RIBOSOMU RNS: KĀ TĀ TIEK SINTEZĒTA, VEIDI UN STRUKTŪRA, FUNKCIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Svarīgākā ribosomu strukturālā sastāvdaļa ir ribosomu RNS jeb ribosomu, šūnu bioloģija. Šī iemesla dēļ tiem ir neaizstājama loma olbaltumvielu sintēzē, un tie ir visbagātākie attiecībā pret citiem galvenajiem RNS veidiem: kurjeru un pārnešanu.

Olbaltumvielu sintēze ir būtisks notikums visos dzīvajos organismos. Iepriekš tika uzskatīts, ka ribosomāla RNS nebija aktīvi iesaistīta šajā parādībā, un tai bija tikai strukturāla loma. Mūsdienās ir pierādījumi, ka RNS ir katalītiskas funkcijas un tas ir īstais olbaltumvielu sintēzes katalizators.

Avots: Jane Richardson (Dcrjsr), no Wikimedia Commons

Eukariotos gēni, kas izraisa šāda veida RNS, tiek organizēti kodola reģionā, ko sauc par nucleolu. RNS tipus parasti klasificē atkarībā no to izturēšanās sedimentācijā, tāpēc tiem “Svedberga vienībām” ir pievienots burts S.

Veidi

Viena no visspilgtākajām atšķirībām starp eikariotu un prokariotu līnijām ir ribosomu RNS sastāvs, kas veido to ribosomas. Prokariotiem ir mazākas ribosomas, savukārt ribosomas eikariotos ir lielākas.

Ribosomas ir sadalītas lielās un mazās apakšvienībās. Mazais satur vienu ribosomālu RNS molekulu, savukārt mazais satur vienu lielāku molekulu un divas mazākas - eikariotu gadījumā.

Mazākā ribosomāla RNS baktērijās var būt no 1500 līdz 3000 nukleotīdiem. Cilvēkiem ribosomu RNS sasniedz lielāku garumu - no 1800 līdz 5000 nukleotīdiem.

Ribosomas ir fiziskas vienības, kurās notiek olbaltumvielu sintēze. Tie sastāv no aptuveni 60% ribosomu RNS. Pārējie ir olbaltumvielas.

Švedberga vienības

Vēsturiski ribosomu RNS identificē ar suspendēto daļiņu sedimentācijas koeficientu, ko centrifugē standarta apstākļos, ko apzīmē ar burtu S "Svedberga vienībām".

Viena no šīs vienības interesantām īpašībām ir tā, ka tā nav piedeva, tas ir, 10S plus 10S nav 20S. Šī iemesla dēļ ir zināma neskaidrība, kas saistīta ar galīgo ribosomu izmēru.

Prokarioti

Baktērijās, archaea, mitohondrijās un hloroplastos mazā ribosomas vienība satur 16S ribosomu RNS. Kamēr lielajā apakšvienībā ir divu veidu ribosomu RNS: 5S un 23S.

Eikarioti

Savukārt eikariotos 18S ribosomu RNS ir atrodams mazajā apakšvienībā, un lielajā apakšvienībā 60S ir trīs ribosomu RNS veidi: 5S, 5,8S un 28S. Šajā līnijā ribosomas mēdz būt lielākas, sarežģītākas un bagātīgākas nekā prokariotos.

Kā tas tiek sintezēts?

Gēnu atrašanās vieta

Ribosomu RNS ir ribosomu centrālā sastāvdaļa, tāpēc tās sintēze ir neaizstājams notikums šūnā. Sintēze notiek kodolā - kodola reģionā, ko neierobežo bioloģiskā membrāna.

Mašīna ir atbildīga par ribosomu vienību salikšanu noteiktu olbaltumvielu klātbūtnē.

Ribosomu RNS gēni tiek organizēti dažādos veidos atkarībā no cilts. Atcerieties, ka gēns ir DNS segments, kas kodē fenotipu.

