Строение рибосом
Они объединяют аминокислоты в пептидную цепь и формируют новые молекулы белка, которые необходимы клетке для осуществления всех процессов жизнедеятельности.
Биосинтез белка в данном случае осуществляется по матричной РНК путем процесса трансляции.
Рибосомы имеют несколько ключевых особенностей строения:
- находятся в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме, иногда свободно плавают в цитоплазме;
- большой субъединицей рибосома крепится к эндоплазматической сети и синтезирует белок, который выводится за пределы клетки и используется организмом на обеспечение процесса жизнедеятельности;
- рибосомы, которые находятся в цитоплазме в целом обеспечивают процессы жизнедеятельности внутри клетки.
Рибосома имеет шаровидную форму и диаметр около 20 нм. В процессе трансляции к матричной РНК может прикрепиться сразу несколько рибосом, формируя структуру – полисому. Рибосомы образуются в ядрышке, во внутреннем пространстве ядра.
Существует два вида рибосом:
- малые рибосомы, которых находятся в прокариотических клетках, иногда в хлоропластах и матриксе митохондрии, они связаны с мембраной;
- большие рибосомы характерны для клеток эукариот и связываются с эндоплазматической сетью или крепятся к мембране ядра.
Рисунок 1. Схема строения рибосомы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Строение обоих видов рибосом идентичное. Они состоят из двух субъединиц: большой и малой. Эти части объединяются при помощи ионов магния, а между соприкасающимися поверхностями остается лишь небольшая щель. При дефиците магния субъединицы отдаляются, происходит дезагрегация и рибосомы уже не могут выполнять свои функции.
Химический состав рибосомы также оригинален. Рибосомы состоят из высокополимерной рибосомальной РНК. Также в их составе выделяют белок. Обе субъединицы содержат около 4 молекул РНК, они имеют вид нитей, которые собраны в РНК. Эти нити окружаются белками и формируют комплексный рибонуклеопротеид.
Также рибосомы могут объединяться в специализированные комплексы полирибосомы.
Полирибосомы – это объединение информационной РНК и рибосом, которые нанизываются на ее нить. В ходе синтезирующих процессов рибосомы разъединяются и обмениваются субъединицами. В момент поступления т-РНК они снова собираются в полирибосому.
Роль рибосом в процессе биосинтеза белка
Количество рибосом может поменяться в зависимости от функциональной нагрузки на клетку. Когда клетка вступает в период митотической активности и в ней в этот период можно обнаружить десятки тысяч рибосом. Такое количество характерно для меристем растений, а также стволовых клеток.
Рибосомы определенным образом образуются в клетке. Они формируются в ядрышке и матрицей для их создания является ДНК. До полного созревания они проходят несколько ключевых этапов:
- эосома или процесс синтеза части р – РНК в ядрышке;
- неосома или структура с р – РНК и белками, которые проходят в цитоплазму лишь после ряда модификаций;
- рибосома или зрелая органелла, которая готова к выполнению собственных функций в полной мере и состоящая из двух субъединиц.
Каждый элемент рибосомы выполняет собственную уникальную функцию. Большая субъединица выполняет функции трансляции, декодирования генетической информации. Малая субъединица в свою очередь отвечает за объединение аминокислот, создание пептидных связей и синтез новых молекул белка.
Трансляция – это процесс синтеза белка на рибосомах или конечный этап преобразования генетической информации в клетке. В процессе трансляции информация закодирована в нуклеиновых кислотах и переходит в белковые молекулы, которые обладают строгой аминокислотной последовательностью.
Трансляция представляет собой достаточно непростой этап в формировании белковой молекулы. Для проведения трансляции в процесс включаются все виды РНК, аминокислот, множество ферментов, которые могут исправлять погрешности друг друга. Самые важные участники трансляции – это рибосомы.
После транскрипции новая молекула и – РНК выходит из ядра в цитоплазму, потом происходит несколько преобразований, и она соединяется с рибосомой. Аминокислоты начинают действовать после соединения с энергетическим субстратом ДНК.
Так как аминокислоты имеют различный состав РНК (химический). Без постороннего участия их процесс взаимодействия между собой становится невозможным. Чтобы преодолеть подобную несовместимость существует молекула транспортной РНК. Процесс соединения всех типов аминокислот становится возможным благодаря действию различных ферментов. В дальнейшем все рибосомальные ферменты участвуют в образовании пептидной связи. Далее запускается процесс перемещения рибосомы по цепи и – РНК. При этом остается участок для прикрепления новой аминокислоты.
В дальнейшем происходит рост полипептида, но до того момента, пока рибосома не встретит «стоп – кодон», который является сигналом к окончанию процесса синтеза. Для того, чтобы пептид смог освободиться от рибосомы, включаются факторы терминами, которые уже завершают процесс синтеза окончательно.
Последняя аминокислота прикрепляет к себе молекулу воды, а рибосома распадается на две субъединицы. В процессе продвижения рибосомы по и- РНК, она освобождает начальный отрезок цепи. К нему снова может прицепиться рибосома, и процесс биосинтеза белка запуститься снова.
Тем самым на одной матрице для биосинтеза происходит создание множества копий белка в течение одного момента времени.
Рибосомы важны для биосинтеза белка, поскольку они создают его для нужд самой клетки и за ее пределами.
Например, в печени создаются плазменные факторы свертывания крови. Также рибосомы выполняют своего рода каталитическую функцию при формировании пептидных связей в молекуле вновь созданного белка.
Активация функций рибосом происходит в тот момент, когда они объединяются в полирибосомы. Эти комплексы могут формировать одновременно несколько молекул белка.
