Le parti costitutive dell'organoide si formano nel nucleolo. Le due subunità si uniscono per avviare il processo chimico di sintesi proteica dal filamento di mRNA. Il ribosoma funge da catalizzatore formando legami peptidici tra gli amminoacidi. Il tRNA utilizzato viene rilasciato nuovamente nel citosol e può quindi legarsi a un altro amminoacido.

L'organoide raggiungerà il codone di stop dell'mRNA (UGA, UAG e UAA), interrompendo il processo di sintesi. Proteine speciali (fattori di terminazione) interromperanno la catena degli amminoacidi, separandola dall'ultimo tRNA: la formazione delle proteine cesserà.

Diverse proteine richiedono alcune modifiche, il trasporto in determinate aree della cellula prima di funzionare. Il ribosoma attaccato al reticolo endoplasmatico collocherà la proteina appena formata all'interno, subirà ulteriori modifiche, sarà opportunamente piegato. Altre proteine si formano direttamente nel citosol, dove fungono da catalizzatore per varie reazioni.

I ribosomi creano le proteine di cui le cellule hanno bisogno, che costituiscono circa il 20% della composizione della cellula. Ci sono circa 10.000 diverse proteine in una cellula, circa un milione di copie ciascuna.

Il ribosoma partecipa in modo efficiente e rapido alla sintesi, aggiungendo 3-5 amminoacidi alla catena proteica al secondo. Le proteine corte contenenti diverse centinaia di amminoacidi possono essere sintetizzate in pochi minuti.

La composizione e la struttura dei ribosomi

I ribosomi hanno una struttura simile nelle cellule di tutti gli organismi sulla Terra, sono indispensabili nella sintesi delle proteine. All'inizio dell'evoluzione di varie forme di vita, il ribosoma era accettato come un modo universale di tradurre l'RNA in proteine. Questi organelli variano leggermente nei diversi organismi.

Gli organelli descritti sono costituiti da una subunità grande e piccola situata attorno alla molecola di mRNA. Ogni subunità è una combinazione di proteine e RNA chiamata RNA ribosomiale (rRNA).

La lunghezza dell'rRNA in diversi filamenti è diversa. L'rRNA è circondato da proteine che costituiscono il ribosoma. L'rRNA contiene mRNA e tRNA nell'organoide e funge da catalizzatore per accelerare la formazione di legami peptidici tra gli amminoacidi.

I ribosomi sono misurati in unità Svedberg, il che significa quanto tempo impiega una molecola a depositarsi fuori dalla soluzione in una centrifuga. Più grande è il numero, più grande è la molecola.

Le differenze tra ribosomi procariotici ed eucariotici sono discusse nella tabella.

I ribosomi sono responsabili del processo di sintesi proteica - la forza motrice del corpo e sono uno degli organelli chiave di una cellula vivente, rappresentata in tutta la diversità degli esseri viventi sulla Terra.