Ribosomu struktūras shematisks attēlojums. Ribosomu struktūra

Ribosoma- dzīvas šūnas svarīgākā nemembrānas organelle, sfēriska vai nedaudz elipsoidāla forma, ar diametru 100-200 angstremu, kas sastāv no lielām un mazām apakšvienībām. Ribosomas kalpo proteīna biosintēzei no aminoskābēm iepriekš noteiktā veidnē, pamatojoties uz ģenētisko informāciju, ko nodrošina messenger RNS vai mRNS. Šo procesu sauc par tulkošanu.

Eikariotu šūnās ribosomas atrodas uz endoplazmatiskā tīkla membrānām, lai gan tās var lokalizēties arī citoplazmā nesaistītā formā. Bieži ar vienu mRNS molekulu ir saistītas vairākas ribosomas; šo struktūru sauc poliribosoma. Ribosomu sintēze eikariotos notiek īpašā intranukleārā struktūrā - kodolā.

Ribosomas ir nukleoproteīns, kurā RNS/olbaltumvielu attiecība ir 1:1 augstākiem dzīvniekiem un 60-65:35-40 baktērijām. Ribosomu RNS veido aptuveni 70% no kopējās RNS šūnā. Eikariotu ribosomas satur četras rRNS molekulas, no kurām 18S, 5.8S un 28S rRNS tiek sintezētas kodolā ar RNS polimerāzi I kā vienu prekursoru (45S), kas pēc tam tiek modificēts un sagriezts. 5S rRNS sintezē RNS polimerāze III citā genoma daļā, un tai nav nepieciešamas papildu modifikācijas. Gandrīz visa rRNS ir magnija sāls formā, kas nepieciešama struktūras saglabāšanai; Kad magnija joni tiek noņemti, ribosoma tiek disociēta apakšvienībās.

Ribosomu sedimentācijas konstante (sedimentācijas ātrums ultracentrifūgā) eikariotu šūnās ir 80S (attiecīgi lielās un mazās apakšvienības 60S un 40S), baktēriju šūnās (kā arī mitohondrijās un plastidos) - 70S (lielās un mazās apakšvienības 50S un 30S). , attiecīgi).

Tulkošana ir proteīna sintēze, ko veic ribosoma, pamatojoties uz informāciju, kas ierakstīta ziņotāja RNS (mRNS). MRNS saistās ar mazo ribosomas apakšvienību, kad 16S ribosomu RNS 3" gals atpazīst komplementāro Shine-Dalgarno sekvenci, kas atrodas mRNS 5" galā (prokariotos), kā arī sākuma kodona novietojumu. (parasti AUG) mRNS mazajā apakšvienībā . Eikariotos mazā ribosomu apakšvienība ir saistīta arī ar vāciņu mRNS galā. Mazo un lielo apakšvienību saistība notiek ar formilmetionil-tRNS (fMET-tRNS) saistīšanos un iniciācijas faktoru līdzdalību (IF1, IF2 un IF3 prokariotos; to analogi un papildu faktori ir iesaistīti translācijas iniciācijā eikariotu ribosomās). Tādējādi antikodona atpazīšana (tRNS) notiek mazajā apakšvienībā.

Pēc asociācijas fMET-tRNS atrodas ribosomas katalītiskā (peptidiltransferāzes) centra P- (peptidil-) vietā. Nākamā tRNS, kas satur aminoskābi 3" galā un ir komplementāra ar otro kodonu uz mRNS, tiek ievietota ar EF-Tu faktora palīdzību ribosomas katalītiskā centra A- (aminoacil-) vietā. Pēc tam veidojas peptīdu saite starp formilmetionīnu (saistīts ar tRNS, kas atrodas P vietā) un aminoskābi, ko atnes tRNS, kas atrodas A vietā. Peptīdu saites veidošanās katalīzes mehānisms peptidiltransferāzē centrs joprojām nav pilnībā skaidrs.Šobrīd pastāv vairākas hipotēzes, kas izskaidro šī procesa detaļas: 1. Optimāla substrātu pozicionēšana (induced fit), 2. Izslēgšana no aktīvā ūdens centra, kas var pārtraukt veidošanos peptīdu ķēde ar hidrolīzi, 3. rRNS nukleotīdu (piemēram, A2450 un A2451) līdzdalība protonu pārnesē, 4. 3"-gala nukleotīda tRNS (A76) 2"-hidroksilgrupas līdzdalība protonu pārnesē. Augsta efektivitāte. katalīze tiek panākta, mijiedarbojoties šiem faktoriem.

Jautājums Nr.49. Izglītība un ribosomu loma šūnā.

Ribosomas- citoplazmas organoīdi, uz kuriem notiek olbaltumvielu sintēze. Ribosomas var funkcionēt tikai kombinācijā ar diviem citiem RNS veidiem - pārneses RNS, kas piegādā aminoskābes uz būvējamo proteīna molekulu, un ziņojuma RNS, kas kalpo kā informācijas avots, kas nepieciešams noteiktas aminoskābju secības salikšanai.
Tādējādi ribosoma var salīdzināt ar proteīnu molekulu ražošanas darbnīcu.

Ribosomu veidošanās nukleolos. Gēni, kas ir atbildīgi par ribosomu RNS sintēzi, atrodas piecos hromosomu pāros un tiek uzrādīti daudzu kopiju veidā, kas ļauj vienlaikus sintezēt lielu daudzumu ribosomu RNS, kas nepieciešams šūnu funkciju īstenošanai.

