Рибосомы — субмикроскопические немембранные органеллы, необходимые для синтеза белка. Они объединяют аминокислоты в пептидную цепь, образуя новые белковые молекулы. Биосинтез осуществляется по матричной РНК путем трансляции.
Особенности строения
Рибосомы находятся на гранулярном эндоплазматическом ретикулуме или свободно плавают в цитоплазме. Крепятся они к эндоплазматической сети своей большой субъединицей и синтезируют белок, который выводится за пределы клетки, используется всем организмом. Цитоплазменные рибосомы в основном обеспечивают внутренние потребности клетки.
Форма шаровидная или овальная, в диаметре около 20нм.
На этапе трансляции к мРНК может прикрепляться несколько рибосом, образуя новую структуру – полисому. Сами же они образуются в ядрышке, внутри ядра.
Выделяют 2 вида рибосом:
- Малые – находятся в прокариотических клетках, а также в хлоропластах и митохондриальном матриксе. Они не связаны с мембраной и имеют меньшие размеры (в диаметре до 15нм).
- Большие – находятся в эукариотических клетках, могут достигать в диаметре до 23нм, связываются с эндоплазматической сетью или крепятся к мембране ядра.
Строение обоих видов идентичное. В состав рибосомы входят две субъединицы — большая и малая, которые в сочетании напоминают гриб. Объединяются они при помощи ионов магния, сохраняя между соприкасающимися поверхностями небольшую щель. При дефиците магния субъединицы отдаляются, происходит дезагрегация и рибосомы уже не могут выполнять свои функции.
Врачи подчеркивают важность рибосом в клеточном метаболизме. Эти органеллы, состоящие из рибосомной РНК и белков, играют ключевую роль в биосинтезе белков, обеспечивая перевод генетической информации в функциональные молекулы. Рибосомы могут находиться как в цитоплазме, так и на поверхности эндоплазматического ретикулума, что позволяет им эффективно синтезировать белки для различных клеточных нужд. Врачи отмечают, что нарушения в работе рибосом могут привести к серьезным заболеваниям, включая некоторые виды рака и генетические расстройства. Таким образом, рибосомы не только способствуют нормальному функционированию организма, но и являются важными мишенями для разработки новых терапий.
Химический состав
Рибосомы состоят из высокополимерной рибосомальной РНК и белка в соотношении 1:1. В них сосредоточено примерно 90% всей клеточной РНК. Малая и большая субъединицы содержат около четырех молекул рРНК, которая имеет вид нитей собранных в клубок. Окружены молекулы белками и формируют вместе рибонуклеопротеид.
Полирибосомы – это объединение информационной РНК и рибосом, которые нанизываются на нить иРНК. В период отсутствия синтезирующих процессов, рибосомы разъединяются и обмениваются субъединицами. При поступлении иРНК они снова собираются в полирибосомы.
Читайте также:
Количество рибосом может изменяться в зависимости от функциональной нагрузки на клетку. Десятки тысяч находятся в клетках с высокой митотической активностью (меристема растений, стволовые клетки).
Образование в клетке
Субъединицы рибосом формируются в ядрышке. Матрицей для синтеза рибосомальной РНК является ДНК. Для полного созревания они проходят несколько этапов:
- Эосома – первая фаза, при этом в ядрышке на ДНК синтезируется лишь рРНК;
- неосома – структура включающая не только рРНК, но и белки, после ряда модификаций выходит в цитоплазму;
- рибисома – зрелая органелла, состоящая из двух субъединиц.
| Функции элементов рибосом | ||
|---|---|---|
| Большая субъединица | Большая субъединица Треугольная, в диаметре 16нм, состоит из 3 молекул РНК и 33 белковых молекул Трансляция, декодирование генетической информации | Трансляция, декодирование генетической информации |
| Малая субъединица | Вогнутая, овальная, в диметре 14нм, состоит из 1 молекулы РНК и 21 белковых молекул | Объединение аминокислот, создание пептидных связей, синтез новых молекул белка |
Рибосомы — это сложные молекулярные машины, которые играют ключевую роль в биосинтезе белков. Они состоят из рибосомной РНК и белков, формируя две субчастицы, которые объединяются во время синтеза белка. Процесс начинается с того, что мРНК, содержащая информацию о последовательности аминокислот, связывается с рибосомой. Затем рибосома перемещается по мРНК, считывая кодоны и обеспечивая присоединение соответствующих транспортных РНК с аминокислотами. Это позволяет формировать полипептидные цепи, которые затем сворачиваются в функциональные белки.
Значение рибосом для организма трудно переоценить: они обеспечивают синтез белков, необходимых для роста, восстановления тканей и выполнения множества биохимических процессов. Без рибосом жизнь, как мы ее знаем, была бы невозможна, так как белки выполняют функции катализаторов, структурных компонентов и регуляторов в клетках. Таким образом, рибосомы являются основой клеточной жизни, обеспечивая непрерывный поток белков, необходимых для поддержания гомеостаза и адаптации организма к изменениям окружающей среды.
