Особенности строения рибосом и их роль в биосинтезе белка

Особенности строения рибосом

Что такое рибосома?

В функции рибосом также входит объединение аминокислот в пептидную цепь и формирование новых молекул белка, которые используются клеткой для осуществления всех процессов жизнедеятельности.

Осуществление биосинтеза белка происходит по матричной ДНК — посредством процесса трансляции.

О том, что такое рибосома, наглядно расскажет их строение.

Строение рибосом характеризуется некоторыми особенностями:

• рибосомы располагаются в гранулярном эндоплазматическом ретикулуме. В некоторых случаях они также свободно плавают в цитоплазме;
• при помощи большой субъединицы происходит прикрепление рибосомы к эндоплазматической сети и синтезирует белок. После белок выводится за пределы клетки: организм его использует для обеспечения процессов жизнедеятельности;
• находящиеся в цитоплазме рибосомы отвечают за обеспечение процессов жизнедеятельности внутри клетки.

К особенностям строения рибосом можно отнести и их форму: они имеют шаровидную форму (в диаметре рибосомы примерно 20 нм). В ходе трансляции к матричной ДНК может присоединиться сразу несколько рибосом — в этом случае происходит формирование такой структуры как полисома. Когда говорят о строении рибосом, то обозначают, что они формируются в ядрышке — во внутреннем пространстве ядра.

Особенности строения рибосом определяют их виды. Всего есть 2 вида рибосом:

1. Малые рибосомы. Они располагаются в прокариотических клетках (встречаются в хлоропластах и матриксе митохондрии) и связаны при помощи мембраны.
2. Большие рибосомы. Они свойственны клеткам эукариот. Большие рибосомы связываются с эндоплазматической сетью и крепятся к мембране ядра.

Виды рибосом на рисунке:

Об особенностях строения рибосом здесь говорить не приходится, так как оба вида в этом плане идентичны. Они включают две субъединицы: большую и малую, которые объединяются с помощью ионов магния, оставляя небольшую щель между соприкасающимися поверхностями. Если наблюдается дефицит магния, то происходит отдаление субъединиц, дезагрегация, после чего рибосомы теряют способность выполнять свои функции.

Оригинальным является и химический состав рибосом. Рибосома — это органелла, состоящая из высокополимерной рибосомальной РНК. Также рибосомы состоят из белка. В обеих единицах имеется около 4 молекул РНК, которые представляют собой нити, собранные в РНК. Нити окружены белками и формируют комплексный рибонуклеопротеид.

У рибосом есть способность объединяться в специализированные комплексы — они называются полирибосомами.

Полирибосомы представляют собой объединение информационной РНК и рибосом, нанизанных на ее нить.

В ходе синтезирующих процессов происходит разъединение рибосом и обмен субъединицами. Когда поступает т-РНК, рибосомы опять собираются в полирибосому.

Какова роль цитоплазмы в биосинтезе белка

Рибосомы непосредственно участвуют в синтезе белка. Функциональная нагрузка на клетку может поменять количество рибосом. При вступлении клетки в период митотической активности, в ней присутствует десятки тысяч рибосом. Это количество рибосом свойственно меристемам растений и стволовым клеткам.

Где образуются рибосомы? Рибосомы определенным образом образуются в клетке: их формирование происходит в ядрышке. Матрицей для их создания служит ДНК. Выделяют несколько этапов, которые проходят рибосомы до полного своего созревания:

• эосома. Это этап синтеза части р-РНК в ядрышке;
• неосома. Она представляет собой структуру с р-РНК и белками, приходящими в цитоплазму после нескольких модификаций;
• рибосома или зрелая органелла. В этом случае рибосома готова к выполнению функций и включает в себя две субъединицы.

Этапы созревания рибосомы на рисунке.

​​​​​​​

За каждым элементом рибосомы закреплена собственная функция. Большая рибосома в клетке выполняю функцию трансляции и декодирования генетической информации. Малая единица рибосомы в клетке отвечает за функцию объединения аминокислот, создание пептидных связей, а также синтез новых молекул белка.

В ходе трансляции информация кодируется в нуклеиновых кислотах с последующим переходом в белковые молекулы (им свойственна строгая аминокислотная последовательность).

Трансляция является непростым этапом формирования белковой молекулы. Чтобы трансляция состоялась, в дело вступают все виды РНК и аминокислот, множество ферментов, исправляющие погрешности друг друга. Рибосомы в клетке — самые важные участки трансляции.

По окончании транскрипции новая молекула и-РНК направляется из ядра в цитоплазму. Затем следует несколько преобразований, после которых молекула объединяется с рибосомой. После соединения с энергетическим субстратом ДНК начинают действовать аминокислоты.

У всех аминокислот состав РНК (химический) различается. Поэтому для их взаимодействия одна с другой необходимо постороннее вмешательство. Для преодоления такой несовместимости есть молекула транспортной РНК. Также важно отметить, что соединение всех типов аминокислот происходит благодаря, в том числе, действию различных ферментов. Позже рибосомальные ферменты принимают участие в образовании пептидной связи. За этим следует процесс перемещения рибосомы по цепи и-РНК.

Далее следует рост полипептида — до момента встречи рибосомой нового стоп-кодона, который сигнализирует об окончании синтеза. В освобождении пептида от рибосомы большую роль играют факторы термины (терминация), завершающие процесс синтеза.

Последняя аминокислота прикрепляет к себе молекулу воды, происходит распад рибосомы на две субъединицы. По мере того, как рибосома продвигается по и-РНК, происходит освобождение ею начального отрезка цепи. Это нужно для того, чтобы к нему могла прицепиться рибосома, тем самым запустив процесс биосинтеза белка снова.

На рисунке стадий рибосомы выше весь процесс показан схематически.

Как видно, для биосинтеза на одной матрице в течение определенного времени создается множество копий белка.

Какова роль рибосом (ДНК) в биосинтезе белка?

Роль ДНК в биосинтезе белка большая, так как рибосомы создают белок как для нужд самой клетки, так и для использования за ее пределами.

К примеру, в печени происходит создание плазменных факторов свертывания крови. Еще одна функция рибосомы — каталитическая: в процессе формирования пептидных связей в молекуле вновь созданного белка.

Рибосомы активируют свои функции, когда они объединяются в полирибосомы: комплексы, способные формировать несколько молекул белка одновременно.