Veidojas ribosomas uzkrājas kodolos - specializētās kodola struktūrās, kas saistītas ar hromosomām. Ja šūna sintezē daudz olbaltumvielu, tajā veidojas liels daudzums ribosomu RNS, tāpēc nukleoli šajā šūnā ir lieli. Gluži pretēji, šūnās, kas sintezē maz olbaltumvielu, nukleoli pat nav redzami. Ribosomu RNS kodolos saistās ar ribosomu proteīniem, veidojot lodveida daļiņas, kas ir atsevišķas ribosomas apakšvienības. Šīs apakšvienības ir atdalītas no kodola, iziet no kodola caur kodola membrānas porām un tiek izplatītas gandrīz visā citoplazmā. Nokļūstot citoplazmā, apakšvienības tiek apkopotas nobriedušā, funkcionējošā ribosomā. Kodolā nav nobriedušu ribosomu, tāpēc proteīnu sintēze notiek tikai šūnas citoplazmā.

Ribosomu loma: kalpo proteīna biosintēzei no aminoskābēm saskaņā ar doto veidni, pamatojoties uz ģenētisko informāciju, ko nodrošina messenger RNS vai mRNS. Šo procesu sauc par tulkošanu

50. jautājums: Kodolstruktūru morfoloģija.

Īss pārskats par pamatprocesiem, kas saistīti ar proteīnu sintēzi, kas būtībā ir vienādi visās dzīvības formās, kas sniegts 2. nodaļā, norāda uz šūnas kodola īpašo nozīmi. Kodols veic divas vispārīgu funkciju grupas: viena saistīta ar pašu ģenētiskās informācijas uzglabāšanu, otra ar tās realizāciju, nodrošinot proteīnu sintēzi. Pirmajā grupā ietilpst procesi, kas saistīti ar iedzimtas informācijas saglabāšanu nemainīgas DNS struktūras veidā. Šie procesi ir saistīti ar tā saukto labošanas enzīmu klātbūtni, kas novērš spontānus DNS molekulas bojājumus (vienas no DNS ķēdes pārrāvumu, daļu no radiācijas bojājuma), kas saglabā DNS molekulu struktūru praktiski nemainīgu šūnu paaudzēs. vai organismiem. Tālāk kodolā notiek DNS molekulu pavairošana jeb reduplikācija un atdalīšanās (segregācija), kas ļauj divām šūnām saņemt tieši tādus pašus ģenētiskās informācijas apjomus gan kvalitatīvi, gan kvantitatīvi. Eikariotu kodolā notiek ģenētiskā materiāla maiņas un rekombinācijas procesi, kas tiek novēroti mejozes (šķērsošanas) laikā. Visbeidzot, kodoli ir tieši iesaistīti DNS molekulu izplatīšanā šūnu dalīšanās laikā. Vēl viena šūnu procesu grupa, ko nodrošina kodola darbība, ir sava proteīnu sintēzes aparāta izveide. Tā ir ne tikai dažādu kurjeru RNS sintēze, transkripcija uz DNS molekulām, bet arī visu veidu pārneses RNS un ribosomu RNS transkripcija. Eikariotu šūnu kodolos notiek primāro transkriptu “nobriešana” (apstrāde, savienošana). Eikariotu kodolā ribosomu apakšvienību veidošanās notiek arī, kompleksējot kodolā sintezēto ribosomu RNS ar ribosomu proteīniem, kas tiek sintezēti citoplazmā un pārnesti uz kodolu. Tādējādi kodols ir ne tikai ģenētiskā materiāla rezervuārs, bet arī vieta, kur šis materiāls vairojas un funkcionē. Tāpēc jebkuras no iepriekšminētajām funkcijām zaudēšana vai pārtraukšana ir postoša šūnai kopumā. Tādējādi remonta procesu traucējumi novedīs pie DNS primārās struktūras izmaiņām un automātiski pie izmaiņām proteīnu struktūrā, kas noteikti ietekmēs to specifisko aktivitāti, kas var vienkārši izzust vai mainīties tā, ka nenodrošinās šūnu funkcijas. , kā rezultātā šūna iet bojā. DNS replikācijas traucējumi novedīs pie šūnu reprodukcijas apturēšanas vai tādu šūnu parādīšanās, kurām ir nepilnīgs ģenētiskās informācijas kopums, kas arī ir nāvējošs šūnām. Ģenētiskā materiāla (DNS molekulu) izplatīšanas traucējumi šūnu dalīšanās laikā novedīs pie tāda paša rezultāta. Zaudējums kodola bojājuma rezultātā vai jebkādu regulējošo procesu pārkāpuma gadījumā jebkura veida RNS sintēzē automātiski novedīs pie olbaltumvielu sintēzes apturēšanas šūnā vai tās rupjiem pārkāpumiem. Tas viss norāda uz kodolstruktūru vadošo nozīmi procesos, kas saistīti ar nukleīnskābju un olbaltumvielu sintēzi - galveno funkcionāru šūnas dzīvē. Tomēr vēlreiz jāuzsver, ka kodola kā ģenētiskās informācijas uzglabāšanas un ieviešanas sistēmas funkcionēšana ir saistīta, nesaraujami saistīta ar citām šūnas funkcionālajām sistēmām, kas nodrošina kodola darbību ar īpašiem proteīniem, prekursoru plūsma, enerģija utt.