Baktēriju gadījumā ribosomālo RNS 16S, 23S un 5S gēni tiek organizēti un pārrakstīti operonā. Šī “gēna kopā” organizācija ir ļoti izplatīta prokariotu gēnos.

Turpretī eukarioti, sarežģītāki organismi ar membrānu atdalītu kodolu, tiek organizēti tandēmā. Mums, cilvēkiem, gēni, kas kodē ribosomu RNS, ir sadalīti piecās "kopās", kas atrodas uz 13., 14., 15., 21. un 22. hromosomas. Šos reģionus sauc par NOR.

Transkripcijas sākums

Šūnā RNS polimerāze ir ferments, kas atbild par nukleotīdu pievienošanu RNS virzieniem. Tās veido DNS molekulu no tām. Šis RNS veidošanās process pēc DNS atlaidināšanas ir pazīstams kā transkripcija. Ir vairāki RNS polimerāžu veidi.

Parasti ribosomālu RNS transkripciju veic ar RNS polimerāzi I, izņemot 5S ribosomālu RNS, kuras transkripciju veic RNS polimerāze III. 5S ir arī īpatnība, ka tas tiek pārrakstīts ārpus kodoliem.

RNS sintēzes veicinātāji sastāv no diviem elementiem, kas bagāti ar GC sekvencēm, un centrālo reģionu, šeit sākas transkripcija.

Cilvēkiem procesam nepieciešamie transkripcijas faktori saistās ar centrālo reģionu un rada pirmsiniciatīvas kompleksu, kas sastāv no TATA lodziņa un ar TBP saistītajiem faktoriem.

Kad visi faktori ir kopā, RNS polimerāze I kopā ar citiem transkripcijas faktoriem saistās ar promotora centrālo reģionu, veidojot iniciācijas kompleksu.

Transkripcijas pagarināšana un beigas

Pēc tam notiek otrais transkripcijas procesa solis: pagarināšana. Šeit notiek pati transkripcija un ietver citu katalītisko olbaltumvielu, piemēram, topoizomerāzes, klātbūtni.

Eukariotos ribosomālo gēnu transkripcijas vienībām ir DNS secība 3 'galā ar secību, kas pazīstama kā Sal lodziņš, kas norāda uz transkripcijas beigām.

Pēc tam, kad notiek tandēmā sakārtotu ribosomu RNS transkripcija, nukleolā notiek ribosomu bioģenēze. Ribosomu gēnu transkripti nobriest un asociējas ar olbaltumvielām, veidojot ribosomālas vienības.

Pirms pārtraukšanas notiek "riboproteīnu" sērijas veidošanās. Tāpat kā Messenger RNS, splicēšanas procesu vada mazi nukleolārie ribonukleoproteīni jeb snRNPs, tā akronīms ir angļu valodā.

Savienošana ir process, kurā tiek izvadīti introni (nekodējošas sekvences), kas parasti "pārtrauc" eksonus (sekvences, kas kodē attiecīgo gēnu).

Procesa rezultātā rodas starpprodukti no 20S, kas satur 18S rRNS un 32S, kas satur 5.8S un 28S rRNS.

Pēc transkripcijas modifikācijas

Pēc ribosomu RNS rašanās tiek veiktas turpmākas modifikācijas. Tie ietver apmēram 100 nukleotīdu metilēšanu (metilgrupas pievienošanu) uz ribosomu ribosomas 2'-OH grupā. Turklāt notiek vairāk nekā 100 uridīnu izomerizācija pseido-uridīna formā.

Uzbūve

Tāpat kā DNS, arī RNS sastāv no slāpekļa bāzes, kas ir kovalenti savienota ar fosfāta mugurkaulu.

Četras slāpekļa bāzes, kas tās veido, ir adenīns, citozīns, uracils un guanīns. Tomēr atšķirībā no DNS RNS nav divjoslu molekula, bet gan viena josla.

Tāpat kā RNS pārnešanai, arī ribosomālai RNS ir raksturīga diezgan sarežģīta sekundārā struktūra ar specifiskiem saistīšanās reģioniem, kas atpazīst Messenger MNS un pārnes RNS.

