الريبوسوم RNA كيف يتم تصنيعه ، وأنواع وهيكل ، وظائف

ال الريبوسوم الحمض النووي الريبيأو الريبوسوم ، في البيولوجيا الخلوية ، هو العنصر الهيكلي الأكثر أهمية في الريبوسومات. لذلك ، لديهم دور لا غنى عنه في تركيب البروتينات وهو الأكثر وفرة بالنسبة للأنواع الرئيسية الأخرى من الحمض النووي الريبي: messenger and transfer.

تخليق البروتينات هو حدث حاسم في جميع الكائنات الحية. سابقا ، كان يعتقد أن الريبوسوم الحمض النووي الريبي لم يشارك بنشاط في هذه الظاهرة ، وأنها لعبت فقط دورا هيكليا. في الوقت الحاضر ، هناك دليل على أن الحمض النووي الريبي له وظائف تحفيزية وهو المحفز الحقيقي لتخليق البروتين.

في حقيقيات النوى ، يتم تنظيم الجينات التي تؤدي إلى هذا النوع من الحمض النووي الريبي في منطقة من النواة تسمى النواة. عادة ما تصنف أنواع الحمض النووي الريبي اعتمادا على سلوكهم في الترسيب ، وهذا هو السبب في أنهم يرافقهم الحرف S من "وحدات سفيدبرغ"..

مؤشر

• 1 أنواع
  • 1.1 وحدات سفيدبرغ
  • 1.2 بدائيات النوى
  • 1.3 حقيقيات النوى
• 2 كيف يتم توليفها?
  • 2.1 موقع الجينات
  • 2.2 بداية النسخ
  • 2.3 استطالة ونهاية النسخ
  • 2.4 التعديلات بعد النسخ
• 3 هيكل
• 4 وظائف
• 5 قابلية التطبيق
• 6 التطور
• 7 المراجع

نوع

أحد الاختلافات الأكثر وضوحا بين الأنساب حقيقية النواة وبدائية النواة هو التركيب من حيث الحمض النووي الريبي الريباسي الذي يشكل الريبوسومات الخاصة بهم. تحتوي بدائيات النوى على ريبوسومات أصغر ، في حين تكون الريبوسومات في حقيقيات النوى أكبر.

الريبوسومات مقسمة إلى وحدات فرعية كبيرة وصغيرة. يحتوي الجزء الصغير على جزيء واحد من الحمض النووي الريبي الريبوسومي ، بينما يحتوي الجزيء الأكبر على جزيء أكبر واثنان أصغر في حالة حقيقيات النوى.

يمكن أن يكون أصغر الحمض النووي الريبي الريباسي في البكتيريا من 1500 إلى 3000 نيوكليوتيدات. في البشر ، يصل الحمض النووي الريبي الريباسي إلى أطوال أطول ، بين 1800 و 5000 نيوكليوتيدات.

الريبوسومات هي الكيانات المادية حيث يحدث تخليق البروتين. وهي تتألف من حوالي 60 ٪ من الحمض النووي الريبي. الباقي عبارة عن بروتينات.

وحدات سفيدبرغ

تاريخيا ، يتم التعرف على الحمض النووي الريبي الريباسي بواسطة معامل الترسيب للجزيئات المعلقة بالطرد المركزي في ظل ظروف قياسية ، والتي يشار إليها بالحرف S من "وحدات Svedberg"..

واحدة من الخصائص المثيرة للاهتمام لهذه الوحدة هي أنها ليست مضافة ، أي أن 10S زائد 10S ليست 20S. لهذا السبب هناك بعض الالتباس المرتبطة بالحجم النهائي للريبوسومات.

بدائيات النوى

في البكتيريا ، العتيق ، الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، تحتوي الوحدة الصغيرة من الريبوسوم على 16S RNA الريباسي. بينما تحتوي الوحدة الفرعية الكبيرة على نوعين من الحمض النووي الريبي الريبوسومي: 5S و 23 S.

حقيقية النواة

حقيقيات النوى ، من ناحية أخرى ، تم العثور على RNA الريبوسوم 18S في الوحدة الفرعية الصغيرة ، والوحدة الفرعية الكبيرة ، 60S ، تحتوي على ثلاثة أنواع من الريبوسوم RNA: 5S ، 5.8S و 28S. في هذه النسب ، تكون الريبوسومات عادةً أكبر وأكثر تعقيدًا وأكثر وفرة مما هي عليه في بدائيات النوى.

كيف يتم توليفها?

موقع الجينات

الريبوسوم الحمض النووي الريبي هو المكون الرئيسي للريبوسوم ، لذلك تخليقه هو حدث لا غنى عنه في الخلية. يحدث التخليق في النواة ، وهي منطقة داخل النواة لا يحدها غشاء بيولوجي.

الجهاز مسؤول عن تجميع وحدات الريبوسومات في وجود بعض البروتينات.