51. jautājums. Kodolstruktūru loma šūnu dzīvē

Pirmajā grupā ietilpst procesi, kas saistīti ar iedzimtas informācijas saglabāšanu nemainīgas DNS struktūras veidā. Šie procesi ir saistīti ar tā saukto labošanas enzīmu klātbūtni, kas novērš spontānus DNS molekulas bojājumus (vienas no DNS ķēdes pārrāvumu, daļu no radiācijas bojājuma), kas saglabā DNS molekulu struktūru praktiski nemainīgu šūnu paaudzēs. vai organismiem. Tālāk kodolā notiek DNS molekulu pavairošana jeb reduplikācija un atdalīšanās (segregācija), kas ļauj divām šūnām saņemt tieši tādus pašus ģenētiskās informācijas apjomus gan kvalitatīvi, gan kvantitatīvi. Eikariotu kodolā notiek ģenētiskā materiāla maiņas un rekombinācijas procesi, kas tiek novēroti mejozes (šķērsošanas) laikā. Visbeidzot, kodoli ir tieši iesaistīti DNS molekulu izplatīšanā šūnu dalīšanās laikā.

Vēl viena šūnu procesu grupa, ko nodrošina kodola darbība, ir sava proteīnu sintēzes aparāta izveide. Tā ir ne tikai dažādu kurjeru RNS sintēze, transkripcija uz DNS molekulām, bet arī visu veidu pārneses RNS un ribosomu RNS transkripcija. Eikariotu šūnu kodolos notiek primāro transkriptu “nobriešana” (apstrāde, savienošana). Eikariotu kodolā ribosomu apakšvienību veidošanās notiek arī, kompleksējot kodolā sintezēto ribosomu RNS ar ribosomu proteīniem, kas tiek sintezēti citoplazmā un pārnesti uz kodolu. Tādējādi kodols ir ne tikai ģenētiskā materiāla rezervuārs, bet arī vieta, kur šis materiāls vairojas un funkcionē. Tāpēc jebkuras no iepriekšminētajām funkcijām zaudēšana vai pārtraukšana ir postoša šūnai kopumā. Tādējādi remonta procesu traucējumi novedīs pie DNS primārās struktūras izmaiņām un automātiski pie izmaiņām proteīnu struktūrā, kas noteikti ietekmēs to specifisko aktivitāti, kas var vienkārši izzust vai mainīties tā, ka nenodrošinās šūnu funkcijas. , kā rezultātā šūna iet bojā. DNS replikācijas traucējumi novedīs pie šūnu reprodukcijas apturēšanas vai tādu šūnu parādīšanās, kurām ir nepilnīgs ģenētiskās informācijas kopums, kas arī ir nāvējošs šūnām. Ģenētiskā materiāla (DNS molekulu) izplatīšanas traucējumi šūnu dalīšanās laikā novedīs pie tāda paša rezultāta. Zaudējums kodola bojājuma rezultātā vai jebkādu regulējošo procesu pārkāpuma gadījumā jebkura veida RNS sintēzē automātiski novedīs pie olbaltumvielu sintēzes apturēšanas šūnā vai tās rupjiem pārkāpumiem.

Tas viss norāda uz kodolstruktūru vadošo nozīmi procesos, kas saistīti ar nukleīnskābju un olbaltumvielu sintēzi - galveno funkcionāru šūnas dzīvē.

Tomēr vēlreiz jāuzsver, ka kodola kā ģenētiskās informācijas uzglabāšanas un ieviešanas sistēmas funkcionēšana ir saistīta, nesaraujami saistīta ar citām šūnas funkcionālajām sistēmām, kas nodrošina kodola darbību ar īpašiem proteīniem, prekursoru plūsma, enerģija utt.

52. jautājums. Kodola uzbūve. Kodols ir ribosomu avots. Ribosomu struktūra. Kodolu pastiprināšana.

Starpfāzu kodolu iekšpusē gan vitālo novērojumu laikā, gan uz fiksētiem un iekrāsotiem preparātiem ir redzami mazi, parasti sfēriski ķermeņi - nukleoli. Dzīvās šūnās tās izceļas uz difūzās hromatīna organizācijas fona. Nukleoli ir visblīvākās struktūras šūnā. Nukleoli ir atrodami gandrīz visos eikariotu šūnu kodolos. Tas norāda uz šī komponenta obligātu klātbūtni šūnas kodolā.

Šūnu ciklā kodols atrodas visā starpfāzē: profāzē, kad mitozes laikā hromosomas tiek sablīvētas, tas pakāpeniski izzūd, meta- un anafāzē tā nav, un atkal parādās telofāzes vidū, lai saglabātos līdz nākamajai mitozei. , vai līdz šūnu nāvei.

Nukleoli tika konceptualizēti kā hromosomu aktivitātes strukturālā izpausme. Nukleoli satur RNS, to "bazofilija", to afinitāte pret pamata krāsvielām ir kļuvusi skaidra RNS skābuma dēļ. Saskaņā ar citoķīmiskiem un bioķīmiskiem pētījumiem galvenā kodola sastāvdaļa ir olbaltumvielas: tās veido līdz 70-80% no sausnas svara. Tik augsts olbaltumvielu saturs nosaka nukleolu lielo blīvumu. Papildus olbaltumvielām kodolā tika atrastas nukleīnskābes: RNS (5-14%) un DNS (2-12%).

