RIBOSOM: CIRI, JENIS, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The ribosom adalah organel sel yang banyak paling dan terlibat dalam sintesis protein. Mereka tidak dikelilingi oleh membran dan terdiri dari dua jenis subunit: besar dan kecil, sebagai peraturan umum subunit besar hampir dua kali lebih kecil.

Salasilah prokariotik mempunyai ribosom 70S yang terdiri daripada subunit 50S besar dan 30S kecil. Begitu juga, ribosom keturunan eukariotik terdiri daripada subunit 60S besar dan 40S kecil.

Ribosom serupa dengan kilang yang bergerak, mampu membaca RNA messenger, menerjemahkannya menjadi asid amino, dan menghubungkannya bersama-sama dengan ikatan peptida.

Ribosom setara dengan hampir 10% daripada jumlah protein bakteria dan lebih daripada 80% daripada jumlah keseluruhan RNA. Dalam kes eukariota, jumlahnya tidak banyak dibandingkan dengan protein lain tetapi jumlahnya lebih tinggi.

Pada tahun 1950, penyelidik George Palade pertama kali memvisualisasikan ribosom dan penemuan ini dianugerahkan Hadiah Nobel dalam bidang fisiologi atau perubatan.

Ciri umum

Ribosom adalah komponen penting dari semua sel dan berkaitan dengan sintesis protein. Ukurannya sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat berdasarkan cahaya mikroskop elektron.

Ribosom didapati bebas di sitoplasma sel, berlabuh pada retikulum endoplasma kasar - ribosom memberikan penampilan yang "berkerut" - dan pada beberapa organel, seperti mitokondria dan kloroplas.

Ribosom terikat membran bertanggungjawab untuk sintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran plasma atau akan dihantar ke bahagian luar sel.

Ribosom bebas, yang tidak digabungkan dengan struktur dalam sitoplasma, mensintesis protein yang tujuannya berada di dalam sel. Akhirnya, ribosom mitokondria mensintesis protein untuk penggunaan mitokondria.

Dengan cara yang sama, beberapa ribosom dapat bergabung dan membentuk "polyribosomes", membentuk rantai yang digabungkan dengan RNA messenger, mensintesis protein yang sama, berkali-kali dan serentak

Kesemuanya terdiri dari dua subunit: satu disebut besar atau lebih besar dan yang lain kecil atau lebih kecil.

Sebilangan pengarang menganggap ribosom sebagai organel bukan simen, kerana kekurangan struktur lipid ini, walaupun penyelidik lain tidak menganggapnya sebagai organel sendiri.

Struktur

Ribosom adalah struktur selular kecil (dari 29 hingga 32 nm, bergantung pada kumpulan organisma), bulat dan padat, terdiri daripada molekul RNA dan protein ribosom, yang saling berkaitan.

Ribosom yang paling banyak dikaji adalah eubacteria, archaea dan eukariota. Pada garis keturunan pertama ribosom lebih sederhana dan lebih kecil. Ribosom eukariotik, sebahagiannya, lebih kompleks dan lebih besar. Di archaea, ribosom lebih serupa dengan kedua-dua kumpulan dalam aspek tertentu.

Ribosom vertebrata dan angiosperma (tumbuhan berbunga) sangat kompleks.

Setiap subunit ribosom terdiri terutamanya dari RNA ribosom dan pelbagai protein. Subunit besar boleh terdiri dari molekul RNA kecil selain RNA ribosom.

Protein digabungkan dengan RNA ribosom di kawasan tertentu, mengikut pesanan. Di dalam ribosom, beberapa laman web aktif dapat dibezakan, seperti zon pemangkin.

Ribosomal RNA sangat penting bagi sel dan ini dapat dilihat dalam urutannya, yang hampir tidak berubah selama evolusi, mencerminkan tekanan selektif yang tinggi terhadap sebarang perubahan.

Fungsi ribosom

Ribosom bertanggungjawab untuk memediasi proses sintesis protein dalam sel semua organisma, menjadi mesin biologi sejagat.

Ribosom - bersama dengan RNA pemindahan dan RNA pemesejan - berjaya menyahkod mesej DNA dan menafsirkannya menjadi urutan asid amino yang akan membentuk semua protein dalam organisma, dalam proses yang disebut terjemahan.

Berdasarkan biologi, terjemahan kata merujuk kepada perubahan "bahasa" dari triplet nukleotida menjadi asid amino.

Struktur ini adalah bahagian tengah terjemahan, di mana kebanyakan reaksi berlaku, seperti pembentukan ikatan peptida dan pembebasan protein baru.

Terjemahan protein

Proses pembentukan protein bermula dengan penyatuan antara RNA messenger dan ribosom. Utusan melalui struktur ini pada hujung tertentu yang disebut "kod pemula rantai."

