Определение рибосомы

Рибосома – это сложный клеточный механизм, используемый для трансляции генетический код в цепочки аминокислоты, Длинные цепочки аминокислот складываются и функционируют как белки в клетках.

Функция рибосомы

Функция рибосомы в любом клетка это производить белки. Белки используются практически во всех клеточных функциях; в качестве катализаторов они ускоряют время реакций, в качестве волокон они обеспечивают поддержку, и многие белки функционируют в конкретных задачах, таких как заключение контрактов. мускул клетки. Все белки начинаются как дезоксирибонуклеиновая кислота или ДНК. Специальный белок, РНК-полимераза является ферментом, который распознает последовательности в ДНК, связывается с ними с помощью других белков и создает новую информацию молекула который может путешествовать от ядра к цитозоль клетки. Нить рибонуклеиновой кислоты (РНК), продуцируемая РНК-полимеразой, обрабатывается на выходе из ядра, и области РНК, которые не кодируют белки, удаляются. Молекула теперь известна как мессенджер РНК или мРНК.

Каждая мРНК состоит из 4 различных нуклеиновых оснований, известных как нуклеиновые кислоты. Базовые пары «читаются» в виде серии по три, образуя кодоны. Каждый кодон указывает конкретную аминокислоту. Вся жизнь на Земле использует одни и те же 20 аминокислот, и кодоны, используемые для вызова этих аминокислот, почти универсальны. Кодон, который запускает все белки – «AUG». Это означает последовательность нуклеиновых оснований: аденин, урацил и гуанин соответственно. Специальная молекула РНК, которая может связываться с аминокислотами, известная как перенос РНК или тРНК, распознает эту последовательность и связывается с ней. Эта конкретная тРНК несет метиониновую аминокислоту. В зависимости от строящегося белка следующей аминокислотой может быть любая из двадцати.

Здесь начинается рибосома. Признавая структуру мРНК, связанной с тРНК, две субъединицы рибосомы (обсуждаемые ниже) могут объединиться, чтобы начать синтезировать белок из цепи мРНК. Рибосома действует как большой катализатор, образуя пептидные связи между аминокислотами. Использованная тРНК высвобождается обратно в цитозоль, поэтому она может связываться с другой аминокислотой. В конце концов, мРНК представит кодон рибосоме, что означает «стоп». Специальные белки отделят цепочку аминокислот от последней тРНК, и белок будет выпущен. Этот процесс синтеза нового белка изображен на изображении ниже:

Различные белки требуют различных модификаций и транспорта в различные области клетки, прежде чем они смогут функционировать. Рибосома, прикрепленная к эндоплазматическая сеть Например, отложит новообразованный белок внутрь, где он может быть далее модифицирован и правильно сложен. Другие белки образуются непосредственно в цитозоле, где они могут начать действовать как катализаторы для различных реакций. Рибосомы создают все эти белки, которые нужны клеткам, а это очень много. На клетку весят белки около 20 процентов. Средняя клетка может иметь 10000 различных белков, в среднем по миллиону копий каждого. Это много белка, который необходимо синтезировать, поэтому рибосома превратилась в эффективную и быструю машину. В среднем рибосомы могут добавлять 3-5 аминокислот в секунду к белковой цепи. Учитывая, что самый большой известный белок, титин, содержит около 30000 аминокислот, для синтеза рибосомы требуется всего 2-3 часа. Короткие белки, состоящие из нескольких сотен аминокислот, могут быть синтезированы за считанные минуты.

После изготовления рибосомы не могут отключиться. Как только тРНК связывается с мРНК, они присоединяются с помощью различных других белков, и начинается процесс синтеза белка. Вирусы воспользовались этим фактом. вирус является небольшой цепью ДНК или РНК, которая размножается путем угона нормального механизма клетки, включая рибосомы. Рибосомы клетки используются вирусом для создания белков, необходимых для репликации ее генома и инкапсуляции, чтобы он мог покинуть клетку. Когда вирус вводит свой геном в клетку, молекула обрабатывается так же, как если бы клетка создала ее. Если вирус основан на ДНК, ДНК проникает в ядро, где белки клетки переводят его в РНК, которая переводится рибосомами в белки. Если вирус основан на РНК, вирусная РНК остается в цитоплазма где он может взаимодействовать с рибосомами напрямую, создавая новые белки. В любом случае вирус сможет создавать все белки, необходимые для репликации своего генома, и упаковывать копии в новые белковые капсулы, способные перемещаться в новую клетку-хозяина и распространять болезнь.

Структура рибосомы

Рибосомы имеют невероятно похожую структуру во всех формах жизни. Ученые объясняют это тем, что рибосома является очень эффективным и действенным способом синтеза белков. Таким образом, в начале эволюции различных форм жизни рибосома была повсеместно принята как метод трансляции РНК в белки. Поэтому рибосомы очень мало меняются между разными организмами. Рибосомы состоят из большой и маленькой субъединиц, которые объединяются вокруг молекулы мРНК, когда перевод происходит. Каждая субъединица представляет собой комбинацию белков и РНК, называемых рибосомная РНК (РРНК). Эта рРНК существует в различных цепях разной длины и окружена множеством белков, которые создают рибосому. РРНК действует как для обеспечения мРНК и тРНК в рибосоме, так и в качестве катализатора для ускорения образования пептидных связей между аминокислотами.