Ribosoma ir elementāra šūnu iekārta jebkuru šūnu proteīnu sintēzei. Tie visi šūnā ir uzbūvēti vienādi, tiem ir vienāds molekulārais sastāvs, veic vienu un to pašu funkciju - proteīnu sintēzi -, tāpēc tos var uzskatīt arī par šūnu organellām. Atšķirībā no citām citoplazmas organellām (plastīdiem, mitohondrijiem, šūnu centrs, membrānas vakuolārā sistēma utt.), Tie šūnā ir pārstāvēti milzīgā skaitā: vienā šūnas ciklā veidojas 1 x 10 7 no tiem. Tāpēc lielākā daļa šūnu RNS ir ribosomu RNS. Ribosomu RNS ir salīdzinoši stabila, un ribosomas var pastāvēt audu kultūras šūnās vairākus šūnu ciklus. Aknu šūnās ribosomu pussabrukšanas periods ir 50-120 stundas.

Ribosomas ir sarežģītas ribonukleoproteīna daļiņas, kas ietver daudzas atsevišķu (neatkārtotu) proteīnu molekulas un vairākas RNS molekulas.Prokariotu un eikariotu ribosomas atšķiras pēc izmēra un molekulārajām īpašībām, lai gan tām ir kopīgi organizācijas un funkcionēšanas principi. Līdz šim ribosomu struktūra ir pilnībā atšifrēta, izmantojot augstas izšķirtspējas rentgenstaru difrakcijas analīzi.

Pastiprinātie nukleoli – rRNS gēni ir pārspīlēti replikēti. Šajā gadījumā notiek papildu rRNS gēnu replikācija, lai nodrošinātu liela skaita ribosomu veidošanos. Šādas rRNS gēnu pārmērīgas sintēzes rezultātā to kopijas var kļūt brīvas, ekstrahromosomālas. Šīs rRNS gēnu ekstrahromosomu kopijas var darboties neatkarīgi, kā rezultātā veidojas brīvu papildu nukleolu masa, bet tās vairs nav strukturāli saistītas ar kodolu veidojošajām hromosomām. Šo parādību sauc par rRNS gēna amplifikāciju. sīki pētīta abinieku oocītu audzēšana.
X. laevis rDNS amplifikācija notiek I fāzē. Šajā gadījumā pastiprinātās rDNS (vai rRNS gēnu) daudzums kļūst 3000 reižu lielāks nekā
uz haploīdu rDNS daudzumu un atbilst 1,5x106 rRNS gēniem. Šīs neskaitāmās ekstrahromosomu kopijas veido simtiem papildu kodolu augošos oocītos. Vidēji uz vienu papildu kodolu ir vairāki simti vai tūkstoši rRNS gēnu.
Pastiprinātie nukleoli ir atrodami arī kukaiņu oocītos. Gredzenotajā niršanas vabolē olšūnās tika atrastas 3x106 rRNS gēnu ekstrahromosomu kopijas.
Pēc olšūnas nobriešanas perioda tā divos secīgos dalījumos nukleoli netiek iekļauti mitotiskajās hromosomās, tie tiek atdalīti no jaunajiem kodoliem un degradējas.
Tetrachymena pyriformis mikrokodola haploīdajā genomā ir viens rRNS gēns. Makrokodolā ir ~200 eksemplāru.
Raugā rRNS gēnu ekstrahromosomu kopijas ir cikliska DNS l ~ 3 µm ar vienu rRNS gēnu.

53. jautājums. Kodols ir ģenētiskā materiāla uzglabāšanas, reproducēšanas un ieviešanas sistēma.

Kodola forma ir sfēriska, elipsveida, retāk daivaina, pupa formas uc Kodola diametrs parasti ir no 3 līdz 10 mikroniem.

Kodols ir norobežots no citoplazmas ar divām membrānām (katrai no tām ir tipiska struktūra). Starp membrānām ir šaura sprauga, kas piepildīta ar pusšķidru vielu. Dažās vietās membrānas saplūst viena ar otru, veidojot poras (3), caur kurām notiek vielu apmaiņa starp kodolu un citoplazmu. Ārējā kodola (1) membrāna pusē, kas vērsta pret citoplazmu, ir pārklāta ar ribosomām, piešķirot tai raupjumu, iekšējā (2) membrāna ir gluda. Kodolmembrānas ir daļa no šūnas membrānas sistēmas: ārējās kodolmembrānas izaugumi savienojas ar endoplazmatiskā retikuluma kanāliem, veidojot vienotu sakaru kanālu sistēmu.

Karioplazma (kodolsula, nukleoplazma) ir kodola iekšējais saturs, kurā atrodas hromatīns un viens vai vairāki nukleoli. Kodolsa satur dažādas olbaltumvielas (tostarp kodolenzīmus) un brīvos nukleotīdus.