Semasa RNA messenger melewati ribosom, molekul protein terbentuk, kerana ribosom mampu menafsirkan mesej yang dikodkan dalam messenger.

Mesej ini dikodkan dalam triplet nukleotida, dengan setiap tiga asas menunjukkan asid amino tertentu. Sebagai contoh, jika RNA utusan membawa urutan: AUG AUU CUU UUG GCU, peptida yang terbentuk akan terdiri daripada asid amino: methionine, isoleucine, leucine, leucine, dan alanine.

Contoh ini menunjukkan "degenerasi" kod genetik, kerana lebih daripada satu kodon - dalam kes ini CUU dan UUG - mengkodkan jenis asid amino yang sama. Apabila ribosom mengesan kodon berhenti dalam RNA pemesejan, terjemahan akan berakhir.

Ribosom mempunyai tapak A. dan laman P. Laman P memegang peptidyl-tRNA dan aminoacyl-tRNA memasuki laman A.

Pindahkan RNA

Transfer RNA bertanggungjawab untuk mengangkut asid amino ke ribosom dan mempunyai urutan pelengkap triplet. Terdapat RNA pemindahan untuk setiap 20 asid amino yang membentuk protein.

Langkah kimia sintesis protein

Prosesnya bermula dengan pengaktifan setiap asid amino dengan pengikatan ATP dalam kompleks adenosin monofosfat, melepaskan fosfat bertenaga tinggi.

Langkah sebelumnya menghasilkan asid amino dengan tenaga berlebihan dan penyatuan dengan RNA pemindahannya masing-masing berlaku, untuk membentuk kompleks asam amino-tRNA. Di sini pelepasan adenosin monofosfat berlaku.

Di ribosom, RNA pemindahan bertemu dengan RNA utusan. Pada peringkat ini urutan pemindahan atau antikodon RNA hibridisasi dengan kodon atau triplet RNA utusan. Ini membawa kepada penjajaran asid amino dengan urutan yang betul.

Enzim peptidil transferase bertanggungjawab untuk memangkinkan pembentukan ikatan peptida yang mengikat asid amino. Proses ini menggunakan sejumlah besar tenaga, kerana memerlukan pembentukan empat ikatan tenaga tinggi untuk setiap asid amino yang melekat pada rantai.

Tindak balas membuang hidroksil yang radikal pada akhir COOH asid amino dan membuang hidrogen di NH ₂ akhir asid amino yang lain. Kawasan reaktif kedua-dua asid amino bersatu dan mewujudkan ikatan peptida.

Ribosom dan antibiotik

Oleh kerana sintesis protein adalah peristiwa penting bagi bakteria, antibiotik tertentu mensasarkan ribosom dan peringkat proses terjemahan yang berbeza.

Sebagai contoh, streptomisin mengikat subunit kecil untuk mengganggu proses terjemahan, menyebabkan kesalahan dalam membaca RNA messenger.

Antibiotik lain, seperti neomycins dan gentamicins, juga boleh menyebabkan kesalahan dalam terjemahan, yang digabungkan dengan subunit kecil.

Jenis ribosom

Ribosom di prokariota

Bakteria, seperti E. coli, mempunyai lebih daripada 15,000 ribosom (dalam jumlah yang sama dengan hampir seperempat berat kering sel bakteria).

Ribosom dalam bakteria mempunyai diameter sekitar 18 nm dan terdiri daripada RNA ribosom 65% dan hanya 35% protein dengan pelbagai ukuran, antara 6,000 dan 75,000 kDa.

Subunit besar disebut 50S dan 30S kecil, yang bergabung membentuk struktur 70S dengan jisim molekul 2.5 × 10 ⁶ kDa.

Subunit 30S memanjang dan tidak simetri, sementara 50S lebih tebal dan lebih pendek.

Subunit kecil E. coli terdiri daripada 16S RNA ribosom (1542 asas) dan 21 protein, dan subunit besar mengandungi 23S RNA ribosom (2904 pangkalan), 5S (1542 pangkalan), dan 31 protein. Protein yang menyusunnya adalah asas dan jumlahnya berbeza mengikut struktur.

Molekul RNA ribosom, bersama dengan protein, dikelompokkan bersama dalam struktur sekunder yang serupa dengan jenis RNA lain.

Ribosom dalam eukariota

Ribosom dalam eukariota (80S) lebih besar, dengan kandungan RNA dan protein yang lebih tinggi. RNA lebih panjang dan dipanggil 18S dan 28S. Seperti pada prokariota, komposisi ribosom didominasi oleh RNA ribosom.

