Эндоплазматический ретикулум или эндоплазматический ретикулум и кулум как внутриклеточная органелла эукариотической клетки, представляющая собой разветвленную систему мембранно-плоских полостей, везикул и трубок.
Что такое рибосома?
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, которая служит для биосинтеза белков из аминокислот по заданной матрице на основе генетической информации матрицы РНК (мРНК). Этот процесс называется переводом. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму диаметром от 15-20 нанометров (прокариоты) до 25-30 нанометров (эукариоты) и состоят из больших и малых субъединиц. Малая субъединица считывает информацию с матричной РНК, а большая субъединица связывает соответствующую аминокислоту с синтезируемой белковой цепью.
В эукариотических клетках рибосомы локализованы в мембранах эндоплазматического ретикулума, хотя они также могут встречаться в несвязанной форме в цитоплазме. Часто более одной молекулы мРНК связаны вместе. рибосом, такая структура называется полирибосомой (полисомой). Синтез рибосом У эукариот он происходит в специальном внутриядерном структуре — ядрышке.
Животная клетка и ее органеллы, включая митохондрии, ядро, комплекс Гольджи, лизосомы, пероксисомы. и рибосомы. Научная иллюстрация. Идеально подходит для презентаций и обучения
Какая функция у рибосом?
Рибосомы на внешней поверхности эндоплазматического ретикулума играют важную роль в синтезе белка в клетках.
Рибосомы в изобилии присутствуют в клетках. Например, активно размножающаяся эукариотическая клетка может иметь до 10 млн рибосом. В Escherichia coli, бактерии (прокариоты), их насчитывается до 15 000, что соответствует четверти общей массы клетки. Размер колиформных бактерий составляет примерно 15-15 процентов от общего числа клеток в организме. рибосом внутри клетки варьируется в зависимости от типа клетки и таких факторов, как как находится ли клетка в состоянии покоя или реплицируется. Среднее рибосома E. coli, наиболее хорошо охарактеризованный образец, имеет диаметр около 200 ангстрем (около 20 нм).
Синтез белка
ДНК в ядре несет генетический код, состоящий из последовательностей аденина (A), тимина (T), гуанина (G) и цитозина (C). РНК, содержащая урацил (U) вместо тимина, переносит код к местам образования белка в клетке. Чтобы создать РНК, ДНК соединяет свои основания с основаниями «свободных» нуклеотидов. Затем информативная РНК (мРНК) мигрирует. к рибосомам в цитоплазму клетки, где происходит синтез белка. Большие триплеты транспортной РНК (тРНК) соединяются с триплетами мРНК и одновременно включают свои аминокислоты в растущую белковую цепь. Наконец, синтезированный белок высвобождается для выполнения в клетку или в другое место в организме.
Рибосомы состоят из рибосомных белков и рибосомалРНК (рРНК), у прокариот рибосомы Протеин состоит примерно на 40 % из белка. В эукариотах рибосомы Протеин состоит примерно наполовину из белка и наполовину из рРНК. Рибосомы обычно состоят из трех или четырех молекул рРНК и около 40-80 различных рибосомных белков.
Каждая рибосома Он состоит из двух субъединиц, одной большей и одной меньшей, каждая из которых имеет характерную форму. Субъединицы обычно называют их скоростью седиментации, которая измеряется в единицах Сведберга (S) в центробежном поле. Малая и большая субъединицы эукариот называются 40S и 60S, соответственно, в то время как как Прокариоты содержат малую субъединицу 30S и большую субъединицу 50S.
Генетическое кодирование
Белки синтезируются из аминокислот живыми организмами на основе информации, закодированной в генах. Каждый белок состоит из уникальной последовательности аминокислотных остатков, определяемой нуклеотидной последовательностью гена, который кодирует белок. Генетический код — это процесс перевода нуклеотидной последовательности ДНК (через РНК) в аминокислотную последовательность полипептидной цепи. Этот код определяет соответствие между тремя нуклеотидными сегментами РНК, называемыми кодонами, и конкретными аминокислотами, которые входят в состав белка: Например, нуклеотидная последовательность AUG соответствует метионину. Поскольку ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов, общее число возможных кодонов равно 64; и так как В белках используется 20 аминокислот, поэтому многие аминокислоты определяются более чем одним кодоном. Три кодона тривиальны: они служат сигналами для остановки синтеза полипептидной цепи и называются кодонами терминации или стоп-кодонами.
