Этот пример показывает «вырождение» генетического кода, поскольку более одного кодона — в данном случае CUU и UUG — кодируют один и тот же тип аминокислоты. Когда рибосома обнаруживает стоп-кодон в мессенджерной РНК, трансляция прекращается.
Что такое рибосома?
Рибосома — важнейшая немембранная органелла всех живых клеток, которая служит для биосинтеза белков из аминокислот по определенной матрице на основе генетической информации матрицы РНК (мРНК). Этот процесс называется переводом. Рибосомы имеют сферическую или слегка эллипсоидную форму диаметром от 15-20 нанометров (прокариоты) до 25-30 нанометров (эукариоты) и состоят из больших и малых субъединиц. Малая субъединица считывает информацию с матричной РНК, а большая субъединица связывает соответствующую аминокислоту с синтезируемой белковой цепью.
В эукариотических клетках рибосомы расположены в мембранах эндоплазматического ретикулума, хотя они также могут быть найдены в цитоплазме в несвязанной форме. Часто к одной молекуле мРНК присоединяется несколько рибосом; такая структура называется полисомой. Сборка рибосом у эукариот происходит в специальной внутриядерной структуре — ядре.
Какая функция у рибосом?
Рибосомы на внешней поверхности эндоплазматического ретикулума играют важную роль во внутриклеточном синтезе белка.
Рибосомы в изобилии присутствуют в клетках. Например, активно реплицирующаяся эукариотическая клетка может содержать до 10 миллионов рибосом. В бактерии Escherichia coli (прокариоты) их насчитывается до 15 000, что соответствует четверти общей массы клетки. Размер рибосомы в клетке варьируется в зависимости от типа клетки и от того, находится ли клетка в состоянии покоя или реплицируется. Средняя рибосома E. coli, наиболее хорошо охарактеризованного образца, имеет диаметр около 200 ангстрем (около 20 нм).
Синтез белка
ДНК в ядре несет генетический код, состоящий из последовательностей аденина (A), тимина (T), гуанина (G) и цитозина (C). РНК, содержащая урацил (U) вместо тимина, переносит код к местам образования белка в клетке. Чтобы создать РНК, ДНК соединяет свои основания с основаниями «свободных» нуклеотидов. Затем информативная РНК (мРНК) попадает на рибосомы в цитоплазме клетки, где происходит синтез белка. Большие триплеты транспортной РНК (тРНК) соединяются с триплетами мРНК и одновременно включают свои аминокислоты в растущую белковую цепь. Наконец, синтезированный белок высвобождается для выполнения своей работы в клетке или в другом месте организма.
Рибосомы состоят из рибосомальных белков и рибосомальной РНК (рРНК). У прокариот рибосомы состоят примерно на 40% из белка. У эукариот рибосомы состоят примерно наполовину из белка и наполовину из рРНК. Ri
Белки синтезируются из аминокислот живыми организмами на основе информации, закодированной в генах. Каждый белок состоит из уникальной последовательности аминокислотных остатков, определяемой нуклеотидной последовательностью гена, который кодирует белок. Генетический код — это процесс перевода нуклеотидной последовательности ДНК (через РНК) в аминокислотную последовательность полипептидной цепи. Этот код определяет соответствие между тремя нуклеотидными сегментами РНК, называемыми кодонами, и конкретными аминокислотами, которые входят в состав белка: Например, нуклеотидная последовательность AUG соответствует метионину. Поскольку ДНК состоит из четырех типов нуклеотидов, общее число возможных кодонов составляет 64; а поскольку в белках используется 20 аминокислот, многие аминокислоты определяются более чем одним кодоном. Три кодона тривиальны: они служат сигналами для остановки синтеза полипептидной цепи и называются кодонами терминации или стоп-кодонами.
Белково-кодирующие гены сначала транскрибируются в последовательность нуклеотидной матричной РНК (мРНК) ферментами РНК-полимеразы. В подавляющем большинстве случаев белки в живых организмах синтезируются в рибосомах — многокомпонентных молекулярных машинах, расположенных в цитоплазме клеток. Процесс синтеза полипептидной цепи из рибосомы в матрицу мРНК называется трансляцией.
Рибосома — это клеточная фабрика по синтезу белка. Благодаря скорости синтеза белка до 20 аминокислот в секунду и точности 99,99%, выдающиеся каталитические способности бактериального механизма трансляции привлекли значительные усилия для разработки, реконструкции и повторного использования для биохимических исследований и новых функций. Фундаментальные пределы химических процессов, которые может осуществлять активный сайт РНК на основе рибосомы, до сих пор неизвестны.