يتم تنظيم جينات RNA الريبوسوم بطرق مختلفة اعتمادا على النسب. تذكر أن الجين هو جزء من الحمض النووي يرمز للنمط الظاهري.

في حالة البكتيريا ، يتم تنظيم ونسخ جينات الرنا الريباسي 16S و 23S و 5S معًا في الأوبون. هذه المنظمة من "الجينات معًا" شائعة جدًا في جينات بدائيات النوى.

في المقابل ، يتم تنظيم حقيقيات النوى ، والكائنات الأكثر تعقيدًا ذات نواة محددة بالغشاء ، جنبًا إلى جنب. فينا ، البشر ، يتم تنظيم الجينات التي ترمز لـ RNA الريباسي في خمس "مجموعات" تقع على الكروموسومات 13 و 14 و 15 و 21 و 22. وتسمى هذه المناطق NOR.

بداية النسخ

في الخلية ، إن بوليميريز الحمض النووي الريبي هو إنزيم مسؤول عن إضافة النيوكليوتيدات إلى خيوط الحمض النووي الريبي. وهي تشكل جزيئًا من جزيء الحمض النووي. تُعرف هذه العملية لتشكيل الحمض النووي الريبي (DNA) بعد الدنا (DNA) باسم النسخ هناك عدة أنواع من polymerases الحمض النووي الريبي.

بشكل عام ، يتم إجراء نسخ من الحمض النووي الريبي الريباسي بواسطة بوليميريز الحمض النووي الريبي (RNA) ، باستثناء الحمض النووي الريبي الريباسي 5S ، والذي يتم نسخه بواسطة بوليميريز الحمض النووي الريبي (RNA). 5S لديه أيضا خصوصية أنه يتم نسخها من النواة.

يتكون المروجون لتوليف الحمض النووي الريبي من عنصرين غنيين في تسلسل GC ومنطقة وسط ، وهنا يبدأ النسخ.

عند البشر ، فإن عوامل النسخ اللازمة للعملية تنضم إلى المنطقة الوسطى وتؤدي إلى مجمع ما قبل البدء ، والذي يتكون من مربع TATA والعوامل المرتبطة TBP.

بمجرد تكامل جميع العوامل ، يرتبط بوليميريز RNA ، إلى جانب عوامل النسخ الأخرى ، بالمنطقة الوسطى من المروج لتشكيل مجمع البدء.

استطالة ونهاية النسخ

بعد ذلك ، تحدث الخطوة الثانية من عملية النسخ: الاستطالة. هنا يحدث النسخ نفسه ويتضمن وجود بروتينات تحفيزية أخرى ، مثل توبويسوميراز.

في حقيقيات النوى ، تحتوي وحدات النسخ من جينات الريبوسوم على تسلسل الحمض النووي في نهاية 3 'مع تسلسل يعرف باسم مربع سال ، والذي يشير إلى نهاية النسخ.

بعد نسخ الرنا الريباسي الريباسي الذي تم طلبه بالترادف ، يحدث التولد الحيوي للريبوسومات في النواة. نسخ جينات الريبوسوم تنضج وترتبط بالبروتينات لتشكيل وحدات الريبوسوم.

قبل الإنهاء ، يتم تشكيل سلسلة من "البروتينات الريبوتية". كما هو الحال في رسول الرنا ، وعملية الربط يتم توجيهه من قبل البروتينات البروتينية النواة الصغيرة أو snRNPs ، من أجل اختصارها باللغة الإنجليزية.

ال الربط إنها عملية يتم فيها حذف introns (متواليات غير مشفرة) والتي عادة ما "تقاطع" exons (متواليات تقوم بتشفير الجين المعني).

تؤدي العملية إلى 20S وسيطة تحتوي على 18S و 32 S rRNA ، والتي تحتوي على 5،8S و 28 S rRNA.

التعديلات بعد النسخ

بعد نشأة الحمض النووي الريبي الريباسي ، فإنها تخضع لتعديلات إضافية. وتشمل هذه ميثيل (إضافة مجموعة ميثيل) من حوالي 100 نيوكليوتيدات لكل ريبوسوم في المجموعة 2'-OH من الريبوسوم. بالإضافة إلى ذلك ، يحدث isomerization لأكثر من 100 من اليوريدين إلى النموذج الزائف من اليوريدين.

هيكل

مثل الحمض النووي ، يتكون الحمض النووي الريبي من قاعدة نيتروجينية مرتبطة برابطة تساهمية في العمود الفقري للفوسفات.

القواعد النيتروجينية الأربعة التي تشكلها هي الأدينين ، السيتوزين ، اليوراسيل ، الجوانين. ومع ذلك ، خلافًا للحمض النووي ، فإن الحمض النووي الريبي ليس جزيءًا مزدوج النطاق ، ولكنه نطاق بسيط.