Белково-кодирующие гены сначала транскрибируются в последовательность нуклеотидной матричной РНК (мРНК) ферментами РНК-полимеразы. В подавляющем большинстве случаев белки синтезируются в живых организмах на рибосомах — многокомпонентный молекулярный механизм в цитоплазме клеток. Процесс синтеза полипептидных цепей рибосомой в матрице мРНК называется трансляцией.
Зачем ученым изучать рибосомы?
Рибосома — это клеточная фабрика по синтезу белка. Благодаря скорости синтеза белка до 20 аминокислот в секунду и точности 99,99%, выдающиеся каталитические способности бактериального механизма трансляции побудили предпринять значительные усилия по его разработке, реконструкции и повторному использованию для биохимических исследований и создания новых технологий. функций. Фундаментальные ограничения в химических процессах, которые являются выполнять активно ориентированные на конкретный объект РНК рибосомы, до сих пор неизвестны.
Вид сверху на камеру структуры Органеллы клеток млекопитающих. Внутри клеточной мембраны находятся ядро, митохондрии, аппарат Гольджи, эндоплазматический ретикулум и цитоплазма.
Однако ученые пытаются создать новые виды. рибосом, которые производят белки с новыми свойствами.
Исследователи из Института Брода сделали важный шаг в этом направлении. Они разработали высокопроизводительный метод рибосом, в котором используются части различных микробов. Он также измеряет и оптимизирует способность рибосом катализировать производство белков. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, описывает успешное внедрение более 30 различных рибосом белков в клетку Escherichia coli.
E. coli, или Escherichia coli, — это грамотрицательная палочковидная бактерия, широко распространенная в нижних отделах кишечника теплокровных животных. Большинство штаммов безвредны, но серотип O157:H7 может вызывать тяжелые пищевые отравления у людей и животных.
Поскольку антибиотики обычно являются целевыми. на рибосомы Новый метод может дать возможность быстро протестировать новые лекарства, нацеленные только на молекулярные фабрики определенных патогенов в организме человека.
Таким образом, ученые надеются решить проблему устойчивости к антибиотикам. Технология позволит тестировать новые лекарства и, возможно, отслеживать молекулы, которые являются рибосомы от человеческих патогенов, но не от обычных бактерий. Они помогают иммунной системе распознавать патогены. Патогенные бактерии способны вызывать заболевания, если они попадают в организм. Эти бактерии могут распространяться через воду, воздух, почву и при телесном контакте.
Эта работа также дает исследователям новые инструменты для синтетической биологии. Ранее рибосомы E. coli сформировали основную часть инструментов, доступных синтетическим биологам. По мере продвижения работы ученые были заинтересованы в расширении этого инструментария, чтобы включить в него на рибосомы другие виды и их использование для новых применений.
Органеллы клетки, которые состоят из белков и РНК и отвечают за синтез белка, называются рибосомами. Количество рибосом в одной клетке сильно варьируется в зависимости от требований и может достигать многих миллионов.
Общие характеристики
Рибосомы являются важными компонентами всех клеток и участвуют в синтезе белка. Они очень маленькие, поэтому их можно увидеть только под светом электронного микроскопа.
Рибосомы свободно лежат в цитоплазме клетки и связаны с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. — рибосомы придают клетке «морщинистый» вид — и в некоторых органеллах, таких как как митохондрии и хлоропласты.
Мембраноассоциированные рибосомы отвечают за синтез белков, которые включаются в плазматическую мембрану или отправляются за пределы клетки…
Свободные рибосомы, которые не связаны с какой-либо структурой в цитоплазму, где они синтезируют белки, предназначенные для внутренней части клетки. Наконец-то, рибосомы митохондрии синтезируют белки для использования митохондриями.
Таким же образом, несколько рибосом могут быть объединены в «полирибосомы»Они образуют цепь, которая соединена с РНК-мессенджером и синтезирует один и тот же белок многократно и одновременно.
Все они состоят из двух субъединиц, называемых большой или большой субъединицей и малой или маленькой субъединицей.
Некоторые авторы считают что рибосомы не являются мембранными органеллами, поскольку в них отсутствуют эти липиды структур, хотя другие исследователи не считают их одними и теми же органеллами.
структура
Рибосомы — это маленькие клеточные структуры (от 29 до 32 нм, в зависимости от группы организмов), круглые и плотные, состоящие из из рибосомалМолекулы РНК и белков, связанные между собой.