Dalam organisma ini, ribosom mempunyai jisim molekul 4.2 × 10 ⁶ kDa dan diuraikan ke dalam subunit 40S dan 60S.

Subunit 40S mengandungi satu molekul RNA, 18S (1874 asas), dan kira-kira 33 protein. Begitu juga, subunit 60S yang mengandungi RNA 28S (4718 pangkalan), 5.8S (160 pangkalan) dan 5S (120 pangkalan). Selain itu, ia terdiri dari protein asas dan protein berasid.

Ribosom di archaea

Archaea adalah sekumpulan organisma mikroskopik yang menyerupai bakteria, tetapi berbeza dalam begitu banyak ciri sehingga membentuk domain yang terpisah. Mereka tinggal di persekitaran yang pelbagai dan mampu menjajah persekitaran yang melampau.

Jenis ribosom yang terdapat di archaea serupa dengan ribosom organisma eukariotik, walaupun mereka juga mempunyai ciri-ciri tertentu dari ribosom bakteria.

Ia mempunyai tiga jenis molekul RNA ribosom: 16S, 23S dan 5S, digabungkan dengan 50 atau 70 protein, bergantung pada spesies kajian. Dari segi ukuran, ribosom archaea lebih dekat dengan bakteria (70S dengan dua subunit 30S dan 50S) tetapi dari segi struktur utamanya mereka lebih dekat dengan eukariota.

Oleh kerana archaea cenderung mendiami persekitaran dengan suhu tinggi dan kepekatan garam tinggi, ribosomnya sangat tahan.

Pekali pemendapan

S atau Svedbergs, merujuk kepada pekali pemendapan zarah. Ia menyatakan hubungan antara kelajuan pemendapan berterusan dan pecutan yang berlaku. Ukuran ini mempunyai dimensi masa.

Perhatikan bahawa Svedbergs bukan bahan tambahan, kerana ia mengambil kira jisim dan bentuk zarah. Atas sebab ini, dalam bakteria, ribosom yang terdiri daripada subunit 50S dan 30S tidak bertambah hingga 80S, begitu juga subunit 40S dan 60S tidak membentuk ribosom 90S.

Sintesis ribosom

Semua mesin selular yang diperlukan untuk sintesis ribosom terdapat di nukleolus, kawasan padat nukleus yang tidak dikelilingi oleh struktur membran.

Nukleolus adalah struktur yang berubah-ubah bergantung pada jenis sel: ia besar dan mencolok dalam sel dengan keperluan protein tinggi dan ia adalah kawasan yang hampir tidak dapat dilihat dalam sel yang mensintesis sedikit protein.

Pemprosesan RNA ribosom berlaku di kawasan ini, di mana ia bergabung dengan protein ribosom dan menghasilkan produk pemeluwapan berbutir, yang merupakan subunit belum matang yang membentuk ribosom berfungsi.

Subunit diangkut ke luar nukleus - melalui pori-pori nuklear - ke sitoplasma, di mana mereka disatukan menjadi ribosom matang yang dapat memulakan sintesis protein.

Gen RNA ribosom

Pada manusia, gen yang memberi kod untuk RNA ribosom terdapat pada lima pasangan kromosom tertentu: 13, 14, 15, 21 dan 22. Oleh kerana sel memerlukan ribosom sebilangan besar, gen diulang beberapa kali pada kromosom ini .

Gen nukleolus mengekodkan RNA ribosom 5.8S, 18S, dan 28S dan ditranskripsikan oleh RNA polimerase menjadi transkrip prekursor 45S. RNA ribosom 5S tidak disintesis dalam nukleolus.

Asal dan evolusi

Ribosom moden semestinya muncul pada zaman LUCA, nenek moyang umum sejagat terakhir, mungkin di dunia RNA hipotetis. Adalah dicadangkan bahawa RNA pemindahan adalah asas untuk evolusi ribosom.

Struktur ini dapat muncul sebagai kompleks dengan fungsi replikasi diri yang kemudian memperoleh fungsi untuk sintesis asam amino. Salah satu ciri RNA yang paling luar biasa adalah kemampuannya untuk mengkatalisis replikasi sendiri.

Rujukan

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokimia. Edisi ke-5. New York: WH Freeman. Bahagian 29.3, Ribosom Adalah Zarah Ribonukleoprotein (70S) Terbuat dari Subunit Kecil (30S) dan Besar (50S). Terdapat di: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Jemputan ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2 (9), a003483.
4. Dewan, JE (2015). Buku teks e-Book fisiologi perubatan Guyton and Hall. Sains Kesihatan Elsevier.
5. Lewin, B. (1993). Gen Jilid 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Biologi selular dan molekul. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme terjemahan. Sel, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengenalan mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 4 (5), a011536.