Рибосомы - это мельчайшие, немембранные органоиды, имеющие сферическую форму и диаметр 15–35 нм.
Они являются универсальными органеллами, присутствующими во всех живых клетках, как в прокариотических, так и в эукариотических. Рибосомы являются постоянными и обязательными структурными компонентами цитоплазмы.
Основная функция: биосинтез белка
Главная и жизненно важная функция рибосом - биосинтез белка, или трансляция.
Рибосомы выступают в роли «биохимической машины», которая осуществляет сборку белковых молекул (полипептидов) из аминокислот. Этот процесс происходит на основе генетической информации, закодированной в последовательности нуклеотидов информационной (матричной) РНК (иРНК/мРНК).
Синтез белка требует больших энергетических затрат; образование каждой пептидной связи сопряжено с расщеплением по меньшей мере четырех высокоэнергетических фосфатных связей.
Строение и типы рибосом
Каждая рибосома состоит из двух нуклеопротеиновых субъединиц - большой и малой. Малая субъединица удерживает мРНК и тРНК, а большая субъединица отвечает за образование пептидной связи. Субъединицы находятся в диссоциированном состоянии в цитоплазме и объединяются только для синтеза белка.
Состав: рибосомы состоят из примерно равного по массе количества рибосомальной РНК (рРНК) и белка. При этом молекулы рРНК составляют более половины массы рибосомы.
Рибозимная активность: рибосомная РНК, а не белки, играет ключевую роль в каталитической активности рибосомы. рРНК формирует структурное ядро рибосомы и каталитический центр для образования пептидной связи. В связи с этой каталитической функцией, молекулы РНК в составе рибосом (и других РНК) называют рибозимами.
Следует отметить, что, несмотря на разницу в числе и размерах компонентов (рРНК и белков), рибосомы прокариот и эукариот имеют высокую степень гомологии в структуре и функции.
Локализация и образование
Локализация в эукариотической клетке:
1. Свободные рибосомы находятся в цитоплазме. они синтезируют белки, предназначенные для нужд самой клетки, например, структурные белки цитоплазмы.
2. Прикрепленные (связанные) рибосомы располагаются на поверхности мембран шероховатой (гранулярной) эндоплазматической сети (ЭПС) и на наружной ядерной мембране. Они синтезируют белки, которые поступают в полость ЭПС и далее транспортируются (например, для секреции за пределы клетки, включения в мембрану или для Комплекса Гольджи/лизосом).
Образование:
· Синтез рРНК: молекулы рРНК синтезируются в ядре, в специальной зоне - ядрышке. Участок ДНК, кодирующий рРНК, называется ядрышковым организатором.
· Сборка субъединиц: в ядрышке происходит соединение синтезированных рРНК с рибосомальными белками, которые поступают из цитоплазмы. Это приводит к формированию субъединиц рибосом.
· Транспорт: субъединицы покидают ядро через ядерные поры и выходят в цитоплазму.
· Окончательная сборка функциональной рибосомы происходит в цитоплазме только в процессе трансляции, когда к иРНК присоединяются обе субъединицы.
Полисомы и эволюционное значение
Полисомы:
Для повышения эффективности синтеза белка с одной молекулой иРНК может быть связано множество рибосом (от 4 до 40, или нескольких десятков). Такой комплекс, где рибосомы, подобно «бусинам на нитке», перемещаются по иРНК, называется полирибосомой или полисомой. Образование полисом позволяет одновременно синтезировать несколько одинаковых молекул белка, что значительно повышает продуктивность.
Рибосомы и теория симбиогенеза:
Митохондрии и хлоропласты в эукариотических клетках являются полуавтономными органеллами, поскольку обладают собственной ДНК и аппаратом биосинтеза белка, включая рибосомы прокариотического типа (70S).
Этот факт, а также сходство процессов синтеза белка в органеллах (например, инициация с N-формилметионина) с бактериальными системами, служит одним из доказательств симбиотической гипотезы о происхождении эукариотических клеток от древних прокариотических симбионтов.
Медицинское значение: структурные и функциональные различия между 70S рибосомами прокариот и 80S рибосомами цитоплазмы эукариот позволяют использовать многие антибиотики (например, хлорамфеникол, стрептомицин, эритромицин, тетрациклин) для избирательного подавления синтеза белка у бактерий, не оказывая при этом токсического действия на цитозольные рибосомы человека. (рибосомы митохондрий и хлоропластов, однако, часто чувствительны к этим же противобактериальным препаратам).
Стань покорителем биологии вместе с нами!
В этой статье мы рассмотрели особенности рибосом! Для сдачи ЕГЭ на высокие баллы необходимо научиться применять знания на заданиях формата экзамена. В онлайн школе Lomonosov.school вы сможете не только наработать свои знания для сдачи ЕГЭ, но и научитесь применять их для решения заданий.