Наиболее изученными являются рибосомы Эубактерии, археи и эукариоты. В первом ряду рибосомы проще и меньше. Эукариоты рибосомы, с другой стороны, являются более сложными и крупными. В древние времена рибосомы в некоторых отношениях они более схожи с двумя группами.
Рибосомы позвоночных и коллембол (цветковых растений) очень сложны.
Каждая рибосомнаСубъединица I состоит в основном из из рибосомалБольшая субъединица может состоять в основном из малой РНК и различных белков. Большая субъединица может состоять из малых молекул РНК, за исключением малых молекул РНК, сделанных из определенных областей одной субъединицы. к рибосомальной РНК.
Белки связаны с рибосомалБольшая субъединица может состоять из малых молекул РНК, которые не происходят из определенных регионов и следуют регулярному шаблону. В рибосомах Можно выделить несколько активных центров, таких как. как каталитические зоны.
Рибосомальная РНК жизненно важна для клетки, что видно из ее последовательности, которая почти не изменилась в ходе эволюции, что отражает высокое давление отбора против любых изменений.
Рибосомы отвечают за процесс синтеза белка в клетках всех организмов и представляют собой универсальный биологический механизм,…
Рибосомы — вместе с мессенджер-РНК и мессенджер-РНК — способны декодировать сообщение ДНК и перевести его в последовательность аминокислот, из которых состоят все белки организма.
В биологии перевод означает изменение «языка» с нуклеотидных триплетов на аминокислоты…..
Эти структуры являются центральной частью трансляции, где происходит большинство реакций, таких как как образование пептидной связи и выделение нового белка.
Трансляция белков
Процесс образования белка начинается со связывания между РНК мессенджера и рибосомой. посланник движется через эту структуру к определенному концу, называемому кодоном цепи инициации.
Когда мессенджерная РНК рибосому, образуется молекула белка, она, таким образом, является что рибосома способен интерпретировать сообщение, зашифрованное в посыльном
Это сообщение закодировано в нуклеотидных триплетах, где каждое из трех оснований обозначает конкретную аминокислоту. Например, если РНК-мессенджер несет последовательность AUG AUU CUU UUG GCU, полученный пептид состоит из аминокислот метионина, изолейцина, лейцина, лейцина и аланина.
Этот пример демонстрирует «вырожденность» генетического кода, поскольку более одного кодона — в данном случае CUU и UUG — кодируют один и тот же тип аминокислоты. Если рибосома если в мессенджерной РНК обнаружен брейк-кодон, трансляция прерывается.
Рибосома имеет А и Р сайты, причем Р сайт связывает пептидил-тРНК, а А сайт связывает аминоацил-тРНК.
Передача РНК
Транспортные РНК отвечают за перенос аминокислот к рибосоме и имеют последовательность, комплементарную триплету. Для каждой из 20 аминокислот, входящих в состав белков, существует одна транспортная РНК.
Химические стадии синтеза белка
Процесс начинается с активации каждой аминокислоты путем связывания АТФ с аденозинмонофосфатным комплексом, который высвобождает богатые энергией фосфаты …
На предыдущем этапе образуется аминокислота с избыточной энергией, которая связывается с соответствующей мессенджерной РНК, образуя комплекс аминокислота-тРНК. Именно здесь происходит высвобождение аденозинмонофосфата.
В рибосоме Трансферная РНК находит мессенджерную РНК. На этом этапе последовательность трансферной РНК или антисмысловой РНК гибридизуется с кодоном или триплетом мессенджерной РНК. Результатом является выравнивание аминокислоты с ее правильной последовательностью.
Фермент пептидилтрансфераза отвечает за каталитическое образование пептидных связей, связывающих аминокислоты. Этот процесс потребляет большое количество энергии, так как требующий образования четырех богатых энергией связей для каждой аминокислоты, связанной в цепь.
В результате реакции удаляется гидроксильный радикал на COH-конце аминокислоты и удаляется водород на NH-конце аминокислоты.2 другой аминокислоты. Реактивные участки двух аминокислот соединяются вместе, образуя пептидную связь.
Рибосомы и антибиотики
Поскольку синтез белка является обязательным процессом в бактериях, некоторые антибиотики направлены на на рибосомы различных этапах процесса перевода.