مثل نقل الحمض النووي الريبي (RNA) ، يتميز الحمض النووي الريبي الريبوسومي بهيكل ثانوي معقد إلى حد ما ، مع مناطق ربط محددة تتعرف على الحمض النووي الريبي للرسول وتنقل الحمض النووي الريبي..

وظائف

تتمثل الوظيفة الرئيسية للـ RNA الريبوسومي في توفير بنية فيزيائية تسمح بنقل الرنا المرسال وفك تشفيره إلى أحماض أمينية ، لتكوين بروتينات.

البروتينات هي جزيئات حيوية لها مجموعة واسعة من الوظائف - من نقل الأكسجين ، مثل الهيموغلوبين ، إلى وظائف الدعم.

تطبيق

يستخدم الريبوسوم الحمض النووي الريبي على نطاق واسع ، سواء في مجال البيولوجيا الجزيئية والتطور ، والطب.

إذا رغب أحد في معرفة العلاقات التطورية ، فثمة المزيد من المشكلات بين مجموعتين من الكائنات الحية - أي كيفية ارتباط الكائنات الحية ببعضها البعض ، من حيث القرابة - تُستخدم جينات RNA الريبوسومية عادةً كملصقات..

إنها مفيدة جدًا كعلامات جزيئية بفضل معدلاتها التطورية المنخفضة (يُعرف هذا النوع من المتواليات باسم "المتواليات المحفوظة").

في الواقع ، تم تنفيذ واحدة من أشهر عمليات إعادة البناء في مجال علم الأحياء بواسطة كارل وويس والمتعاونين باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي الريباسي 16S. سمحت نتائج هذه الدراسة بتقسيم الكائنات الحية إلى ثلاثة مجالات: العتيق والبكتيريا وحقيقيات النوى..

من ناحية أخرى ، عادةً ما يكون الريبوزوم RNA هدفًا للعديد من المضادات الحيوية المستخدمة في مجال الطب لعلاج مجموعة واسعة من الأمراض. من المنطقي أن نفترض أنه عن طريق مهاجمة نظام إنتاج البروتين للبكتيريا ، سيتأثر على الفور.

تطور

من المتوقع أن الريبوسومات ، كما نعرفها اليوم ، بدأت في تكوينها في أوقات بعيدة جدًا ، على مقربة من تكوين LUCA (بالأحرف الأولى من اسمها في الإنجليزية آخر سلف عالمي مشترك أو آخر سلف مشترك عالمي).

في الواقع ، تشير إحدى الفرضيات المتعلقة بأصل الحياة إلى أن الحياة نشأت من جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) - لأنها تمتلك القدرات التحفيزية الضرورية اللازمة لكي تُعتبر واحدة من جزيئات الحياة السليفة.

اقترح الباحثون أن سلائف الريبوسومات الحالية لم تكن انتقائية مع الأحماض الأمينية ، وقبول كل من الأيزومرين l و d. في الوقت الحاضر ، من المعروف على نطاق واسع أن البروتينات تتشكل بشكل حصري بواسطة الأحماض الأمينية.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحمض النووي الريبي الريباسي لديه القدرة على تحفيز تفاعل الببتيديل ترانسفيراز ، وهذه الخاصية المتمثلة في العمل كمستودع للنيوكليوتيدات ، إلى جانب قدراته الحفازة ، تجعله عنصرًا رئيسيًا في تطور الأشكال الأولى على الأرض..

مراجع

1. Berg JM، Tymoczko JL، Stryer L. (2002). الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة. نيويورك: دبليو إتش فريمان. القسم 29.3 ، الريبوسوم هو جزيء بروتين نووي ريبي (70S) مصنوع من وحدة صغيرة (30S) ووحدة فرعية كبيرة (50S). متاح في: ncbi.nlm.nih.gov
2. كورتيس ، هـ. ، وشانك ، أ. (2006). دعوة إلى علم الأحياء. Ed. Panamericana Medical.
3. Fox، G. E. (2010). أصل وتطور الريبوسوم. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء, 2(9) ، a003483.
4. Hall، J. E. (2015). Guyton وهول كتاب من علم وظائف الأعضاء الطبية الكتاب الإلكتروني. العلوم الصحية إلسفير.
5. لوين ، ب. (1993). الجينات. المجلد 1. Reverte.
6. لوديش ، هـ. (2005). البيولوجيا الخلوية والجزيئية. Ed. Panamericana Medical.
7. راماكريشنان ، ف. (2002). هيكل الريبوسوم وآلية الترجمة. خلية, 108(4) ، 557-572.
8. تورتورا ، ج. ج. ، فونك ، ب. ر. ، وكيس ، س. ل. (2007). مقدمة في علم الأحياء المجهرية. Ed. Panamericana Medical.
9. Wilson، D. N.، & Cate، J. H. D. (2012). هيكل ووظيفة الريبوسوم حقيقي النواة. وجهات نظر كولد سبرينج هاربور في علم الأحياء, 4(5) ، a011536.