Kodols (4) ir apaļš, blīvs ķermenis, kas iegremdēts kodola sulā. Kodolu skaits ir atkarīgs no kodola funkcionālā stāvokļa un svārstās no 1 līdz 7 vai vairāk. Kodoli ir atrodami tikai nedalošajos kodolos, tie izzūd mitozes laikā. Kodols veidojas noteiktās hromosomu sadaļās, kas satur informāciju par rRNS struktūru. Šādus reģionus sauc par nukleolāro organizētāju, un tie satur daudzas gēnu kopijas, kas kodē rRNS. Ribosomu apakšvienības veidojas no rRNS un olbaltumvielām, kas nāk no citoplazmas. Tādējādi kodols ir rRNS un ribosomu apakšvienību kolekcija dažādos to veidošanās posmos

Pamatprocesu izpēte, kas atbalsta organiskās dzīvības pastāvēšanu, tiek veikta dažādos virzienos. Lielākā daļa pētījumu attiecas uz molekulāro bioloģiju un mikrobioloģiju. Kā jau ir skaidrs, daudzšūnu komplekso organismu veselība un dzīve lielā mērā ir atkarīga no šūnās notiekošajām operācijām. Intracelulāro metamorfožu izpēte ir darbietilpīgs uzdevums, jo daudzšūnu eikariota šūna nevar dzīvot atsevišķa organisma dzīvi. Eikariotu dzīve tiek pētīta, cita starpā, pamatojoties uz zināšanām par vienšūņiem un baktērijām. Tādējādi vienkāršāko baktēriju ribosomas pēc struktūras un funkcijas ir ļoti līdzīgas kodolšūnām.

Pētot ribosomas baktērijās, cilvēks iegūst ne tikai svarīgas zināšanas par sarežģīto olbaltumvielu sintēzes procesu no aminoskābēm organiskā šūnā, bet arī iegūst instrumentus cīņā ar daudzām slimībām. Tieši baktēriju ribosomu nukleoproteīni sniedz informāciju par antibiotiku iedarbības mehānismiem uz patogēniem mikroorganismiem (vīrusiem, baktērijām utt.).

Baktēriju šūnā ribosoma darbojas kā olbaltumvielu molekulu veidotāja. Tās struktūra nosaka sarežģīto biosintēzes procesu.

Nukleoproteīna darba būtība ir tāda, ka ar tā palīdzību tiek ražoti sarežģīti polipeptīdu savienojumi uz messenger RNS bāzes, izmantojot pārneses RNS, bez kuras baktēriju šūna nevar turpināt pastāvēt.

Messenger un pārneses RNS nav daļa no ribosomas, bet atrodas baktēriju šūnas citoplazmā.

Tādējādi proteīnu sintēzē piedalās trīs šūnu struktūras:

matrica;
pārnes RNS;
ribosoma.

Studiju metodes

Mūsdienu bioloģiskajās laboratorijās ir plašas iespējas šūnu un to organellu pētīšanai.

Salīdzinot ar eikariotu ribosomām, šīs prokariotu organellas ir ļoti mazas. Lai gan citos aspektos šīs šūnu un baktēriju un eikariotu sastāvdaļas ir ļoti līdzīgas. Tie sastāv arī no divām apakšdaļiņām, un pašam olbaltumvielu sintēzes procesam ir daudz līdzīgu mehānismu.

Sakarā ar to, ka ribosomu nukleoproteīni ir viena no interesantākajām šūnas struktūrvienībām cilvēkiem, mūsdienās ir pietiekami daudz metožu, lai identificētu šīs organellas struktūras un funkcionēšanas modeļus.

Viena no visplašāk izmantotajām metodēm nukleoproteīnu identificēšanai baktērijās ir ribosomu profilēšana.

Šo metodi veic šādi:

Baktērijas šūnas iznīcināšana, mehāniski iedarbojoties uz to. Ķīmiskās reakcijas šajā gadījumā izkropļo attēlu.
RNS molekulu iznīcināšana, kas neietilpst ribosomas sastāvā.
Visu polipeptīdu atlieku noņemšana no tiem produktiem, kas iegūti iznīcināšanas rezultātā.
RNS reversā pārvēršana DNS.
Aminoskābju secību lasīšana.

Pati sekvencēšanu var īstenot, izmantojot vairākas metodes, jo īpaši divas visizplatītākās.

Edmana metode

Viens no pirmajiem izstrādātajiem. Šīs metodes būtība ir tāda, ka peptīdu (olbaltumvielu) apstrādā ar noteiktiem reaģentiem, kā rezultātā tiek izvadīta aminoskābe, kas veido proteīnu.

Sanger metode

Vismodernākā metode. Pamatojoties uz sintētiskā oligonukleotīda izmantošanu (oligonukleotīdi sastāv no vairāk nekā divām nukleīnskābēm).

Izmantotā metode ļauj identificēt visas, pat vismazākās RNS daļas, kas tiek pētītas. Iegūstot pilnīgu informāciju par aminoskābēm, pētnieki spēj rekonstruēt svarīgākos biosintēzes darbības aspektus.

Šai informācijai ir liela nozīme, pētot baktēriju reakciju uz antibiotikām.

Struktūra

Šobrīd zinātnei ir pārliecinošs daudzums empīriski pārbaudītas informācijas par ribosomu struktūru baktērijās un eikariotos.

Šis ir makromolekulārs komplekss, kas sastāv no divām dažāda izmēra apakšdaļiņām:

maza apakšdaļiņa;
liela apakšdaļiņa.

Mazā ribosoma sastāv no vienas ribosomas RNS un trīs desmitiem dažādu proteīnu. Mazās apakšvienības galvenā funkcija ir nukleoproteīna saistīšana ar ziņojuma RNS (mRNS).