Например, стрептомицин связывается с малой субъединицей и таким образом ингибирует процесс трансляции, что приводит к ошибкам в считывании мессенджерной РНК.
Гены в клеточном ядре кодируют рибосомал5,8S, 18S и 28S РНК и транскрибируются РНК-полимеразой в предшественник 45S транскрипта. 5S рибосомнаРНК не синтезируется в ядре.
Рибосома
Рибосома — самая важная немембранная органелла живой клетки. Она имеет сферическую или слегка эллипсоидную форму и варьирует в диаметре от 15-20 нанометров (прокариоты) до 25-30 нанометров (эукариоты) и состоит из больших и малых субъединиц. Рибосомы биосинтезируют белки из аминокислот в определенной матрице на основе генетической информации, предоставленной матричной РНК или мРНК. Этот процесс называется переводом.
В эукариотических клетках рибосомы локализованы в мембранах эндоплазматического ретикулума, хотя они также могут встречаться в несвязанной форме в цитоплазме. Часто более одной молекулы мРНК связаны вместе. рибосом, такая структура называется полирибосомой (полисома). Синтез рибосом У эукариот он происходит в специальном внутриядерном структуре — ядрышке.
Схема синтеза рибосом в эукариотических клетках. 1. Синтез мРНК рибосомных белков РНК полимеразой II. 2. экспорт мРНК из ядра. 3. идентификация мРНК рибосомой и 4. синтез рибосомныx белки. 5. Синтез предшественника рРНК (45S-предшественника) РНК-полимеразой I. 6. синтез 5S рРНК РНК-полимеразой III. 7. сборка большой рибонуклеопротеиновой частицы, включающей предшественник 45S и белки, импортированные из цитоплазмы. рибосомныбелки, а также специфические для ядра белки и РНК, участвующие в сплайсинге. рибосомныx Частицы. 8. связывание 5S рРНК, фрагментация предшественников и разделение малых рибосомноx субчастиц. 9. созревание крупных субчастиц, высвобождение белков и ядерной РНК. 10. высвобождение рибосомныx субчастиц из ядра. 11. участие в переводе.
Рибосомы являются нуклеопротеином, соотношение РНК/белок составляет 1:1 у высших животных и 60-65:35-40 у бактерий. Рибосомальная РНК составляет около 70% от общего количества РНК в клетке. Эукариотические рибосомы состоят из четырех молекул рРНК, из которых 18S, 5,8S и 28S рРНК синтезируются в ядре РНК полимеразой I в виде одного предшественника (45S), который затем подвергается модификации и фрагментации. 5S рРНК синтезируется РНК-полимеразой III в другом месте генома и не требует дальнейшей модификации. Почти вся рРНК находится в форме соли магния, которая необходима для поддержания структурыПри удалении ионов магния происходит деградация субстрата. рибосома Он делится на субъединицы.
Константа экскреции (скорость экскреции в суперцентрифуге) рибосом эукариотических клеток составляет 80S (60S и 40S большие и малые субъединицы, соответственно), бактериальных клеток (а также митохондрий и пластид) — 70S (50S и 30S большие и малые субъединицы, соответственно).
Содержание
Рибосомы были впервые описаны как как спрессованные частицы или гранулы, клеточный биолог румынского происхождения Джордж Паладе в середине 1950-х годов01. В 1974 году Паладе, Клод и Кристиан Де Дюв были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине «за открытия в области структурной и функционаклеточная организация». Термин «рибосома» было придумано Ричардом Робертсом в 1958 году как замена для «частицы микросомальной фракции, обогащенной рибонуклеозидом».2 Биохимические и мутационные исследования рибосомы с 1960-х годов позволили идентифицировать многие функциональные и структурные особенности рибосомы.
В начале 2000-х годов атомная энергетика структуры отдельных субъединиц, а также всего рибосомы, связывание с различными субстратами, что позволило понять механизм декодирования (идентификация антикодирующей тРНК, комплементарной кодону мРНК) и детали взаимодействий между рибосомой, антибиотики, тРНК и мРНК.
