Conţinut
- TL; DR (Prea lung; nu a citit)
- O descriere a ribozomilor
- Prevalența ribozomilor
- Ribozomii sunt fabrici de proteine
- Cine a descoperit ribozomii?
- Descoperirea structurii ribozomilor
- Ce este o ribozimă?
- Categorizarea ribozomilor după valorile Svedberg
- Importanța structurii ribozomului
Ribozomii sunt cunoscuți ca producători de proteine ale tuturor celulelor. Proteinele controlează și construiesc viața.
Prin urmare, ribozomii sunt esențiali pentru viață. În ciuda descoperirii lor în anii 1950, au fost necesare câteva decenii până când oamenii de știință au elucidat cu adevărat structura ribozomilor.
TL; DR (Prea lung; nu a citit)
Ribozomii, cunoscuți sub numele de fabricile de proteine ale tuturor celulelor, au fost descoperite pentru prima dată de George E. Palade. Cu toate acestea, structura ribozomilor a fost determinată decenii mai târziu de Ada E. Yonath, Thomas A. Steitz și Venkatraman Ramakrishnan.
O descriere a ribozomilor
Ribozomii își iau numele de la „ribo” de acid ribonucleic (ARN) și „soma”, care este latină pentru „corp”.
Oamenii de știință definesc ribozomii ca o structură găsită în celule, una dintre mai multe subseturi celulare mai mici numite organite. Ribozomii au două subunități, una mare și una mică. Nucleul formează aceste subunități, care se blochează între ele. ARN ribozomal și proteine (riboproteins) alcătuiesc un ribozom.
Unii ribozomi plutesc printre citoplasma celulei, în timp ce alții se atașează de reticulul endoplasmatic (ER). Se numește reticulul endoplasmatic studded cu ribozomi reticulul endoplasmic dur (RER); reticul endoplasmic neted (SER) nu are ribozomi atașați.
Prevalența ribozomilor
În funcție de organism, o celulă poate avea câteva mii sau chiar milioane de ribozomi. Ribozomii există atât în celulele procariote, cât și în cele eucariote. De asemenea, pot fi găsite în bacterii, mitocondrii și cloroplaste. Ribozomii sunt mai răspândiți în celulele care necesită sinteza constantă de proteine, cum ar fi celulele creierului sau pancreatice.
Unele ribozomi pot fi destul de masivi. În eucariote, acestea pot avea 80 de proteine și pot fi constituite din câteva milioane de atomi. Porțiunea lor de ARN preia mai mult din masă decât cea proteică.
Ribozomii sunt fabrici de proteine
Ribozomii iau codoni, care sunt serii de trei nucleotide, de la ARN mesager (ARNm). Un codon servește ca un șablon din ADN-ul celulei pentru a face o anumită proteină. Ribozomii traduc apoi codonii și îi potrivesc cu un aminoacid din ARN de transfer (ARNt). Aceasta este cunoscută sub numele de traducere.
Ribozomul are trei site-uri de legare a ARNt: an aminoacil site de legare (un site) pentru atașarea aminoacizilor, a peptidil site (site P) și un an Ieșire site (site E).
După acest proces, aminoacidul tradus se bazează pe un lanț proteic numit a polipeptidic, până când ribozomii își termină activitatea de a face o proteină. Odată ce polipeptida este eliberată în citoplasmă, ea continuă să devină o proteină funcțională. Acest proces este motivul pentru care ribozomii sunt adesea definiți ca fabrici de proteine. Cele trei etape ale producției de proteine se numesc inițiere, alungire și translație.
Acești ribozomi mecanici funcționează rapid, alături de 200 de aminoacizi pe minut, în unele cazuri; procariotele pot adăuga 20 de aminoacizi pe secundă. Proteinele complexe durează câteva ore pentru a se asambla. Ribozomii fac cea mai mare parte din aproximativ 10 miliarde de proteine din celulele mamiferelor.
Proteinele completate pot suferi modificări sau plieri ulterioare; asa se numeste modificare post-translațională. În eucariote, aparate Golgi completează proteina înainte să fie eliberată. Odată ce ribozomii își termină activitatea, subunitățile lor fie reciclate, fie demontate.
Cine a descoperit ribozomii?
George E. Palade a descoperit ribozomii pentru prima dată în 1955. Descrierea ribozomului lui Palade i-a înfățișat ca particule citoplasmatice care s-au asociat cu membrana reticulului endoplasmic. Palade și alți cercetători au descoperit funcția ribozomilor, care a fost sinteza proteinelor.
Francis Crick va continua să formeze dogma centrală a biologiei, care a rezumat procesul de construire a vieții, deoarece „ADN-ul face ca ARN-ul să facă proteine”.
În timp ce forma generală a fost determinată folosind imagini de microscopie electronică, pentru a determina structura reală a ribozomilor, va fi nevoie de câteva decenii suplimentare. Acest lucru s-a datorat în mare parte dimensiunii relativ imense a ribozomilor, care au inhibat analiza structurii lor într-o formă cristalină.