Iespējas

Ribosomālas RNS galvenā funkcija ir nodrošināt fizisko struktūru, kas ļauj ņemt kurjeru RNS un atkodēt aminoskābēs, veidojot olbaltumvielas.

Olbaltumvielas ir biomolekulas ar plašu funkciju spektru - sākot ar skābekļa, piemēram, hemoglobīna, transportēšanu līdz atbalsta funkcijām.

Piemērojamība

Ribosomu RNS tiek plaši izmantots gan molekulārās bioloģijas un evolūcijas jomā, gan medicīnā.

Ja vēlaties uzzināt filoģenētiskās attiecības, rodas vairāk problēmu starp divām organismu grupām - tas ir, kā organismi ir savstarpēji saistīti radniecības ziņā - ribosomālo RNS gēnus bieži izmanto kā iezīmēšanu.

Tie ir ļoti noderīgi kā molekulārie marķieri, pateicoties zemiem evolūcijas ātrumiem (šie sekvenču veidi ir pazīstami kā “konservētās sekvences”).

Faktiski vienu no slavenākajiem filoģenētiskajiem rekonstrukcijām bioloģijas jomā veica Karls Voiss un līdzstrādnieki, izmantojot 16S ribosomālas RNS sekvences. Šī pētījuma rezultāti ļāva dzīvos organismus iedalīt trīs jomās: arhaea, baktērijas un eikarioti.

No otras puses, ribosomu RNS bieži ir daudzu antibiotiku mērķis, kuras lieto medicīnā, lai izārstētu visdažādākās slimības. Ir loģiski pieņemt, ka, uzbrūkot baktērijas olbaltumvielu ražošanas sistēmai, tā tiks nekavējoties ietekmēta.

Evolūcija

Tiek spekulēts, ka ribosomas, kā mēs tās šodien pazīstam, sāka veidoties ļoti attālos laikos, tuvu LUCA (pēdējais universālais kopējais sencis) veidošanās brīdim.

Faktiski viena no hipotēzēm attiecībā uz dzīvības izcelsmi apgalvo, ka dzīvība radusies no RNS molekulas - jo tai ir nepieciešamās autokatalītiskās spējas, lai to uzskatītu par vienu no dzīves priekšgājēju molekulām.

Pētnieki ierosina, ka pašreizējie ribosomu prekursori nebija tik selektīvi attiecībā uz aminoskābēm, pieņemot gan l, gan d izomērus. Mūsdienās ir plaši zināms, ka olbaltumvielas veidojas tikai no aminoskābes l formas.

Turklāt ribosomu RNS ir spēja katalizēt peptidiltransferāzes reakciju.Šī īpašība, kas kalpo kā nukleotīdu krātuve, kopā ar tās katalītiskajām spējām padara to par galveno elementu pirmo formu evolūcijā uz Zemes.

Atsauces

1. Bergs JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Bioķīmija. 5. izdevums. Ņujorka: WH Freeman. 29.3. Sadaļa, Ribosoma ir ribonukleoproteīnu daļiņa (70S), kas izgatavota no maza (30S) un liela (50S) apakšvienības. Pieejams vietnē: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Ielūgums uz bioloģiju. Panamerican Medical Ed.
3. Fokss, GE (2010). Ribosomas izcelsme un attīstība. Cold Spring Harbor perspektīvas bioloģijā, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Gytona un Hallas mācību grāmata par medicīniskās fizioloģijas e-grāmatu. Elsevier veselības zinātnes.
5. Lewins, B. (1993). Gēni 1. sējums. Atgriezties.
6. Lodish, H. (2005). Šūnu un molekulārā bioloģija. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Ribosomu uzbūve un tulkošanas mehānisms. Cell, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Ievads mikrobioloģijā. Panamerican Medical Ed.
9. Vilsons, DN, un Keita, JHD (2012). Eikariotu ribosomas uzbūve un funkcijas. Cold Spring Harbor perspektīvas bioloģijā, 4 (5), a011536.