Нобелевская премия по химии 2009 года была присуждена за идентификацию структуры прокариотической рибосомы британский ученый Венкатраман Рамакришнан, американец Томас Штайц и израильский ученый Ада Йонат. В 2010 году в лаборатории Марата Юсупова была выявлена трехмерная структура эукариотической рибосомы. 3
В 2009 году канадские биохимики Константин Боков и Сергей Штейнберг из Монреальского университета изучили трехмерный структуру рибосомноРНК из современных бактерий E. coli, они пришли к выводу, что что рибосомы Возможно, РНК постепенно развилась из очень простой маленькой молекулы РНК, «прото-РНК».рибосомы»Молекула РНК, способная катализировать реакцию соединения между двумя аминокислотами. Все остальные структурные блоки рибосомы были последовательно добавлены к прото-рибосоме, не нарушая её структуру и постепенно повышает свою эффективность. 4
Механизм трансляции
Перевод — Синтез белка рибосомой на основе информации, содержащейся в материнской РНК (мРНК). МРНК связывается с малой субъединицей рибосомы, когда 3′ конец 16S рибосомноконец РНК соответствует комплементарной последовательности Чейна-Дальгарно на 5′ конце мРНК (у прокариот) и размещение инициирующего кодона (как AUG) мРНК малой субъединицы. У эукариот малая субъединица рибосомы также связан кэпом на конце мРНК. Связывание малой и большой субъединицы происходит через связывание формилметионил-тРНК (fMET-тРНК) и участие факторов инициации (IF1, IF2 и IF3 у прокариот; их аналоги и другие факторы участвуют в инициации трансляции у эукариот рибосом). Таким образом, распознавание антикодона (в тРНК) происходит в малой субъединице.
После сплайсинга тРНК fMET располагается в Р (пептидил) положении каталитического центра (пептидилтрансферазы). рибосомы. Следующая тРНК, несущая аминокислоту на 3′ конце и комплементарная второму кодону мРНК, переносится с EF-Tu в А-положение (aminoac yl-) каталитического центра. рибосомы. Затем образуется пептидная связь между формилметионином (связанным с тРНК на участке Р) и аминокислотой, несущей тРНК на участке А. Механизм катализа образования пептидной связи на участке пептидилтрансферазы еще не до конца понятен. На сегодняшний день существует несколько гипотез, объясняющих детали этого процесса: 1. оптимальное расположение субстрата (индуцированная адаптация) 5, 2. исключение воды из активного сайта, которая может препятствовать образованию пептидных цепей при гидролизе 6, 3. участие нуклеотидов рРНК (таких как как A2450 и A2451) в переносе протонов 7, 4. Участие 2′-гидроксильной группы 3′-концевого нуклеотида тРНК (A76) в переносе протонов 9 ;. Высокая эффективность катализа достигается за счет взаимодействия этих факторов.
После образования пептидной связи полипептид связывается с тРНК в области А. На следующем этапе деацилированная тРНК мигрирует из области Р в область Е (выход-), а пептидил-тРНК — из области А в область Р. Этот процесс называется транслокацией и включает фактор EF-G. ТРНК, комплементарная следующему кодону мРНК, связывается с участком А. рибосомы, что приводит к повторению описанных шагов. Стоп-кодоны (UGA, UAG и UAA) сигнализируют об окончании трансляции. Процесс завершения трансляции и выпуска готового полипептида рибосомы и мРНК, называется терминацией. У прокариот это происходит при участии факторов терминации RF1, RF2, RF3 и RRF.
Пока рано говорить о том, куда приведут нас исследования гетерогенности. рибосом. Несомненно, это даст человечеству лучшее понимание механизмов многих заболеваний, включая рак.
Работает как «рибозим»
Удивительно то, что, несмотря на миллиарды лет эволюции, разделяющие бактерии и человека, вторичные структура рибосомалРазница между ними невелика.
О том, как РРНК складывается в субчастицы. и каким Как он взаимодействует с белками? с рибосомныДо недавнего времени мы мало что знали о том, как рРНК взаимодействует с белками. Революционное изменение в нашем понимании структуры рибосомы Революционное развитие в нашем понимании структуры молекул произошло на рубеже тысячелетий, когда рентгеновская дифракцияструктурногРентгеновские лучи смогли расшифровать на уровне отдельных атомов структуру рибосом простейшие и их прототипические комплексы мРНК и тРНК. Это позволило понять молекулярные механизмы декодирования генетической информации и образования связей в молекуле белка.
Оказалось, что оба наиболее важных функциональных центра рибосомы — как декодирования в малой субчастице и субчастица, отвечающая за синтез белковых цепей в большой субчастице, не образованы белками, а рибосомной РНК. То есть, рибосома Они функционируют как рибозимы, необычные ферменты, которые состоят из РНК, а не из белков.