Descoperirea structurii ribozomilor
În timp ce Palade descoperea ribozomul, alți oameni de știință au stabilit structura acestuia. Trei oameni de știință separați au descoperit structura ribozomilor: Ada E. Yonath, Venkatraman Ramakrishnan și Thomas A. Steitz. Acești trei oameni de știință au fost răsplătiți cu premiul Nobel pentru chimie în 2009.
Descoperirea structurii tridimensionale a ribozomului a avut loc în anul 2000. Yonath, născut în 1939, a deschis ușa acestei revelații. Munca ei inițială pentru acest proiect a început în anii '80. A folosit microbii din izvoarele termale pentru a-și izola ribozomii, datorită naturii robuste într-un mediu dur. A fost capabilă să cristalizeze ribozomii, astfel încât să poată fi analizată prin cristalografie cu raze X.
Aceasta a generat un model de puncte pe un detector, astfel încât să poată fi detectate pozițiile atomilor ribozomali. Yonath a produs în cele din urmă cristale de înaltă calitate folosind criocristografie, ceea ce înseamnă că cristalele ribozomale au fost înghețate pentru a le ajuta să nu se descompună.
Oamenii de știință au încercat apoi să elucideze „unghiul de fază” pentru modelele punctelor. Pe măsură ce tehnologia s-a îmbunătățit, rafinările la procedură au dus la detalii la nivel de un singur atom. Steitz, născut în 1940, a fost capabil să descopere care sunt etapele de reacție care implică atomi, la conexiunile aminoacizilor. El a găsit informațiile de fază pentru unitatea mai mare a ribozomului în 1998.
Ramakrishan, născut în 1952, la rândul său, a lucrat la rezolvarea fazei de difracție de raze X pentru o bună hartă moleculară. El a găsit informațiile de fază pentru subunitatea mai mică a ribozomului.
Astăzi, avansări suplimentare în cristalografia completă a ribozomilor au dus la o mai bună rezoluție a structurilor complexe de ribozomi. În 2010, oamenii de știință au cristalizat cu succes ribozomii eucariotici 80S Saccharomyces cerevisiae și au fost capabili să mapăm structura razei X („80S” este un tip de categorizare numit o valoare Svedberg; La rândul său, aceasta a dus la mai multe informații despre sinteza și reglarea proteinelor.
Ribozomii organismelor mai mici s-au dovedit până acum cele mai ușoare pentru a determina structura ribozomului. Acest lucru se datorează faptului că ribozomii înșiși sunt mai mici și mai puțin complexi. Sunt necesare mai multe cercetări pentru a ajuta la determinarea structurilor ribozomilor organismelor superioare, precum cele la om. Oamenii de știință speră, de asemenea, să afle mai multe despre structura ribozomală a agenților patogeni, pentru a ajuta la lupta împotriva bolilor.
Ce este o ribozimă?
Termenul ribozim se referă la cea mai mare dintre cele două subunități ale unui ribozom. O ribozimă funcționează ca o enzimă, de unde și numele acesteia. Servește ca un catalizator în asamblarea proteinelor.
Categorizarea ribozomilor după valorile Svedberg
Valorile Svedberg (S) descriu rata de sedimentare într-o centrifugă. Oamenii de știință descriu adesea unitățile ribozomale folosind valorile Svedberg. De exemplu, procariotele au ribozomi 70S care sunt compuse dintr-o unitate cu 50S și una de 30S.
Acestea nu se adaugă, deoarece rata de sedimentare are mai mult de-a face cu dimensiunea și forma decât greutatea moleculară. Celulele eucariote, pe de altă parte, conțin ribozomi 80S.
Importanța structurii ribozomului
Ribozomii sunt esențiali pentru toată viața, deoarece fac proteinele care asigură viața și blocurile sale de construcție. Unele proteine esențiale pentru viața umană includ hemoglobina în globulele roșii, insulina și anticorpi, printre multe altele.
Odată ce cercetătorii au dezvăluit structura ribozomilor, aceasta a deschis noi posibilități de explorare. Un astfel de mijloc de explorare este pentru noile medicamente antibiotice. De exemplu, medicamentele noi ar putea opri boala prin vizarea anumitor componente structurale ale ribozomilor bacteriilor.
Datorită structurii ribozomilor descoperite de Yonath, Steitz și Ramakrishnan, cercetătorii cunosc acum locații precise între aminoacizi și locațiile în care proteinele părăsesc ribozomii. Zeroing în locația în care antibiotice se atașează de ribozomi deschide o precizie mult mai mare în acțiunea medicamentului.
Acest lucru este crucial într-o epocă în care antibioticele anterior stalwart s-au întâlnit cu tulpini de bacterii rezistente la antibiotice. Descoperirea structurii ribozomilor este, așadar, de mare importanță pentru medicină.