Visa iniciācijas un pagarināšanas procesa laikā (monomēru piesaiste makromolekulu ķēdei) mazā apakšdaļiņa satur mRNS. Turklāt tas nodrošina matricas pāreju caur nukleoproteoīdu.

Tādējādi mazā apakšdaļiņa veic informācijas dekodēšanas ģenētisko funkciju.

Lielā apakšdaļiņa satur 3 ribosomu RNS un aptuveni 50 proteīnu savienojumus. Lielā apakšdaļiņa nesaskaras ar matricu, tā ir atbildīga par ķīmisko procesu rašanos nukleoproteīnos, veidojot polipeptīdu saites translētajā polipeptīdā.

Apraides process

Olbaltumvielu sintēzes procesam (gan baktērijās, gan eikariotos) ir šāds cikls:

iniciācija;
pagarinājums;
izbeigšanu.

Iniciācija

Iniciācija sākas, kad ziņojuma RNS pievienojas mazajai ribosomu apakšvienībai.

Ja ribosomu makromolekula atpazīst trīs burtu kodonu, kas atrodas uz mRNS, tad tiek pievienots tRNS antikodons.

Pagarinājums

tRNS atnesto aminoskābju pievienošana un ribosomas kustība pa matricu, atbrīvojoties tRNS molekulai.

Kustība pa mRNS turpinās, līdz tā sasniedz stopkodonu, kas atrodas visās veidnēs.

Izbeigšana

Jaunizveidotais proteīns, kas sastāv no tulkotām aminoskābēm, tiek atdalīts.

Dažos gadījumos jaunizveidotā proteīna translācijas pabeigšanu pavada ribosomas sadalīšanās (disociācija).

Proteīnu sintēzes atšķirības eikariotu šūnās

Neskatoties uz to, ka eikariotu ribosomas sastāv no tām pašām strukturālajām daļām kā baktēriju šūnās, eikariotu polipeptīdu sintēzei ir savas īpašības:

Atšķirības iniciācijas mehānismā (kodona atpazīšana un antikodonu atlase).
Atšķirības izbeigšanas stadijā. Eikariotos dažos gadījumos pēc olbaltumvielu sintēzes pabeigšanas un jaunas molekulas veidošanās šī molekula neatdalās, bet sāk iniciāciju no jauna.

Parametra nosaukums	Nozīme
Raksta tēma:	Ribosomas
Rubrika (tematiskā kategorija)	Izglītība

Ribosomu struktūra: 1 - liela apakšvienība; 2 - maza apakšvienība.

Ribosomas- organellas, kas nav membrānas, diametrs aptuveni 20 nm. Ribosomas sastāv no divām apakšvienībām – lielām un mazām, kurās tās var sadalīties. Ribosomu ķīmiskais sastāvs ir olbaltumvielas un rRNS. rRNS molekulas veido 50–63% no ribosomas masas un veido tās strukturālo karkasu. Ir divu veidu ribosomas: 1) eikariotu (ar sedimentācijas konstantēm visai ribosomai - 80S, mazo apakšvienību - 40S, lielo - 60S) un 2) prokariotu (attiecīgi 70S, 30S, 50S).

Eikariotu tipa ribosomas satur 4 rRNS molekulas un aptuveni 100 proteīna molekulas, savukārt prokariotu tipa 3 rRNS molekulas un aptuveni 55 proteīna molekulas. Olbaltumvielu biosintēzes laikā ribosomas var “strādāt” atsevišķi vai apvienoties kompleksos - poliribosomas (polisomas). Šādos kompleksos tie ir saistīti viens ar otru ar vienu mRNS molekulu. Prokariotu šūnām ir tikai 70S tipa ribosomas. Eikariotu šūnām ir gan 80S tipa ribosomas (rupjas EPS membrānas, citoplazma), gan 70S tipa ribosomas (mitohondriji, hloroplasti).

Kodolā veidojas eikariotu ribosomu apakšvienības. Apakšvienību kombinācija veselā ribosomā parasti notiek citoplazmā olbaltumvielu biosintēzes laikā.

Ribosomu funkcijas: polipeptīdu ķēdes montāža (olbaltumvielu sintēze).

Ribosomas - jēdziens un veidi. Kategorijas "Ribosomas" klasifikācija un pazīmes 2017, 2018.

- Ribosomas disociācija ir nepieciešams priekšnoteikums iniciācijai.

Ir divi veidi, kā atpazīt iniciācijas kodonu.Terminālā iniciācija (raksturīga eikariotiem) ir process, kurā ribosoma precīzi pievienojas mRNS modificētajam (vāciņš) 5' galam un pārvietojas pa to, līdz konstatē... .

- Ribosomas.

Ribosomas sastāv no divām nevienāda izmēra apakšvienībām – lielas un mazas, kurās tās var sadalīties. Ribosomas satur olbaltumvielas un ribosomu RNS (rRNS). Atkarībā no atrašanās vietas šūnā izšķir brīvās ribosomas - ribosomas, kas atrodas... .

- Ribosomas, lizosomas, Golgi aparāts, to uzbūve un funkcijas.

Ribosoma ir apaļa ribonukleoproteīna daļiņa ar diametru 20-30 nm. Tas sastāv no mazām un lielām apakšvienībām, kuru kombinācija notiek messenger RNS (mRNS) klātbūtnē. Viena mRNS molekula parasti savieno vairākas ribosomas kā pavediens... .