Тем не менее, ученые пытаются создать новые типы рибосом, которые производят белки с новыми свойствами.
Зачем ученым изучать рибосомы?
Исследователи Института Брода сделали важный шаг в этом направлении. Они разработали высокопроизводительный метод получения рибосом из частей различных микробов. Он также измеряет и оптимизирует способность рибосом катализировать производство белка. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, описывает успешное внедрение более 30 различных рибосом в клетку кишечной палочки.
E. coli, или кишечная палочка, — это грамотрицательный вид бацилл, широко распространенный в нижних отделах кишечника теплокровных животных. Большинство штаммов безвредны, но серотип O157:H7 может вызывать тяжелые пищевые отравления у людей и животных.
Поскольку антибиотики обычно нацелены на рибосомы в различных бактериях, новый метод может дать возможность быстро протестировать новые лекарства, которые д
Эта работа также дает исследователям новые инструменты для синтетической биологии. В прошлом рибосомы кишечной палочки были основными инструментами, доступными для синтетических биологов. В ходе этой работы ученые заинтересовались возможностью распространить этот инструментарий на рибосомы других видов и использовать их для новых целей.
Клеточные органеллы, которые состоят из белков и РНК и отвечают за синтез белка, называются рибосомами. Количество рибосом в клетке сильно варьируется в зависимости от ее потребностей и может составлять несколько миллионов.
Самой важной органеллой клетки является ядро. Здесь содержится генетическая информация и клеточное ядро, в котором производятся рибосомы. Рибосомы синтезируются через поры ядерной мембраны и попадают либо в эндоплазматический ретикулум, либо в цитоплазму. В зависимости от их расположения в эукариотической клетке.
два типа рибосом:
Рибосомы
Гладкая ЭПС образуется после освобождения от рибосом. В растительных клетках гладкая ЭПС образует превакуоли, из которых затем формируются вакуоли.
Материал подготовлен совместно с учителем высшей категории Макшаковой Натальей Алексеевной.
Строение
Рибосомы — это немембранные органеллы, имеющие круглую форму и состоящие из двух частей — субъединиц (большой и малой), каждая из которых содержит рибосомальную РНК (рРНК) и белки. С химической точки зрения, рибосома — это нуклеопротеин, состоящий из нуклеиновых кислот и белков.Связанные и свободные рибосомы называются цитоплазматическими рибосомами. Эндогенные рибосомы есть также в митохондриях и пластидах. Они характеризуются меньшим количеством белков и рРНК.
- связанные – располагаются на эндоплазматической сети (шероховатый вид);
- свободные – располагаются в цитозоле.
Существует четыре различных типа молекул РНК рибосомы:
который читается вместе с ним
Малая субчастица рибосомы состоит из 30-35 белков и 18S РНК. Большая субчастица содержит 45-50 белков и 5S, 5.8S, 28S РНК.
Когда они не нужны, части рибосомы расцепляются. Они соединены информационной РНК (матрицей), которая пересекает их с обеих сторон. Во время синтеза белка рибосомы соединяются вместе, образуя комплексы, называемые полисомами или полирибосомами, которые прикрепляются к мРНК и действуют как бусинки на нитке.
Рибосомы прокариот меньше, чем у эукариот. Рибосомы имеют диаметр 25-30 нм в клетках человека, животных, растений и грибов и 15-20 нм в бактериях.
- 18S-РНК – содержит 1900 нуклеотидов;
- 5S-РНК – содержит 120 нуклеотидов;
- 5,8S-РНК – состоит из 160 нуклеотидов;
- 28S-РНК – состоит из 4800 нуклеотидов.
Основная функция рРНК — синтез белков из аминокислот.
Биосинтез белка включает в себя два процесса:
ДНК участвует в транскрипции. Генетическая информация считывается с ДНК, а мРНК формируется с помощью фермента РНК-полимеразы. Затем начинается процесс трансляции, который происходит в рибосомах.
Синтез белка
Этот процесс делится на три фазы:В начале происходит сборка рибосомы. Первым шагом является сборка рибосом.
- инициацию – начало синтеза;
- элонгацию – биосинтез;
- терминацию – завершение синтеза, отделение рибосомы.
:
- мРНК в качестве «шаблона» синтеза;
- тРНК, осуществляющая перенос аминокислот на синтезируемую цепь;
- синтезируемый пептид, состоящий из аминокислот.