Рибосомальные белки, однако, также играют важную роль рибосомы. В отсутствие этих белков рибосомныe РНК совершенно не способна декодировать генетическую информацию или катализировать образование пептидных связей. Белки обеспечивают пептидный комплекс рибосомы сложная «укладка» рРНК за рРНК. в функционаБелки обеспечивают сложное пространственное расположение рРНК в ядре, передают изменения в пространственной организации, необходимые для функционирования, и связывают микроскопические белки между собой. структуры рибосомы, необходимые в процессе работы, и связывают различные молекулы, что влияет на скорость и точность процесса синтеза белка.
Функциональная схема самого белкового цикла в основном такая же. для рибосом Этот же принцип применим ко всем живым организмам. Однако пока неизвестно до какой степень сходства молекулярных функций рибосом в различных организмах. В частности, информация о структуре функциональных центров рибосом высших организмов, гораздо менее хорошо изучена, чем рибосомы простейших.
Причина этого заключается в том, что многие из техник, которые были успешно использованы для изучения рибосом оказались неприменимы к эукариотам. Таким образом, из рибосом Кристаллы, пригодные для рентгеновского анализа, невозможно получить, а их субчастицы невозможно «собрать» из смеси в пробиркеструктурногКристаллы, пригодные для анализа методом XXray, невозможно получить, а их частицы невозможно «собрать» из смеси в пробирке. рибосомных белков и рРНК, как в пробирке; это возможно и для одноклеточных организмов.
От низших — к высшим
Можно получить кристаллы, пригодные для рентгенодифракционного анализа. функциональных центров рибосом Существуют структуры высших организмов. Одним из таких методов является метод химического аффинного сшивания, который был разработан 35 лет назад в отделе биохимии НИОЦ СО АН СССР (ныне ИХБПМ СО РАН) под руководством ученого Д.Г. Кнорре.
Метод основан на использовании небольших синтетических мРНК, несущих химически активные («сшивающие») группы на выбранном участке, которые могут быть активированы в соответствующее время (например, путем облучения мягким ультрафиолетовым светом).
Метод аффинного кроссовера был разработан 35 лет назад в отделе биохимии НИИЧ СО АН СССР (ныне ИХБПМ СО РАН) под руководством ученого Д.Г. Кнорре.структурного анализа рибосом Он используется во всем мире для изучения рибосом прокариоты. Этот метод и сегодня является наиболее важным для изучения прокариот. структурно-функциональной организации рибосом высших организмов
Преимущество этого метода заключается в том, что линкерная группа может быть присоединена практически к любому нуклеотидному остатку мРНК для получения подробной информации о ее окружении. на рибосоме. Используя серию коротких мРНК с различным положением в группе сцепления, мы смогли определить рибосомныбелки и нуклеотиды рРНК человека рибосомы нуклеотиды, образующие канал для считывания генетической информации в процессе трансляции.
Впервые мы смогли экспериментально показать, что все нуклеотиды малой рРНК человека рибосомномаленькие частицы человека вблизи кодонов мРНК расположены в консервативных областях вторичной рРНК структуры молекула рРНК. Более того, их положение совпадает с положением соответствующих нуклеотидов во вторичном структуре рРНК рибосом низшие организмы. Это позволило сделать вывод, что эта часть рибосомносубчастица малой РНК представляет собой эволюционно консервативный «кор рибосомы, структурно идентичны у всех организмов.
С другой стороны, в структуре мРНК-связывающего канала рибосом принципиально различается у человека и низших организмов. Было показано, что в высших организмах рибосомныe белки играют гораздо большую роль в формировании этого канала, чем у прокариот. Кроме того, в процесс вовлечены белки, не имеющие «близнецов» (гомологов) в низших организмах.
Ибо, несмотря на то, что что функция рибосомы в организации центра декодирования у высших организмов рибосом в высших организмах? Это, вероятно, связано с более сложной и многоуровневой регуляцией синтеза белка у эукариот по сравнению с прокариотами, у которых рибосомныБелки мРНК-связывающего канала могут взаимодействовать не только с мРНК, но и с различными факторами, влияющими на эффективность и верность трансляции. Дальнейшие исследования покажут, так ли это на самом деле.
Пока рано говорить о том, куда приведут нас исследования гетерогенности. рибосом. Несомненно, это даст человечеству лучшее понимание механизмов многих заболеваний, включая рак.
