Содержание
- TL; DR (слишком долго; не читал)
- Описание рибосом
- Распространенность рибосом
- Рибосомы - белковые фабрики
- Кто открыл рибосомы?
- Открытие рибосомной структуры
- Что такое рибозим?
- Категоризация рибосом по значениям Сведберга
- Важность структуры рибосомы
Рибосомы известны как белковые производители всех клеток. Белки контролируют и строят жизнь.
Следовательно, рибосомы необходимы для жизни. Несмотря на их открытие в 1950-х годах, потребовалось несколько десятилетий, прежде чем ученые действительно выяснили структуру рибосом.
TL; DR (слишком долго; не читал)
Рибосомы, известные как белковые фабрики всех клеток, были впервые обнаружены Джорджем Э. Паладом. Тем не менее, структура рибосом была определена десятилетиями спустя Ада Йонат, Томас А. Штейтц и Венкатраман Рамакришнан.
Описание рибосом
Рибосомы получили свое название от «рибо» рибонуклеиновой кислоты (РНК) и «сома», что в переводе с латинского означает «тело».
Ученые определяют рибосомы как структуру, обнаруженную в клетках, одну из нескольких меньших клеточных подмножеств, называемых органеллы, Рибосомы имеют две субъединицы, одну большую и одну маленькую. Ядрышко образует эти субъединицы, которые соединяются вместе. Рибосомная РНК и белки (riboproteins) сделать рибосому.
Некоторые рибосомы плавают среди цитоплазмы клетки, тогда как другие прикрепляются к эндоплазматической сети (ER). Эндоплазматический ретикулум, усыпанный рибосомами, называется шероховатой эндоплазматической сети (RER); гладкая эндоплазматическая сеть (SER) не имеет прикрепленных рибосом.
Распространенность рибосом
В зависимости от организма, клетка может иметь несколько тысяч или даже миллионов рибосом. Рибосомы существуют как в прокариотических, так и в эукариотических клетках. Они также могут быть найдены в бактериях, митохондриях и хлоропластах. Рибосомы более распространены в клетках, которые требуют постоянного синтеза белка, таких как клетки мозга или поджелудочной железы.
Некоторые рибосомы могут быть довольно массивными. У эукариот они могут иметь 80 белков и состоять из нескольких миллионов атомов. Их РНК-часть занимает больше массы, чем их белковая часть.
Рибосомы - белковые фабрики
Рибосомы берут кодоны, которые представляют собой серию из трех нуклеотидов, от мессенджер РНК (мРНК). Кодон служит шаблоном из ДНК клетки для выработки определенного белка. Затем рибосомы переводят кодоны и сопоставляют их с аминокислотой из перенос РНК (ТРНК). Это известно как перевод.
Рибосома имеет три сайта связывания тРНК: аминоацил сайт связывания (сайт) для присоединения аминокислот, пептидил- сайт (P сайт) и Выход сайт (E site).
После этого процесса переведенная аминокислота строится на белковой цепи, называемой полипептидДо тех пор, пока рибосомы не завершат свою работу по созданию белка. Как только полипептид высвобождается в цитоплазму, он становится функциональным белком. Этот процесс, почему рибосомы часто определяются как белковые фабрики. Три стадии производства белка называются инициацией, удлинением и трансляцией.
Эти машиноподобные рибосомы работают быстро, в некоторых случаях примыкая к 200 аминокислотам в минуту; Прокариоты могут добавлять 20 аминокислот в секунду. Сложные белки собираются за несколько часов. Рибосомы составляют большинство из примерно 10 миллиардов белков в клетках млекопитающих.
Завершенные белки могут, в свою очередь, подвергаться дальнейшим изменениям или сворачиванию; это называется посттрансляционная модификация, У эукариот аппарат Гольджи завершает белок, прежде чем он выпущен. Как только рибосомы заканчивают свою работу, их субъединицы либо перерабатываются, либо демонтируются.
Кто открыл рибосомы?
Джордж Э. Паладе впервые открыл рибосомы в 1955 году. В описании рибосомы Палада они изображены как цитоплазматические частицы, связанные с мембраной эндоплазматического ретикулума. Палад и другие исследователи обнаружили функцию рибосом, которая заключалась в синтезе белка.
Фрэнсис Крик продолжит формировать центральная догма биологии, который суммировал процесс построения жизни как «ДНК делает РНК делает белок».