- RIBOSOMAS

Augu šūnu vakuoli un sferosomas Sekrēcijas pūslīši un granulas Šāda veida vienas membrānas organellas ir saistītas ar eksocitozi – vielu sintēzi un izdalīšanos no šūnas. Ir divu veidu eksocitoze: sekrēcija un ekskrēcija.... .

- Ribosomas

Kodols Kodols ir izcila apaļa struktūra, kas atrodas kodola iekšpusē. Šī ir ribosomu veidošanās vieta. Kodolā var būt viens vai vairāki kodoli. Tas intensīvi krāsojas, jo satur lielu daudzumu DNS un RNS. Kodols satur... .

- Nemembrānas šūnu organoīdi: ribosomas, kustību organelli, šūnu centrs

Ribosomas ir nemembrānas šūnu organoīdi, kuru funkcija ir olbaltumvielu biosintēze. Katra ribosoma sastāv no divām apakšvienībām - lielas un mazas, kas veidotas no ribosomu RNS un olbaltumvielām. Ribosomu RNS masa ribosomā ir lielāka – no tās tiek uzbūvēti karkasi lielai....

- Stienis ir sadalīts ārējā un iekšējā segmentā. Ārējais segments sastāv no diskiem. Iekšējā segmentā ir kodols, mitohondriji, ribosomas, lamelārais komplekss utt.

Daudzuma ziņā pārsvarā ir stieņi (120-130 milj.). Fotoreceptoru neironu slānis ir visplašākais, satur fotoreceptoru šūnas - tās ir primārās sensorās šūnas, tām ir aksons, kas savienojas ar asociatīvo neironu dendritiem un perifēro procesu... .

Pilnīga, strādājoša ribosoma sastāv no divām nevienlīdzīgām apakšvienībām, kuras viegli atgriezeniski sadalās lielā un mazā apakšvienībā. Pilnīgas prokariotu ribosomas izmērs ir 20 x 17 x 17 nm, eikariotu - 25 x 20 x 20. Pilnīgas prokariotu ribosomas sedimentācijas koeficients ir 70S, un tā sadalās divās apakšvienībās: 50S un 30S. Pilnīga eikariotu ribosoma, 80S ribosoma, sadalās 60S un 40S apakšvienībās. Dažādu organismu un šūnu, tostarp gan prokariotu, gan eikariotu, ribosomu forma un detalizēts kontūras ir pārsteidzoši līdzīgas, lai gan tās atšķiras vairākās detaļās. Mazā ribosomu apakšvienība ir stieņveida ar vairākiem nelieliem izvirzījumiem (sk. 81. att.), tās garums ir aptuveni 23 nm un platums 12 nm. Lielā apakšvienība izskatās kā puslode ar trim izvirzītiem izvirzījumiem. Kad tā ir saistīta ar pilnu 70S ribosomu, mazā apakšdaļiņa atrodas ar vienu galu uz viena no 50S daļiņas izvirzījumiem, bet otrs atrodas tās rievā. Mazajās apakšvienībās ir viena RNS molekula, un lielajās apakšvienībās ir vairākas: prokariotos - divas un eikariotos - 3 molekulas. Ribosomu molekulārā sastāva raksturojums sniegts 9. tabulā.

9. tabula. Ribosomu molekulārās īpašības

Tādējādi eikariotu ribosomā ir četras dažāda garuma RNS molekulas: 28S RNS satur 5000 nukleotīdus, 18SRNS – 2000, 5,8S RNS – 160, 5SRNS – 120. Ribosomu RNS ir sarežģīta sekundāra un terciāra struktūra, kas veido kompleksu komplementāru cilpu. zonās, kas noved pie šo molekulu pašsapakošanas, pašorganizēšanās sarežģītas formas ķermenī. Piemēram, pati 18S RNS molekula fizioloģiskos jonu apstākļos veido stieņa formas daļiņu, kas nosaka mazās ribosomu apakšvienības formu.

Zemu jonu spēku ietekmē, īpaši atdalot magnija jonus, blīvās ribosomu apakšvienības var izvērsties vaļīgos ribonukleoproteīna pavedienos, kur var novērot atsevišķu proteīnu kopas, bet nav regulāru struktūru, piemēram, nukleosomas, jo nav līdzīgu olbaltumvielu grupu: ribosomā visi 80 proteīni ir atšķirīgi.

Lai veidotos ribosomas, ir nepieciešama četru veidu ribosomu RNS klātbūtne ekvimolārās attiecībās un visu ribosomu proteīnu klātbūtne. Ribosomu montāža var notikt spontāni in vitro, ja olbaltumvielas tiek secīgi pievienotas RNS noteiktā secībā.

Tāpēc ribosomu biosintēzei ir nepieciešama daudzu īpašu ribosomu proteīnu un 4 veidu ribosomu RNS sintēze. Kur šī RNS tiek sintezēta, cik gēnu, kur šie gēni ir lokalizēti, kā tie ir sakārtoti hromosomu DNS ietvaros - visi šie jautājumi pēdējās desmitgadēs ir veiksmīgi atrisināti, pētot nukleolu struktūru un funkcijas.

Katram mūsdienu cilvēkam ir jāzina ribosomu struktūra un funkcijas. Šūnas funkcionēšana dzīvā organismā ir sarežģīts process, kas turpinās visu organisma mūžu.