Рибосомы
Органеллы клетки, которые состоят из белков и РНК и отвечают за синтез белка, называются рибосомами. Количество рибосом в одной клетке сильно варьируется в зависимости от требований и может достигать многих миллионов.
Строение
Самой важной органеллой в клетке является ядро. В нем содержится генетическая информация и клеточное ядро, в котором находится рибосомы. Синтезированные рибосомы проходят через поры ядерной мембраны либо в эндоплазматический ретикулум, либо в цитоплазму. В зависимости от их расположения в эукариотической клетке можно выделить следующие. два вида рибосом:
- связанные – располагаются на эндоплазматической сети (шероховатый вид);
- свободные – располагаются в цитозоле.
Гладкая ЭПС образуется после высвобождения от рибосом. В растительных клетках гладкая ЭПС образует превакуоли, из которых впоследствии формируются вакуоли.
Рисунок 1. рибосом в клетке.
Рибосомы — это безмембранные органеллы круглой формы, состоящие из двух частей — субъединиц (большой и малой), каждая из которых содержит рибосомалРНК (рРНК) и белки. С химической точки зрения рибосома — Нуклеопротеин, состоящий из нуклеиновых кислот и белков.
Рис. 2. Строение рибосом.
Связанные и свободные рибосомы называются цитоплазматическими рибосомами. Существуют также внутренние рибосомы Митохондрии и пластиды. Они характеризуются меньшим количеством белков и рРНК.
Существует четыре различных типа молекул РНК рибосомы:
которые читаются вместе с
- 18S-РНК – содержит 1900 нуклеотидов;
- 5S-РНК – содержит 120 нуклеотидов;
- 5,8S-РНК – состоит из 160 нуклеотидов;
- 28S-РНК – состоит из 4800 нуклеотидов.
Малая частица рибосомы состоит из 30-35 белков и 18S-РНК. Большая субчастица содержит 45-50 белков и 5S, 5.8S, 28S РНК.
Когда компоненты не используются, они рибосом разделены. Они соединены информационной РНК (матрицей), которая окружает их с обеих сторон. Во время синтеза белка рибосомы Они связаны друг с другом и образуют комплексы — полисомы или полирибосомы, мРНК и напоминают бусинки на нитке.
Рибосомы прокариот меньше, чем у эукариот. Диаметр рибосом клеток человека, животных, растений и грибов составляет 25-30 нм в диаметре, у бактерий — 15-20 нм в диаметре.
Синтез белка
Главная функция рРНК — синтез белка из аминокислот. Биосинтез белка включает в себя два процесса:
Транскрипция происходит при участии ДНК. Генетическая информация считывается с ДНК, а мРНК формируется с помощью фермента РНК-полимеразы. Затем начинается процесс перевода, который происходит одновременно. на рибосомах. Этот процесс делится на три фазы:
- инициацию – начало синтеза;
- элонгацию – биосинтез;
- терминацию – завершение синтеза, отделение рибосомы.
Во время инициации происходит сборка рибосомы. На первом этапе расположение контактных сегментов субъединиц называется активным сайтом, который включает в себя активные участки. Места соприкосновения субъединиц называются контактными узлами, которые расположены между ними. :
- мРНК в качестве «шаблона» синтеза;
- тРНК, осуществляющая перенос аминокислот на синтезируемую цепь;
- синтезируемый пептид, состоящий из аминокислот.
Во время элонгации полипептидная цепь удлиняется за счет добавления аминокислот. Цепь расцепляется от рибосомы в конечной фазе стоп-кодоном — единицей генетического кода, которая кодирует прекращение синтеза белка.
Рисунок 3. Общая схема синтеза белка. на рибосоме.
Биосинтез требует затрат энергии. Две молекулы АТФ (аденозинтрифосфат) и ГТФ (гуанозинтрифосфат) расходуются при присоединении аминокислоты. Кроме того, GTP расходуется на процессы инициации и терминации.
Рибосомы свободно лежат в цитоплазме клетки и связаны с шероховатым эндоплазматическим ретикулумом. — рибосомы придают клетке «морщинистый» вид — и в некоторых органеллах, таких как как митохондрии и хлоропласты.
Что же дальше?
Пока рано говорить о том, куда приведут нас исследования гетерогенности. рибосом. Несомненно, это даст человечеству лучшее понимание механизмов многих заболеваний, включая рак.