Хотя общая форма была определена с помощью изображений электронной микроскопии, потребовалось бы еще несколько десятилетий для определения фактической структуры рибосом. Это было связано в значительной степени со сравнительно огромным размером рибосом, что препятствовало анализу их структуры в кристаллической форме.
Открытие рибосомной структуры
В то время как Палад открыл рибосому, другие ученые определили его структуру. Три отдельных ученых обнаружили структуру рибосом: Ада Е. Йонат, Венкатраман Рамакришнан и Томас А. Штейтц. Эти трое ученых были награждены Нобелевской премией по химии в 2009 году.
Открытие трехмерной структуры рибосом произошло в 2000 году. Йонат, родившаяся в 1939 году, открыла дверь для этого откровения. Ее первая работа над этим проектом началась в 1980-х годах. Она использовала микробы из горячих источников, чтобы изолировать их рибосомы из-за их крепкой природы в суровых условиях. Она смогла кристаллизовать рибосомы, чтобы они могли быть проанализированы с помощью рентгеновской кристаллографии.
Это создало точечный рисунок на детекторе, чтобы можно было определить положение рибосомных атомов. В конечном итоге Yonath произвела высококачественные кристаллы, используя криокристаллографию, что означает, что рибосомные кристаллы были заморожены, чтобы не дать им разрушиться.
Затем ученые попытались выяснить «фазовый угол» для узоров точек. По мере совершенствования технологии уточнения процедуры привели к детализации на уровне одного атома. Штейтц, родившийся в 1940 году, смог выяснить, какие стадии реакции включают какие атомы в соединениях аминокислот. Он нашел информацию о фазе для большей единицы рибосомы в 1998 году.
Рамакришан, родившийся в 1952 году, в свою очередь работал над разрешением фазы дифракции рентгеновских лучей для получения хорошей молекулярной карты. Он нашел информацию о фазе для меньшей субъединицы рибосомы.
Сегодня дальнейшие достижения в области кристаллографии полной рибосомы привели к лучшему разрешению структур сложных рибосом. В 2010 году ученые успешно кристаллизовали эукариотические 80S рибосомы Saccharomyces cerevisiae и были в состоянии отобразить его рентгеновскую структуру («80S» - это тип категоризации, называемый значением Сведберга; подробнее об этом в ближайшее время). Это, в свою очередь, привело к получению дополнительной информации о синтезе и регуляции белка.
До сих пор оказалось, что рибосомы более мелких организмов наиболее просты для определения структуры рибосом. Это потому, что сами рибосомы меньше и менее сложны. Необходимы дополнительные исследования, чтобы помочь определить структуры рибосом высших организмов, таких как у человека. Ученые также надеются узнать больше о рибосомальной структуре патогенов, чтобы помочь в борьбе с болезнями.
Что такое рибозим?
Термин рибозимная относится к большей из двух субъединиц рибосомы. Рибозим действует как фермент, отсюда и его название. Он служит катализатором в сборке белка.
Категоризация рибосом по значениям Сведберга
Значения Сведберга (S) описывают скорость оседания в центрифуге. Ученые часто описывают рибосомные единицы, используя значения Сведберга. Например, прокариоты обладают рибосомами 70S, которые состоят из одной единицы с 50S и одной из 30S.
Они не складываются, потому что скорость оседания больше связана с размером и формой, чем с молекулярной массой. Эукариотические клетки, с другой стороны, содержат 80S рибосомы.
Важность структуры рибосомы
Рибосомы необходимы для всей жизни, поскольку они создают белки, которые обеспечивают жизнь и ее строительные блоки. Некоторые важные белки для жизни человека включают гемоглобин в эритроцитах, инсулин и антитела, среди многих других.
Как только исследователи раскрыли структуру рибосом, это открыло новые возможности для исследования. Один из таких способов исследования - новые антибиотики. Например, новые лекарства могут остановить болезнь, воздействуя на определенные структурные компоненты рибосом бактерий.
Благодаря структуре рибосом, открытых Йонатом, Стейцем и Рамакришнаном, исследователи теперь знают точные места между аминокислотами и места, где белки покидают рибосомы. Сосредоточение внимания на месте, где антибиотики прикрепляются к рибосомам, открывает гораздо более высокую точность действия лекарств.
Это имеет решающее значение в эпоху, когда ранее стойкие антибиотики встречались с устойчивыми к антибиотикам штаммами бактерий. Поэтому открытие структуры рибосом имеет большое значение для медицины.