Ribosomas ir šūnu organellas, kas piedalās sarežģītajā šūnu mehānismā, pārveidojot ģenētisko kodu aminoskābju ķēdēs. Garās aminoskābju ķēdes ir savienotas kopā, veidojot olbaltumvielas, kas veic dažādas funkcijas. Ribosomas struktūras diagramma ir parādīta attēlā zemāk.

Kādas funkcijas veic ribosomas?

Aprakstītās organellas mērķis jebkurā šūnā ir veikt olbaltumvielu sintēzi. Proteīnus izmanto gandrīz visas šūnas:

kā katalizatori - paātrina reakcijas laiku;
kā šķiedras - nodrošina šūnu stabilitāti;
daudziem proteīniem ir individuāli uzdevumi.

Galvenā informācijas uzglabāšana šūnās ir dezoksiribonukleīnskābes (DNS) molekula. Speciāls enzīms RNS polimerāze saistās ar DNS molekulu un izveido "spoguļkopiju" - ribonukleīnskābes (mRNS) šablonu, kas brīvi pārvietojas no kodola uz šūnas citoplazmu.

Ribonukleīnskābes ķēde tiek apstrādāta, izejot no kodola; tiek noņemti RNS reģioni, kas nekodē proteīnus; MRNS tiek izmantota turpmākai olbaltumvielu sintēzei.

Katra mRNS sastāv no 4 dažādām nukleīnskābēm, kuru tripleti veido kodonus. Katrs kodons nosaka noteiktu aminoskābi. Visu dzīvo radību ķermenī uz Zemes ir atrodamas 20 aminoskābes. Aminoskābju noteikšanai izmantotie kodoni ir gandrīz universāli.

Kodons, kas iedarbina visus proteīnus, ir “AUG”, nukleīna bāzu secība:

adenīns;
uracils;
guanīns

Īpaša RNS molekula piegādā aminoskābes sintēzei - RNS vai tRNS pārnesei. tRNS, kas satur atbilstošo aminoskābi, tuvojas aktīvajam kodonam un asociējas ar to. Tiek veidota jaunas aminoskābes peptīdu saite ar topošo proteīnu.

Kur veidojas ribosomas?

Organellu veidojošās daļas veidojas kodolā. Abas apakšvienības apvienojas, lai sāktu olbaltumvielu sintēzes ķīmisko procesu no mRNS virknes. Ribosoma darbojas kā katalizators, veidojot peptīdu saites starp aminoskābēm. Izmantotā tRNS tiek izlaista atpakaļ citozolā, kur tā vēlāk var saistīties ar citu aminoskābi.

Organelle sasniegs mRNS stopkodonu (UGA, UAG un UAA), apturot sintēzes procesu. Īpaši proteīni (terminācijas faktori) pārtrauks aminoskābju ķēdi, atdalot to no pēdējās tRNS – beigsies proteīnu veidošanās.

Dažādām olbaltumvielām ir nepieciešamas noteiktas modifikācijas un transportēšana uz noteiktām šūnas zonām, lai tās varētu darboties. Ribosoma, kas pievienota endoplazmatiskajam tīklam, ievietos jaunizveidoto proteīnu iekšā, tā tiks tālāk modificēta un tiks pareizi salocīta. Citas olbaltumvielas veidojas tieši citozolā, kur tās darbojas kā dažādu reakciju katalizators.

Ribosomas rada šūnām nepieciešamās olbaltumvielas, kas veido aptuveni 20 procentus no šūnas sastāva. Šūnā ir aptuveni 10 000 dažādu proteīnu, no kuriem katrs ir aptuveni miljons kopiju.

Ribosoma efektīvi un ātri piedalās sintēzē, pievienojot olbaltumvielu ķēdei 3-5 aminoskābes sekundē.Īsus proteīnus, kas satur vairākus simtus aminoskābju, var sintezēt minūtēs.

Ribosomu sastāvs un struktūra

Ribosomām ir līdzīga struktūra visu organismu šūnās uz Zemes, un tās ir neaizstājamas proteīnu sintēzē. Dažādu dzīvības formu evolūcijas sākumā ribosoma tika pieņemta kā universāls līdzeklis RNS pārvēršanai olbaltumvielās. Šīs organellas dažādos organismos nedaudz atšķiras.

Aprakstītās organellas sastāv no lielas un mazas apakšvienības, kas atrodas ap mRNS molekulu. Katra apakšvienība ir olbaltumvielu un RNS kombinācija, ko sauc par ribosomu RNS (rRNS).

rRNS garums dažādās ķēdēs ir atšķirīgs. RRNS ieskauj proteīni, kas veido ribosomu. rRNS satur mRNS un tRNS organellā un darbojas kā katalizators, lai paātrinātu peptīdu saišu veidošanos starp aminoskābēm.

Ribosomas mēra Svedberga vienībās, kas ir laiks, kas nepieciešams, lai molekula centrifūgā nosēstos no šķīduma. Jo lielāks skaitlis, jo lielāka ir molekula.

Atšķirības starp prokariotu un eikariotu ribosomām ir aplūkotas tabulā.

Ribosomas ir atbildīgas par olbaltumvielu sintēzes procesu - ķermeņa motorisko spēku un ir viena no galvenajām dzīvās šūnas organellām, kas ir pārstāvēta visās dzīvo būtņu daudzveidībā uz Zemes.