Например, уже выявлены заболевания рибосомопвызывается генетическими мутациями в компонентах иммунной системы. рибосом 21.
Анемия Даймонда-Блэкфана является примером. рибосомопАтия, которая диагностируется на первом году жизни ребенка. Он назван в честь врачей, которые впервые описали и классифицировали его в 1930-х годах. Это редкое заболевание, которое встречается в пяти случаях из одного миллиона, с одинаковой вероятностью у мальчиков и девочек. Основным симптомом является повышенная бледность кожи ребенка, а также случаи рождения детей с «кроличьей губой». В возрасте шести месяцев могут появиться следующие симптомы как увеличение печени и селезенки и аномалии сердечно-сосудистой системы. Производство красных кровяных телец в костном мозге также подавляется, что приводит к бледности, вялости и усталости. Если болезнь не лечить, она может привести к тяжелой сердечной недостаточности и смерти. Было доказано, что анемия Даймона-Блекфана вызывается мутациями в генах, которые кодируют некоторые белки, вызывающие это заболевание. рибосомныбелки, в результате чего они перестают работать должным образом рибосом, уменьшение их количества в клетках и, как приводящие к негативным последствиям.
Также важно участие лизосом в процессе питания простейших. Амебы питаются путем фагоцитоза, поглощая бактерии, одноклеточные водоросли и мелких простейших.
Строение и функции рибосом, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом
Этот видеоурок познакомит вас со структурой и функциями рибосом, эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи и лизосом. На уроке рассматривается процесс вовлечения рибосом в синтезе белка и концепция сортировки белков в комплексе Гольджи. Ключевые термины, используемые в курсе: рибосомы, Нуклеотиды, азотистые основания, кодон, антикодон, гранулярный эндоплазматический ретикулум, агранулярный эндоплазматический ретикулум, аутолиз, аутофагия.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам из комплекта, вам необходимо добавить его в свой личный кабинет, купив его в каталоге.
Конспект урока «Строение и функции рибосом, ЭПС, комплекса Гольджи, лизосом»
Рибосомы — это уникальные природные фабрики, на которых синтезируются белки. Они представляют собой небольшие сферические органоиды диаметром 10-30 нм. Рибосомы представляют собой комплексы рибосомальной РНК с белками.
Рибосомы всех живых организмов состоят из двух субъединиц — малой субъединицы и большой субъединицы.
Рибосомы формируются в ядре клетки и затем мигрируют в цитоплазму, где они начинают выполнять свою главную функцию — синтез белка.
Давайте рассмотрим процесс рибосом в синтезе белков.
Мы уже говорили, что генетический код написан на языке нуклеотидов.
Азотистые основания аденин, гуанин и цитозин, которые являются частью как ДНК, а также РНК. Тимин (Т) входит только в состав ДНК, а урацил содержится только в РНК.
Азотистые основания — это 4 строительных блока молекулы ДНК.
Синтез белка начинается, когда цепь ДНК расщепляется от одной из своих цепей в клеточном ядре. как матрица).
Другими словами, генетическая информация переносится (копируется) с ДНК на РНК.
Эта РНК называется матричной (или информационной) РНК. так как Он переносит информацию из ядра в цитоплазму. на рибосомы.
Сама матрица РНК состоит из триплетных кодонов (1 кодон кодирует одну аминокислоту). И аминокислоты как Вы знаете, что они состоят из белков. И уже в цитоплазме – рибосомы, захватывает РНК матрицы.
Однако сначала малая субъединица связывается с матрицей РНК. рибосомы.
Еще одна важная молекула (транспортная РНК). Предоставляет к рибосомам аминокислоты.
Транспортная РНК выглядит как «клеверный лист» и содержит нуклеотидный триплет, так называемый антикодон о нуклеотид.
Антикодон является реципрокным, т.е. комплементарным кодону в матричной РНК, с которым он связывается. Соответствующая аминокислота присоединяется к концу транспортной РНК.
С присоединением большой субъединицы рибосомы Он образует пептидил (или Р-сайт) и аминоксил (или А-сайт).
Второй транспортер РНК, который входит в сайт А, является реципрокным, т.е. комплементарным ко второму кодону. Аминокислота первой транспортной РНК переносится на аминокислоту второй транспортной РНК.
Первая трансферная РНК идет, и рибосома продолжается к концу матрицы РНК.
