Рибосомная РНК. Синтез білка на рибосомах клітини
Третій тип РНК - це рибосомная РНК, з якої приблизно на 60% складається рибосома. Частину рибосоми становлять близько 75 структурних білків і ферментів, необхідних для синтезу білка.
Рибосоми - цитоплазматичні органели, на яких відбувається синтез білка. Рибосоми можуть функціонувати тільки в комплексі з двома іншими типами РНК - транспортної РНК, що доставляє амінокислоти до будується молекулі білка, і матричної РНК, що служить джерелом інформації, необхідної для складання заданої послідовності амінокислот.
Таким чином, рибосому можна порівняти з майстерні з виробництва білкових молекул.
Освіта рибосом в ядерцях. Гени, що відповідають за синтез рРНК, розташовуються в п'яти парах хромосом і представлені у вигляді безлічі копій, що дозволяє одночасно синтезувати велику кількість Хвороби, необхідної для реалізації клітинних функцій.
Сформовані рибосоми накопичуються в ядришках- спеціалізованих структурах ядра, пов'язаних з хромосомами. Якщо клітина синтезує багато білка, в ній утворюється велика кількість Хвороби, тому ядерця в цій клітці великі. Навпаки, в клітинах, які синтезують мало білка, ядерця бувають навіть не видно. Рибосомная РНК в ядерцях зв'язується з рибосомні білками з утворенням глобулярних частинок, що представляють собою окремі субодиниці рибосоми. Ці субодиниці відокремлюються від ядерця, виходять з ядра через пори ядерної мембрани і розподіляються майже по всій цитоплазмі. Потрапивши в цитоплазму, субодиниці збираються в зрілу функціонуючу рибосому. Зрілих рибосом в ядрі немає, тому синтез білка здійснюється тільки в цитоплазмі клітини.
Синтез білка на рибосомах клітини
Прикрепившись до рибосоми. матрична РНК просувається уздовж неї, починаючи з того кінця, на якому знаходиться ініціює кодон. У міру руху матричної РНК вздовж рибосоми поступово формується молекула білка. Цей процес отримав назву трансляції. Рибосома прочитує кодони матричної РНК приблизно так само, як відтворює магнітна головка «читає» запис на рухомій по ній магнітофонного стрічці. Після того як терминирующего кодон відкріпити від рибосоми, синтез молекули білка припиняється, і вона виявляється вільно лежить в цитоплазмі.
Полірібосоми. Одна матрична РНК може здійснювати синтез білкових молекул відразу на декількох рибосомах, оскільки до її ініціює кодону можуть по черзі прикріплюватися одна рибосома за одною. При цьому на кожній рибосоме будуть знаходитися молекули одного і того ж білка на різних стадіях синтезу. На одного ланцюга матричної РНК можуть перебувати від 3 до 10 рибосом, такі групи рибосом називають полірібосомамі.
Важливо підкреслити, що матрична РНК може здійснювати синтез білка на будь-який рибосоми. Іншими словами, рибосоми неспецифічні по відношенню до конкретного білку. Образно кажучи, рибосоми - це виробничі підприємства, на яких проводять хімічні реакції.
Рибосоми в великій кількості зв'язуються з мембраною ендоплазматичного ретикулума. Це обумовлено тим, що початкові відрізки синтезованих білкових молекул несуть амінокислотні послідовності, швидко зв'язуються зі специфічними рецепторами на мембрані ретикулума, завдяки чому ці молекули білка проходять через мембрану ЕПР і виявляються в його просвіті. Ділянки ретикулума, на яких йде синтез і транспортування молекул білка через мембрану, мають зернисту поверхню.
Потрібно підкреслити, що трансляція одного ланцюга матричної РНК здійснюється відразу на декількох рибосомах і утворюється білок потрапляє всередину ЕПР, проходячи через його мембрану.
Слід також зазначити, що більшість синтезованих на рибосомах білків (ферментів і внутрішньоклітинних структурних білків) потрапляють безпосередньо в цитозоль, а не в просвіт ретикулума (виняток становлять лише залізисті клітини, де білок накопичується у великій кількості секреторних гранул).
Стадії синтезу білка включають три етапи. (1) активація амінокислот при взаємодії з АТФ і утворення комплексу з аденозинмонофосфат; на кожну таку реакцію витрачається енергія двох макроергічних фосфатних зв'язків; (2) зв'язування активованих амінокислот, що володіють надлишком енергії, зі специфічними транспортними РНК і утворення комплексу амінокислота-мРНК з одночасним вивільненням аденозинмонофосфату; (3) прикріплення антикодону транспортної РНК, що несе амінокислоту, до кодону матричної РНК на рибосомі з вибудовуванням певноїамінокислотної послідовності, що утворює молекулу білка.
Під дією ферменту пептіділтрансферази (одного з рибосомних білків) між сусідніми амінокислотами утворюються пептидні зв'язки, завдяки яким амінокислотна послідовність поступово подовжується. Ці реакції вимагають додаткової енергії, що вивільняється при розриві двох макроергічних фосфатних зв'язків, тому для прикріплення кожної амінокислоти до зростаючої пептидного ланцюга в цілому використовуються чотири фосфатні зв'язку. Таким чином, синтез білка один з найбільш енергоємних внутрішньоклітинних процесів.
Суть цієї реакції полягає в відщепленні іона гідроксилу (ОН
) Від СООН-кінця першої амінокислоти та іона водню (Н +) від NH2-кінця іншої амінокислоти. Отщепленим іони гідроксилу і водню взаємодіють з утворенням води, а хімічно активні ділянки сусідніх амінокислот зв'язуються один з одним, перетворюючись в єдину молекулу. Такий вид з'єднання амінокислот називають пептидного зв'язком. З прикріпленням кожної нової амінокислоти до зростаючої поліпептидного ланцюга додається одна пептидний зв'язок.
Тисячі ферментів. синтез яких здійснюється викладеним способом, беруть участь практично у всіх інших реакціях, що протікають в клітині. Ферменти опосередковують синтез ліпідів, глікогену, пуринів, піримідинів і сотень інших речовин. Завдяки цим речовинам клітина здатна виконувати безліч своїх функцій.