Биосинтез белков на рибосомах
Трансляция или синтез белков на рибосомах с матрицы иРНК – конечный этап преобразования генетической информации в клетках. Во время трансляции информация, закодированная в нуклеиновых кислотах, переходит в белковые молекулы со строгой последовательностью аминокислот.
Трансляция – весьма непростой этап (в сравнении с репликацией и транскрипцией). 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, новообразованная молекула иРНК, выходит из ядра в цитоплазму. Здесь после нескольких преобразований она соединяется с рибосомой. При этом аминокислоты приводятся в действие после взаимодействия с энергетическим субстратом – молекулой АТФ.
Аминокислоты и иРНК имеют разный химический состав и без постороннего участия не могут взаимодействовать между собой. Для преодоления этой несовместимости существует транспортная РНК. Под действием ферментов аминокислоты соединяются с тРНК. В таком виде они переносятся на рибосому и тРНК, с определенной аминокислотой, прикрепляется на иРНК в предназначенном месте. Далее рибосомальные ферменты формируют пептидную связь между присоединенной аминокислотой и строящимся полипептидом. После рибосома перемещается по цепи информационной РНК, оставляя участок для прикрепления следующей аминокислоты.
Рост полипептида идет до того момента, пока рибосома не встретит «стоп-кодон», который сигнализирует об окончании синтеза. Для освобождения новосинтезированного пептида от рибосомы включаются факторы терминации, окончательно завершающие биосинтез. К последней аминокислоте прикрепляется молекула воды, а рибосома распадается на две субъединицы.
Когда рибосома продвигается дальше по иРНК, она освобождает начальный отрезок цепи. К нему снова может присоединиться рибосома, которая начнет новый синтез. Таким образом, используя одну матрицу для биосинтеза, рибосомы создают одномоментно множество копий белка.
Роль рибосом в организме
- Рибосомы синтезируют белок для собственных нужд клетки и за ее пределы. Так в печени образуются плазменные факторы свертывания крови, плазмоциты продуцируют гамма-глобулины.
- Считывание закодированной информации с РНК, соединение аминокислот в запрограммированном порядке с образованием новых белковых молекул.
- Каталитическая функция – формирование пептидных связей, гидролиз ГТФ.
- Свои функции в клетке рибосомы выполняют более активно в виде полирибосом. Эти комплексы способны одновременно синтезировать несколько молекул белка.
Вопрос-ответ
Каковы строение и функции рибосом?
Рибосомы выполняют каталитическую функцию, осуществляя образование пептидной связи и гидролиза ГТФ, а также обеспечивают механическое перемещение иРНК и тРНК при транслокации. Малая рибосомная субчастица содержит участки для связывания иРНК и аминоацил-тРНК и не несёт непосредственных каталитических функций.
Какова структура и роль рибосом в биосинтезе белка?
Определение. Рибосома — это межклеточная структура, состоящая из РНК и белка, и это место синтеза белка в клетке. Рибосома считывает последовательность матричной РНК (мРНК) и транслирует этот генетический код в определенную строку аминокислот, которые вырастают в длинные цепи, сворачивающиеся, образуя белки.
Какую роль выполняют рибосомы?
Рибосома осуществляет синтез белков из аминокислот, “считывая” информацию, закодированную в матричной РНК (мРНК). Рибосома бактерий состоит из двух частей – малой (30S) и большой (50S) субчастиц, каждая из которых выполняет свою роль в синтезе белка.
Какие процессы происходят на рибосоме при биосинтезе белка?
На одной иРНК одновременно находятся несколько рибосом, и происходит синтез нескольких молекул белка. Рибосомы, которые связаны с одной иРНК и синтезируют один и тот же белок, образуют полисому. Когда синтез данного белка окончен, рибосома может найти другую иРНК и начать синтезировать другой белок.
Советы
СОВЕТ №1
Изучите основные этапы биосинтеза белков, чтобы лучше понять, как рибосомы участвуют в этом процессе. Знание о трансляции, инициации, элонгации и терминации поможет вам осознать, как именно рибосомы синтезируют белки из аминокислот.
СОВЕТ №2
Обратите внимание на роль рибосом в клеточном метаболизме. Понимание того, как рибосомы влияют на синтез белков, поможет вам осознать их значение для роста, восстановления и функционирования клеток.
СОВЕТ №3
Исследуйте влияние различных факторов на работу рибосом, таких как антибиотики и мутации. Это поможет вам понять, как нарушения в их функции могут приводить к заболеваниям и как можно использовать эти знания в медицине.
СОВЕТ №4
Не забывайте о важности питания для синтеза белков. Убедитесь, что ваш рацион содержит достаточное количество аминокислот, необходимых для эффективной работы рибосом и поддержания здоровья организма.