Небольшая субъединица, как видно на изображении выше, помогает удерживать мРНК на месте, так как рибосома переводит ее в белок. Большая субъединица имеет различные сайты, связанные с различными частями процесса синтеза белка. Когда тРНК впервые связывается с мРНК, сайт Р может связываться с этими молекулами. Сайт P назван в честь полимеризации или конструирования полимеров, которые там происходят. Конформационные изменения происходят в белках рибосомы, что заставляет его менять форму на различных этапах синтеза белка. Когда аминокислоты добавляются в цепь, тРНК перемещаются из сайта A (куда входят новые аминокислоты с тРНК) в сайт P и, в конечном итоге, в сайт E (не показан), где они выходят из рибосомы без своей аминокислоты. РРНК, которая связана с рибосомой, помогает прикрепляться к тРНК по мере их движения через рибосому, и было обнаружено, что она помогает катализировать образование пептидных связей. Эта РНК известна как рибозим или РНК-катализатор.

Одно заметное различие между прокариотическими и эукариотическими рибосомами заключается в размере. Рибосомы измеряются в единицах Сведберга, которые являются мерой того, сколько времени требуется молекуле для осаждения из решение в центрифуге. Чем больше число, тем больше молекула. Прокариотические рибосомы, как правило, состоят из 70S или единиц Сведберга. Эукариотическая рибосома обычно 80S. Эукариотические рибосомы больше, потому что они содержат больше белков и больше РНК. Прокариотические рибосомы содержат 3 молекулы РНК, а эукариотические рибосомы содержат 4 молекулы РНК. Различия невелики, поскольку рибосомы каждой из них действуют примерно одинаково.

  • рибозима – РНК, которая действует как биологический катализатор, который в рибосоме помогает образовывать пептидные связи.
  • Рибосомная РНК – молекулы РНК, связанные с рибосомами, некоторые из которых являются рибозимами и катализируют реакции.
  • Рибонуклеиновая кислота – иначе известная как РНК, эта молекула обычно существует как одноцепочечный носитель генетической информации.
  • Дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК, или двухцепочечная и очень стабильная молекула, которая содержит генетическую информацию большинства людей на Земле в виде вариабельных последовательностей из 4 различных пар оснований.

викторина

1. Ученый, изучающий вирусы, пытается найти способ остановить их размножение. Ученый находит способ остановить образование рибосом, который, по его мнению, также останавливает размножение вирусов. Почему этот метод не работает?A. Вирус все еще может воспроизводить свой геном.B. Клетка-хозяин также нуждается в рибосомах.C. Вирус не сможет проникнуть в клетку хозяина.

Ответ на вопрос № 1

В верно. Хотя этот метод будет работать, чтобы остановить размножение вируса, рибосомы являются единственным механизмом, который клетки используют для создания белков. Белки со временем разлагаются и должны быть заменены. Кроме того, поскольку клетка растет и делится, белок должен быть синтезирован, чтобы обеспечить структуру новых областей клетки. Без рибосом, продуцирующих эти белки, клетка быстро отмирает. Рибосомы не имеют ничего общего с вирусом, попадающим в клетку, и участвуют только в синтезе вирусных белков.

2. Рибосомы и ДНК производят миллионы различных белков. Как миллионы различных белков происходят только из 4 различных нуклеиновых оснований, используемых для создания ДНК?A. Рибосомы переводят 4 базовых языка ДНК в 20 базовых языков белков, что позволяет использовать гораздо больше комбинаций.B. 4 различных нуклеиновых основания ДНК могут бесконечно рекомбинироваться для получения новых белков.C. Рибосомы могут модифицировать белки углеводами, чтобы сделать их уникальными.

Ответ на вопрос № 2

верно. ДНК, транскрибированная в РНК, читается в единицах из трех, известных как кодоны. Таким образом, при выборе только 4 различных молекул можно создать только 48 уникальных комбинаций (43). Если бы белки были созданы на этом языке, могло бы существовать только 48 различных белков. Вместо этого рибосома работает с тРНК и мРНК для перевода языка, созданного кодонами, в серию аминокислот. В то время как есть только 20 аминокислот, белок может быть любой длины. Дипептид или две аминокислоты, связанные вместе, могут иметь 400 (202) различных комбинаций. Учитывая, что средний белок ближе к 10000 аминокислот, число возможностей ошеломляет (2010000).

3. Безумный ученый хочет создать светящегося кролика, которого он может иметь в качестве своего компаньона. Он удаляет гены, которые вызывают свечение от фосфоресцирующих бактерии и вставляет их в эмбрион белого кролика. К его разочарованию, кролик не светится. Почему его эксперимент не сработал?A. Он использовал бактериальную ДНК, которая создает бактериальные белки, которые не функционируют в ДНК.B. Рибосомы не смогли идентифицировать мРНК, продуцируемую ген,C. Ген никогда не транскрибируется в мРНК.

Ответ на вопрос № 3

С верно. В этом случае ученый добавляет ген прокариот в эукариот организм, Белки и ферменты, которые должны ассоциироваться с геном, чтобы он транскрибировался в РНК, различаются в прокариотическом гене, который вызывает свечение. Бактериальный белок все еще будет функционировать после его создания в эукариотическая клетка, так как белок точно такой же. Чтобы это работало (что и происходит), ученый должен сначала модифицировать бактериальный ген, чтобы сделать его «читаемым» с помощью эукариотических механизмов, которые транскрибируют ДНК. Как только это произойдет, ген может быть вставлен в геном и будет экспрессироваться животным.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *