การศึกษาไรโบโซม ไรโบโซม

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุดของเซลล์เนื่องจากกระบวนการแปลเกิดขึ้น - การสังเคราะห์โพลีเปปไทด์บน Messenger RNA (mRNA) กล่าวอีกนัยหนึ่ง ไรโบโซมทำหน้าที่เป็นแหล่งสังเคราะห์โปรตีน.

โครงสร้างของไรโบโซม

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้มพวกมันมีขนาดเล็กมาก (ประมาณ 20 นาโนเมตร) แต่มีจำนวนมาก (หลายพันหรือหลายล้านต่อเซลล์) ประกอบด้วยสองชิ้นส่วน –ย่อยหน่วย- อนุภาคย่อยประกอบด้วยไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA) และโปรตีนไรโบโซม เช่น ไรโบโซมในองค์ประกอบทางเคมี คือไรโบนิวคลีโอโปรตีนงอามิ- อย่างไรก็ตามยังมีสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำจำนวนเล็กน้อยอีกด้วย เนื่องจากมีไรโบโซมอยู่มาก rRNA จึงคิดเป็นมากกว่าครึ่งหนึ่งของ RNA ทั้งหมดของเซลล์

หน่วยย่อยหนึ่งเรียกว่า "เล็ก" หน่วยที่สองเรียกว่า "ใหญ่"

ในไรโบโซมที่ประกอบจากหน่วยย่อยจะมีการแบ่งส่วนสองส่วน (ตามแหล่งที่มาบางแห่ง) หรือสามส่วน (ตามส่วนอื่น ๆ ) ซึ่งเรียกว่า เว็บไซต์- ส่วนหนึ่งถูกกำหนดให้เป็น A (aminoacyl) และเรียกว่า aminoacyl ส่วนที่สอง - P (peptidyl) - peptidyl ตำแหน่งเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของปฏิกิริยาหลักที่เกิดขึ้นกับไรโบโซม ส่วนที่สามถูกกำหนดให้เป็น E (ทางออก) ซึ่งการถ่ายโอน RNA (tRNA) ซึ่งปล่อยออกมาจากโพลีเปปไทด์สังเคราะห์จะออกจากไรโบโซม

นอกจากตำแหน่งที่ระบุไว้บนไรโบโซมแล้ว ยังมีตำแหน่งอื่นๆ ที่ใช้จับเอนไซม์ต่างๆ

เมื่อหน่วยย่อยถูกแยกออกจากกัน (แยกจากกัน) ความจำเพาะของไซต์จะหายไป กล่าวคือ ถูกกำหนดโดยการรวมกันของขอบเขตที่สอดคล้องกันของทั้งสองหน่วยย่อย

ความแตกต่างระหว่างไรโบโซมของโปรคาริโอตและยูคาริโอต

อัตราส่วนของมวลโปรตีนและ RNA ในไรโบโซมมีค่าเท่ากันโดยประมาณ อย่างไรก็ตาม โปรคาริโอตมีโปรตีนน้อยกว่า (ประมาณ 40%)

ขนาดของทั้งไรโบโซมและหน่วยย่อยจะแสดงด้วยอัตราการตกตะกอน (การตกตะกอน) ระหว่างการหมุนเหวี่ยง ในกรณีนี้ S หมายถึงค่าคงที่ของ Svedberg ซึ่งเป็นหน่วยที่แสดงลักษณะของอัตราการตกตะกอนในเครื่องหมุนเหวี่ยง (ยิ่ง S มีขนาดใหญ่เท่าใด อนุภาคก็จะตกตะกอนเร็วขึ้นเท่านั้น และด้วยเหตุนี้จึงหนักมากขึ้น) ในโปรคาริโอต ไรโบโซมจะมีขนาด 70S ในขณะที่ยูคาริโอตจะมีขนาด 80S (กล่าวคือ พวกมันหนักกว่าและใหญ่กว่า) ในกรณีนี้หน่วยย่อยของโปรคาริโอตไรโบโซมมีค่า 30S และ 50S และหน่วยยูคาริโอต - 40S และ 60S ขนาดของไรโบโซมในไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์ของยูคาริโอตมีความคล้ายคลึงกับโปรคาริโอต (แม้ว่าจะมีขนาดที่แตกต่างกันบ้างก็ตาม) ซึ่งอาจบ่งบอกถึงต้นกำเนิดจากสิ่งมีชีวิตโปรคาริโอตโบราณ

ในโปรคาริโอต หน่วยย่อยของไรโบโซมขนาดใหญ่ประกอบด้วยโมเลกุล rRNA สองตัวและโมเลกุลโปรตีนมากกว่า 30 โมเลกุล และหน่วยย่อยของไรโบโซมขนาดเล็กประกอบด้วยโมเลกุล rRNA หนึ่งโมเลกุลและโปรตีนประมาณ 20 ตัว ยูคาริโอตมีโมเลกุลโปรตีนมากกว่าในหน่วยย่อย และยังมีโมเลกุล rRNA สามโมเลกุลในหน่วยย่อยขนาดใหญ่ด้วย โปรตีนและโมเลกุล rRNA ที่ประกอบเป็นไรโบโซมมีความสามารถในการประกอบตัวเองและกลายเป็นโครงสร้างสามมิติที่ซับซ้อนในที่สุด โครงสร้าง rRNA ได้รับการสนับสนุนโดยแมกนีเซียมไอออน

การสังเคราะห์อาร์อาร์เอ็นเอ

ในยูคาริโอต ไรโบโซมประกอบด้วย rRNA 4 ชนิด ในกรณีนี้ มีสามรูปแบบที่ถูกสร้างขึ้นจากการถอดเสียงของสารตั้งต้นหนึ่ง - 45S rRNA มันถูกสังเคราะห์ในนิวเคลียส (บนลูปโครโมโซมที่ก่อตัว) โดยใช้ RNA polymerase-1 ยีน rRNA มีหลายสำเนา (หลายสิบหรือหลายร้อย) และมักจะอยู่ที่ส่วนปลายของโครโมโซมคู่ต่างๆ หลังจากการสังเคราะห์ 45S rRNA จะถูกตัดเป็น 18S, 5.8S และ 28S rRNA ซึ่งแต่ละอันผ่านการดัดแปลงต่างๆ

rRNA ประเภทที่สี่ถูกสังเคราะห์ภายนอกนิวเคลียสโดยใช้เอนไซม์ RNA polymerase-3 นี่คือ 5S RNA ที่เมื่อสังเคราะห์แล้วไม่จำเป็นต้องใช้

โครงสร้างระดับตติยภูมิของ rRNA ภายในไรโบโซมนั้นซับซ้อนและกะทัดรัดมาก มันทำหน้าที่เป็นโครงสำหรับโปรตีนไรโบโซมที่อยู่อาศัยซึ่งทำหน้าที่เสริมเพื่อรักษาโครงสร้างและการทำงาน

ฟังก์ชันไรโบโซม

ในทางปฏิบัติ ไรโบโซมเป็นจุดจับของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ (mRNA, tRNA, ปัจจัยต่างๆ) มันอยู่ในไรโบโซมที่โมเลกุลสามารถครอบครองตำแหน่งที่สัมพันธ์กันซึ่งทำให้ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นได้อย่างรวดเร็ว

ในเซลล์ยูคาริโอต ไรโบโซมสามารถเป็นอิสระในไซโตพลาสซึมหรือเกาะติดด้วยความช่วยเหลือของโปรตีนพิเศษกับ EPS (เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม หรือที่รู้จักในชื่อ ER - เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม)

ในระหว่างการแปลความหมาย ไรโบโซมจะเคลื่อนที่ไปตาม mRNA บ่อยครั้งที่ไรโบโซมหลายตัว (หรือหลายตัว) เคลื่อนตัวไปตาม mRNA ที่ควั่นตัวเดียว ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า โพลีโซม(โพลีไรโบโซม)

ออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่ประกอบด้วยโปรตีนและ RNA และมีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีนเรียกว่าไรโบโซม จำนวนไรโบโซมในเซลล์เดียวจะแตกต่างกันไปอย่างมากขึ้นอยู่กับความต้องการและสามารถเข้าถึงได้หลายล้านเซลล์

โครงสร้าง

ออร์แกเนลล์ที่สำคัญที่สุดของเซลล์คือนิวเคลียส ประกอบด้วยข้อมูลทางพันธุกรรมและนิวเคลียสที่เกิดไรโบโซม ไรโบโซมสังเคราะห์จะเข้าสู่เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมหรือไซโตพลาสซึมผ่านรูพรุนของเยื่อหุ้มนิวเคลียส ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของพวกมันในเซลล์ยูคาริโอตพวกมันจะถูกแบ่งออกเป็น ไรโบโซมสองประเภท:

• ที่เกี่ยวข้อง - ตั้งอยู่บน reticulum เอนโดพลาสมิก (ลักษณะหยาบ);
• ฟรี - ตั้งอยู่ในไซโตโซล

Smooth ER เกิดขึ้นหลังจากปล่อยออกมาจากไรโบโซม ในเซลล์พืช Smooth ER ก่อให้เกิดโพรแวคิวโอล จากนั้นจึงเกิดแวคิวโอลขึ้นมา

ข้าว. 1. ตำแหน่งของไรโบโซมในเซลล์

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่ไม่มีเยื่อหุ้ม มีรูปร่างกลมและประกอบด้วยสองส่วน - หน่วยย่อย (ใหญ่และเล็ก) แต่ละหน่วยเป็นส่วนผสมของไรโบโซมอาร์เอ็นเอ (rRNA) และโปรตีน จากมุมมองทางเคมี ไรโบโซมคือนิวคลีโอโปรตีนที่ประกอบด้วยกรดนิวคลีอิกและโปรตีน

ข้าว. 2. โครงสร้างของไรโบโซม

ไรโบโซมที่ถูกผูกมัดและอิสระเรียกว่าไรโบโซมไซโตพลาสมิก ไมโตคอนเดรียและพลาสติดก็มีไรโบโซมเป็นของตัวเองเช่นกัน มีความโดดเด่นด้วยโปรตีนและ rRNA ที่น้อยลง

โมเลกุลไรโบโซมอาร์เอ็นเอมีสี่ประเภท:

บทความ 3 อันดับแรกที่กำลังอ่านเรื่องนี้อยู่ด้วย

• 18S-RNA - มีนิวคลีโอไทด์ 1900 ตัว
• 5S-RNA - มีนิวคลีโอไทด์ 120 ตัว
• 5.8S-RNA - ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 160 ตัว
• 28S-RNA - ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ 4800 ตัว

อนุภาคไรโบโซมขนาดเล็กประกอบด้วยโปรตีน 30-35 ชนิด และ 18S-RNA หน่วยย่อยขนาดใหญ่ประกอบด้วยโปรตีน 45-50 และ 5S-, 5.8S-, 28S-RNA

เมื่อไม่ทำงาน ส่วนของไรโบโซมจะถูกแยกออกจากกัน พวกมันเชื่อมต่อกันโดยใช้ Messenger RNA โดยพันไว้ทั้งสองด้าน ในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีน ไรโบโซมจะรวมกันเกิดเป็นสารเชิงซ้อน ได้แก่ โพลีโซมหรือโพลีไรโบโซม ซึ่งจับกันด้วย mRNA และมีลักษณะคล้ายเม็ดบีดบนเชือก

ไรโบโซมในโปรคาริโอตมีขนาดเล็กกว่ายูคาริโอต เส้นผ่านศูนย์กลางของไรโบโซมในเซลล์ของมนุษย์ สัตว์ พืช และเชื้อราคือ 25-30 นาโนเมตร แบคทีเรีย - 15-20 นาโนเมตร

การสังเคราะห์โปรตีน

หน้าที่หลักของ rRNA คือการสังเคราะห์โปรตีนและกรดอะมิโน
การสังเคราะห์โปรตีนเกี่ยวข้องกับสองกระบวนการ:

• การถอดความ;
• ออกอากาศ.

การถอดความเกิดขึ้นโดยการมีส่วนร่วมของ DNA ข้อมูลทางพันธุกรรมจะถูกอ่านโดยเอนไซม์ RNA polymerase ซึ่งก่อตัวเป็น mRNA ต่อไป กระบวนการแปลเริ่มต้นขึ้นโดยเกิดขึ้นกับไรโบโซม
กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นสามขั้นตอน:

• การเริ่มต้น - จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์;
• การยืดตัว - การสังเคราะห์ทางชีวภาพ;
• การสิ้นสุด - การสังเคราะห์เสร็จสิ้นการแยกไรโบโซม

เมื่อเริ่มต้นจะเกิดการประกอบไรโบโซม ส่วนติดต่อของหน่วยย่อยเรียกว่าแอคทีฟเซ็นเตอร์ ซึ่งอยู่ระหว่างนั้น ตั้งอยู่ :

• mRNA เป็น "เทมเพลต" สำหรับการสังเคราะห์
• tRNA ซึ่งถ่ายโอนกรดอะมิโนไปยังสายโซ่สังเคราะห์
• เปปไทด์สังเคราะห์ที่ประกอบด้วยกรดอะมิโน

ในระหว่างกระบวนการยืดตัว สายโซ่โพลีเปปไทด์จะยาวขึ้นเนื่องจากการเติมกรดอะมิโน สายโซ่ถูกตัดการเชื่อมต่อจากไรโบโซมในระยะสิ้นสุด เนื่องจากมีโคดอนหยุด ซึ่งเป็นหน่วยของรหัสพันธุกรรมที่เข้ารหัสการหยุดการสังเคราะห์โปรตีน

ข้าว. 3. รูปแบบทั่วไปของการสังเคราะห์โปรตีนบนไรโบโซม

การสังเคราะห์ทางชีวภาพต้องใช้พลังงาน เมื่อเติมกรดอะมิโนหนึ่งตัว จะใช้โมเลกุล ATP (อะดีโนซีน ไตรฟอสเฟต) และ GTP (กัวโนซีน ไตรฟอสเฟต) สองโมเลกุล นอกจากนี้ GTP ยังใช้กับกระบวนการเริ่มต้นและสิ้นสุดอีกด้วย

เราได้เรียนรู้อะไรบ้าง?

จากบทเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 เราได้เรียนรู้สั้นๆ เกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของไรโบโซม เหล่านี้เป็นออร์แกเนลล์ของเซลล์ที่สำคัญซึ่งดำเนินการสังเคราะห์โปรตีนโดยการอ่านข้อมูลจาก mRNA ไรโบโซมประกอบด้วยสองส่วน (ใหญ่และเล็ก) แต่ละส่วนประกอบด้วยกรดไรโบนิวคลีอิกและโปรตีน

ทดสอบในหัวข้อ

การประเมินผลการรายงาน

คะแนนเฉลี่ย: 4.6. คะแนนรวมที่ได้รับ: 110

แต่ละเซลล์ของสิ่งมีชีวิตมีโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีส่วนประกอบมากมาย

สั้น ๆ เกี่ยวกับโครงสร้างของเซลล์

ประกอบด้วยเมมเบรน ไซโตพลาสซึม ออร์แกเนลที่อยู่ในนั้น เช่นเดียวกับนิวเคลียส (ยกเว้นโปรคาริโอต) ซึ่งมีโมเลกุล DNA นอกจากนี้ยังมีโครงสร้างป้องกันเพิ่มเติมเหนือเมมเบรน ในเซลล์สัตว์ ในเซลล์อื่นๆ ทั้งหมด ในพืช ประกอบด้วยเซลลูโลส เชื้อรา จากไคติน แบคทีเรีย จากมูริน เมมเบรนประกอบด้วยสามชั้น: สองชั้นฟอสโฟไลปิดและชั้นโปรตีนระหว่างพวกเขา

มีรูพรุนที่ช่วยให้สารสามารถถ่ายเทเข้าและออกได้ ใกล้แต่ละรูขุมขนจะมีโปรตีนขนส่งพิเศษที่ช่วยให้สารบางชนิดเข้าสู่เซลล์ได้เท่านั้น ออร์แกเนลล์ของเซลล์สัตว์ ได้แก่

ไรโบโซมคืออะไร?

เนื่องจากเรากำลังพูดถึงเรื่องนี้ในบทความนี้ จึงค่อนข้างสมเหตุสมผลที่จะถามคำถามเช่นนี้ ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่อาจตั้งอยู่ด้านนอกผนังของ Golgi complex นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องชี้แจงด้วยว่าไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่พบในเซลล์ในปริมาณมาก หนึ่งสามารถมีได้ถึงหมื่น

ออร์แกเนลล์เหล่านี้อยู่ที่ไหน?

ดังที่ได้กล่าวไปแล้วไรโบโซมเป็นโครงสร้างที่ตั้งอยู่บนผนังของคอมเพล็กซ์ Golgi นอกจากนี้ยังสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระตลอดทั้งไซโตพลาสซึม ตัวเลือกที่สามที่สามารถระบุตำแหน่งของไรโบโซมได้คือเยื่อหุ้มเซลล์ และออร์แกเนลล์เหล่านั้นที่อยู่ในสถานที่นี้แทบไม่ได้ทิ้งมันไว้และหยุดนิ่ง

ไรโบโซม--โครงสร้าง

ออร์แกเนลล์นี้มีลักษณะอย่างไร? ดูเหมือนโทรศัพท์ที่มีตัวรับสัญญาณ ไรโบโซมของยูคาริโอตและโปรคาริโอตประกอบด้วยสองส่วน โดยส่วนหนึ่งมีขนาดใหญ่กว่า และอีกส่วนมีขนาดเล็กกว่า แต่องค์ประกอบทั้งสองนี้จะไม่มารวมกันเมื่อเธออยู่ในสภาพสงบ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อไรโบโซมของเซลล์เริ่มทำงานโดยตรงเท่านั้น เราจะพูดถึงฟังก์ชั่นในภายหลัง ไรโบโซมซึ่งเป็นโครงสร้างที่อธิบายไว้ในบทความนั้นยังมี Messenger RNA และสารเหล่านี้จำเป็นต่อการบันทึกข้อมูลเกี่ยวกับโปรตีนที่เซลล์ต้องการ ไรโบโซมซึ่งเป็นโครงสร้างที่เรากำลังพิจารณาไม่มีเยื่อหุ้มของตัวเอง หน่วยย่อย (ตามที่เรียกว่าสองซีก) ไม่ได้รับการปกป้องจากสิ่งใดเลย

ออร์แกเนลล์นี้ทำหน้าที่อะไรในเซลล์?

สิ่งที่ไรโบโซมรับผิดชอบคือการสังเคราะห์โปรตีน มันเกิดขึ้นบนพื้นฐานของข้อมูลที่ถูกบันทึกไว้ในสิ่งที่เรียกว่า Messenger RNA (กรดไรโบนิวคลีอิก) ไรโบโซมซึ่งเป็นโครงสร้างที่เรากล่าวถึงข้างต้นจะรวมสองหน่วยย่อยของมันไว้ในระหว่างการสังเคราะห์โปรตีนเท่านั้น - กระบวนการที่เรียกว่าการแปล ในระหว่างขั้นตอนนี้ สายพอลิเปปไทด์สังเคราะห์จะอยู่ระหว่างหน่วยย่อยไรโบโซมสองหน่วย

พวกเขาก่อตัวที่ไหน?

ไรโบโซมเป็นออร์แกเนลล์ที่สร้างขึ้นโดยนิวเคลียส ขั้นตอนนี้เกิดขึ้นในสิบขั้นตอน ในระหว่างที่โปรตีนของหน่วยย่อยขนาดเล็กและใหญ่จะค่อยๆ ก่อตัวขึ้น

โปรตีนเกิดขึ้นได้อย่างไร?

การสังเคราะห์โปรตีนเกิดขึ้นในหลายขั้นตอน ประการแรกคือการกระตุ้นการทำงานของกรดอะมิโน มีทั้งหมดยี่สิบชนิด เมื่อรวมพวกมันเข้าด้วยกันโดยใช้วิธีต่าง ๆ คุณจะได้รับโปรตีนที่แตกต่างกันนับพันล้าน ในระหว่างระยะนี้ aminoalc-tRNA จะเกิดขึ้นจากกรดอะมิโน ขั้นตอนนี้เป็นไปไม่ได้หากปราศจาก ATP (adenosine triphosphoric acid) นอกจากนี้ จำเป็นต้องมีแมกนีเซียมไอออนบวกเพื่อดำเนินกระบวนการนี้

ขั้นตอนที่สองคือสายโซ่โพลีเปปไทด์หรือกระบวนการรวมสองหน่วยย่อยของไรโบโซมเข้าด้วยกันและจัดหากรดอะมิโนที่จำเป็นให้กับมัน แมกนีเซียมไอออนและ GTP (กัวโนซีน ไตรฟอสเฟต) ก็มีส่วนร่วมในกระบวนการนี้เช่นกัน ขั้นตอนที่สามเรียกว่าการยืดตัว นี่คือการสังเคราะห์โดยตรงของสายโซ่โพลีเปปไทด์ เกิดขึ้นโดยวิธีการออกอากาศ การสิ้นสุด - ขั้นตอนต่อไป - คือกระบวนการสลายตัวของไรโบโซมออกเป็นหน่วยย่อยแต่ละหน่วยและการหยุดการสังเคราะห์สายโซ่โพลีเปปไทด์อย่างค่อยเป็นค่อยไป ถัดมาเป็นขั้นตอนสุดท้าย - ขั้นตอนที่ห้า - ในขั้นตอนนี้โครงสร้างที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้นจากสายโซ่กรดอะมิโนอย่างง่ายซึ่งเป็นโปรตีนสำเร็จรูปแล้ว เอนไซม์และโคแฟกเตอร์เฉพาะมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้

โครงสร้างโปรตีน

เนื่องจากไรโบโซมซึ่งเป็นโครงสร้างและหน้าที่ที่เราได้กล่าวถึงในบทความนี้ มีหน้าที่ในการสังเคราะห์โปรตีน เรามาดูโครงสร้างของพวกมันให้ละเอียดยิ่งขึ้นกันดีกว่า อาจเป็นระดับประถมศึกษา มัธยมศึกษา ระดับอุดมศึกษา และควอเทอร์นารี - นี่คือลำดับเฉพาะซึ่งมีกรดอะมิโนซึ่งก่อตัวเป็นสารประกอบอินทรีย์ที่กำหนด มันเป็นเกลียวอัลฟ่าและเบต้าพับที่เกิดจากโซ่โพลีเปปไทด์ โครงสร้างระดับตติยภูมิของโปรตีนเกี่ยวข้องกับการรวมกันเฉพาะของอัลฟ่าเอนริเก้และแผ่นเบตา โครงสร้างควอเทอร์นารีประกอบด้วยการก่อตัวของการก่อตัวโมเลกุลขนาดใหญ่เดี่ยว นั่นคือการรวมกันของอัลฟาเอนริเก้และโครงสร้างเบตาทำให้เกิดทรงกลมหรือไฟบริล ตามหลักการนี้สามารถแยกแยะโปรตีนได้สองประเภท: ไฟบริลลาร์และทรงกลม

ประการแรก ได้แก่ แอกตินและไมโอซินซึ่งเป็นที่มาของกล้ามเนื้อ ตัวอย่างของอย่างหลังรวมถึงฮีโมโกลบิน, อิมมูโนโกลบูลินและอื่นๆ มีลักษณะคล้ายด้าย, เส้นใย ทรงกลมเป็นเหมือนลูกบอลที่พันกันเป็นเกลียวอัลฟ่าและพับเบตา

การสูญเสียสภาพคืออะไร?

ทุกคนคงเคยได้ยินคำนี้ การสูญเสียสภาพเป็นกระบวนการทำลายโครงสร้างโปรตีน - ควอเทอร์นารีแรก จากนั้นตติยภูมิ และรอง ในบางกรณี โครงสร้างหลักของโปรตีนก็ถูกกำจัดออกไปเช่นกัน กระบวนการนี้สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการสัมผัสกับสารอินทรีย์นี้ที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นจึงสามารถสังเกตการสูญเสียโปรตีนได้เมื่อต้มไข่ไก่ ในกรณีส่วนใหญ่ กระบวนการนี้ไม่สามารถย้อนกลับได้ ดังนั้นที่อุณหภูมิสูงกว่าสี่สิบสององศาการสลายตัวของฮีโมโกลบินจึงเริ่มขึ้นดังนั้นภาวะอุณหภูมิที่สูงขึ้นอย่างรุนแรงจึงเป็นอันตรายถึงชีวิต การสูญเสียสภาพของโปรตีนไปเป็นกรดนิวคลีอิกแต่ละตัวสามารถสังเกตได้ในระหว่างกระบวนการย่อยอาหาร เมื่อร่างกายสลายสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนให้กลายเป็นสารประกอบที่ง่ายกว่าด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์

บทสรุป

บทบาทของไรโบโซมเป็นเรื่องยากมากที่จะประเมินค่าสูงไป พวกมันเป็นพื้นฐานสำหรับการดำรงอยู่ของเซลล์ ต้องขอบคุณออร์แกเนลล์เหล่านี้ที่สามารถสร้างโปรตีนที่จำเป็นสำหรับการทำงานที่หลากหลายได้ เกิดจากไรโบโซม สามารถมีบทบาทในการป้องกัน การขนส่ง บทบาทของตัวเร่งปฏิกิริยา วัสดุก่อสร้างของเซลล์ เอนไซม์ การควบคุม (ฮอร์โมนหลายชนิดมีโครงสร้างโปรตีน) ดังนั้นเราจึงสรุปได้ว่าไรโบโซมทำหน้าที่ที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในเซลล์ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีเซลล์จำนวนมาก - เซลล์ต้องการผลิตภัณฑ์ที่สังเคราะห์โดยออร์แกเนลล์เหล่านี้เสมอ

ประวัติความเป็นมาของการศึกษาโครงสร้างของไรโบโซมมีอายุย้อนกลับไปมากกว่าครึ่งศตวรรษนับตั้งแต่การค้นพบของพวกเขา และคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับวิธีการที่ใช้สำหรับสิ่งนี้เป็นที่สนใจเป็นพิเศษ เนื่องจากวิธีการเหล่านี้ถูกนำมาใช้หรือสามารถใช้เพื่อศึกษาไม่เพียงแต่ไรโบโซมเท่านั้น แต่ ยังมีสารเชิงซ้อนโมเลกุลเชิงซ้อนอื่นๆ อีกด้วย

ดังนั้นภายในปี 1940 Albert Claude (สหรัฐอเมริกา) จึงสามารถแยกเม็ดที่มี RNA ของไซโตพลาสซึมจากเซลล์ยูคาริโอต ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าไมโตคอนเดรียและไลโซโซมมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 50 ถึง 200 μm) ต่อมาเขาเรียกพวกมันว่าไมโครโซม ผลการวิเคราะห์ทางเคมีพบว่าไมโครโซมของโคลดเป็นสารเชิงซ้อนของไรโบนิวคลีโอโปรตีน นอกจากนี้ งานไซโตเคมีของ T. Kasperson (สวีเดน) และ J. Brachet (เบลเยียม) แสดงให้เห็นว่ายิ่งการสังเคราะห์โปรตีนเข้มข้นมากเท่าใด ก็จะพบ RNA ในไซโตพลาสซึมมากขึ้นเท่านั้น

ต่อมา นักวิจัยบางคนสามารถแยกอนุภาคออกจากเซลล์แบคทีเรีย สัตว์ และพืชที่มีขนาดเล็กกว่าไมโครโซมได้ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและการวิเคราะห์การตกตะกอนด้วยการหมุนเหวี่ยงด้วยการหมุนเหวี่ยงสูงแสดงให้เห็นว่าอนุภาคมีขนาดกะทัดรัด มีลักษณะเป็นทรงกลมไม่มากก็น้อยและมีขนาดเป็นเนื้อเดียวกัน โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100-200 Å (อังสตรอม) และเผยให้เห็นขอบเขตการตกตะกอนที่ชัดเจนด้วยค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนตั้งแต่ 30-40S ถึง 80-90S ( S-สัมประสิทธิ์การตกตะกอน, หรือค่าคงที่ Svedberg - สะท้อนถึงอัตราการตกตะกอนของสารเชิงซ้อนโมเลกุลใด ๆ ในระหว่างการปั่นเหวี่ยงด้วยความเร็วสูงพิเศษและขึ้นอยู่กับน้ำหนักโมเลกุลของอนุภาคและความหนาแน่น - ความกะทัดรัด- บางทีหลักฐานแรกที่ชัดเจนว่าอนุภาคแบคทีเรียดังกล่าวคือไรโบนิวคลีโอโปรตีนอาจได้รับจาก G.K. Shakhman, A.B. พาร์ดี และ อาร์. สตาเนียร์ (สหรัฐอเมริกา) ในปี 1952

เทคนิคที่ได้รับการปรับปรุงของการผ่าตัดด้วยไมโครโทมีและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนของส่วนที่บางเฉียบของเซลล์สัตว์ ได้นำไปสู่การระบุแกรนูลที่มีความหนาแน่นสม่ำเสมอซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 150 Å ภายในเซลล์โดยตรง การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนโดย J. Palade (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2496-2498 พบว่าเม็ดเล็กที่มีความหนาแน่นขนาดเล็กพบอยู่มากมายในไซโตพลาสซึมของเซลล์สัตว์ มองเห็นพวกมันติดอยู่กับเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสซึมเรติคูลัมหรือกระจัดกระจายอย่างอิสระในไซโตพลาสซึม ไมโครโซมของ Claude กลายเป็นชิ้นส่วนของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัมที่มีแกรนูลวางอยู่บนพวกมัน ปรากฎว่า "เม็ด Palade" เหล่านี้เป็นอนุภาคของไรโบนิวคลีโอโปรตีนและเป็นตัวแทนของไซโตพลาสซึม RNA ที่ให้การสังเคราะห์โปรตีน

การวิจัยเกี่ยวกับบทบาทการทำงานของไรโบโซมดำเนินการควบคู่ไปกับการค้นพบและคำอธิบายโครงสร้าง การสาธิตที่น่าเชื่อครั้งแรกว่าเป็นอนุภาคไรโบนิวคลีโอโปรตีนของไมโครโซมที่รับผิดชอบในการรวมตัวของกรดอะมิโนเข้ากับโปรตีนที่สังเคราะห์ใหม่คือการทดลองของ P. Zamecnik และเพื่อนร่วมงาน (สหรัฐอเมริกา) ซึ่งตีพิมพ์ในปี 1955 ตามด้วยการทดลอง จากห้องปฏิบัติการเดียวกันซึ่งแสดงให้เห็นว่าไรโบโซมอิสระไม่ได้เกาะติดกับเยื่อหุ้มของเอนโดพลาสมิกเรติคูลัม และยังรวมถึงกรดอะมิโนและโปรตีนสังเคราะห์ซึ่งถูกปล่อยเข้าสู่ระยะที่ละลายน้ำได้ หน้าที่ของไรโบโซมจากแบคทีเรียเป็นหัวข้อของการวิจัยอย่างเข้มข้นโดยกลุ่มของ R.B. โรเบิร์ตส์ (สหรัฐอเมริกา); ตีพิมพ์โดย K. McKillen, R.B. โรเบิร์ตส์และอาร์.เจ. ในที่สุดบริทเทนก็ค้นพบว่าโปรตีนถูกสังเคราะห์ขึ้นในไรโบโซมในปี 1959 จากนั้นจึงกระจายไปยังส่วนอื่นๆ ของเซลล์แบคทีเรีย

คุณเคยได้ยินเรื่องความฉลาดระดับเซลล์หรือไม่? สมมติฐานทางวิทยาศาสตร์ที่ค่อนข้างชัดเจนนี้ระบุว่าการจัดหน่วยของหน่วยพื้นฐานของชีวิต - เซลล์ - อยู่ภายใต้โปรแกรมตรรกะที่ชาญฉลาด พวกมันคล้ายกับการควบคุมร่างกายมนุษย์โดยอวัยวะที่ซับซ้อนที่สุด - สมอง ออร์แกเนลล์ของเซลล์ทั้งหมดไม่เพียงมีโครงสร้างเป็นลวดลายเป็นเส้นและสามารถอธิบายได้เชิงตรรกะเท่านั้น แต่ยังสามารถทำงานพิเศษได้อีกด้วย พวกมันให้กระบวนการที่สำคัญทั้งหมดของระบบชีวภาพของเซลล์: โภชนาการ, การเจริญเติบโต, การแบ่งตัว ฯลฯ ในบทความของเราเราจะดูออร์แกเนลล์ของเซลล์เช่นไรโบโซม หน้าที่ของพวกเขาคือการสังเคราะห์สารประกอบอินทรีย์หลักของเซลล์ - โปรตีน

ตัวเล็กแต่ฉลาด

คำพูดยอดนิยมนี้เหมาะอย่างยิ่งกับออร์แกเนลล์ของเซลล์ - ไรโบโซม ค้นพบในปี พ.ศ. 2496 ถือเป็นโครงสร้างเซลล์ที่เล็กที่สุด และยังไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ด้วย ไรโบโซมมีความสำคัญมากสามารถพิสูจน์ได้ด้วยข้อเท็จจริงง่ายๆ ต่อไปนี้ โดยไม่มีข้อยกเว้น เซลล์ทั้งหมด: สัตว์ พืช เห็ดรา และแม้แต่สิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่นิวเคลียร์ ต่างก็มีไรโบโซมจำนวนมาก การสังเคราะห์โปรตีนที่ดำเนินการโดยพวกมันทำให้เซลล์มีโปรตีนที่ทำหน้าที่สร้าง ปกป้อง ตัวเร่งปฏิกิริยา การส่งสัญญาณ และหน้าที่อื่น ๆ อีกมากมายในนั้น

ขนาดของออร์แกเนลล์หนึ่งอันไม่เกิน 20 นาโนเมตร เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 15 นาโนเมตร และรูปร่างของมันคล้ายกับของเล่นทรงกลม - ตุ๊กตาทำรัง แต่ละหน่วยย่อยถูกสร้างขึ้นภายในนิวเคลียสของเซลล์ซึ่งประกอบด้วยนิวเคลียส นี่คือที่ตั้งของการสังเคราะห์อนุภาคไรโบโซม ให้เราอาศัยรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับโครงสร้างของอุปกรณ์สังเคราะห์โปรตีนของเซลล์

มีอะไรอยู่ข้างใน

ไรโบโซมประกอบด้วยหน่วยย่อย 2 หน่วย เรียกว่า ใหญ่และเล็ก แต่ละหน่วยมีโปรตีนพิเศษที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุล หน่วยย่อยของออร์แกเนลล์เช่นเดียวกับปริศนาสองตัวผสานกันในขณะที่สังเคราะห์โปรตีนและเมื่อเสร็จสิ้นพวกมันจะถูกแยกออกจากกันโดยเหลือแยกจากกันในไซโตพลาสซึมของเซลล์

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ไรโบโซมประกอบด้วย RNA หน่วยย่อยขนาดใหญ่ของออร์แกเนลล์มีโมเลกุลของกรดนิวคลีอิก 3 โมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับโมเลกุลเปปไทด์ 35 โมเลกุล โดยโมเลกุล RNA หนึ่งโมเลกุลของอนุภาคขนาดเล็กนั้นสัมพันธ์กับส่วนประกอบของโปรตีน 20 ชนิด ก่อนหน้านี้เราได้กล่าวถึงความจริงที่ว่าจำนวนไรโบโซมนั้นมีมาก เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มของกระบวนการสังเคราะห์โปรตีนที่เกิดขึ้นในเซลล์ ดังนั้นในมนุษย์และสัตว์มีกระดูกสันหลังส่วนใหญ่ การสะสมของออร์แกเนลที่ใหญ่ที่สุดจึงพบได้ในเซลล์ไขกระดูกแดงและเซลล์ตับซึ่งเป็นหน่วยโครงสร้างของตับ

โปรตีนออร์แกเนลล์มีความแตกต่างกันในองค์ประกอบของกรดอะมิโน ดังนั้นแต่ละโมเลกุลของโปรตีนจึงจับกันอย่างเคร่งครัดเฉพาะกับบริเวณเฉพาะของกรดไรโบโซมอลไรโบนิวคลีอิกเท่านั้น โมเลกุล RNA ที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสเชื่อมต่อกับโปรตีนที่อยู่ในรูปแบบตติยภูมิผ่านพันธะโควาเลนต์จำนวนมาก ที่นี่ในนิวเคลียสจะเกิดการก่อตัวของหน่วยย่อยออร์การอยด์ ดังนั้นไรโบโซมจึงมีโพลีเมอร์สองประเภท ได้แก่ โปรตีนและกรดไรโบนิวคลีอิก ในการเตรียมการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ไรโบโซมจะรวมกับกรดไรโบนิวคลีอิกหนึ่งโมเลกุลซึ่งนำไปสู่การก่อตัวของโครงสร้างที่ซับซ้อน - โพลีโซม

จำนวนออร์แกเนลล์ที่อยู่บนสายโซ่ RNA จะสอดคล้องกับจำนวนโมเลกุลโปรตีนที่เหมือนกันในองค์ประกอบของกรดอะมิโน

ออกอากาศ

กระบวนการสังเคราะห์ที่นำไปสู่การก่อตัวของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - โปรตีน - รวมอยู่ในกลุ่มของปฏิกิริยาการดูดซึมและเรียกว่าการแปล ไรโบโซมมีบทบาทอย่างไรในนั้น? จุดเริ่มต้นของการสังเคราะห์ทางชีวภาพนั้นมีลักษณะของการเริ่มต้นเกิดขึ้น - การเชื่อมต่อของข้อมูลกรดไรโบนิวคลีอิกกับหน่วยย่อยเล็ก ๆ ของออร์แกเนลล์ ในไซโตพลาสซึมของเซลล์ ไรโบโซมจะติดอยู่ที่บริเวณปลายจุดใดจุดหนึ่ง ซึ่งเป็นสัญญาณสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ขั้นต่อไป การยืดตัว เกี่ยวข้องกับอันตรกิริยาของไรโบโซมกับอนุภาค RNA สองตัวแรก เรียกว่าอนุภาคขนส่ง เช่นเดียวกับแท็กซี่ขนส่งสินค้า พวกมันจะส่งกรดอะมิโนไปยังออร์แกเนลล์ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปตามสายโซ่พอลินิวคลีโอไทด์

ในขณะเดียวกัน กรดอะมิโนก็เชื่อมโยงถึงกันโดยใช้พันธะเปปไทด์ นำไปสู่การเจริญเติบโตของโมเลกุลโปรตีน ระยะสุดท้าย (การยุติ) ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าในขณะที่ออร์แกเนลล์เคลื่อนที่ไปตาม mRNA ก็จะพบกับโคดอนหยุด เช่น UAA, UGA หรือ UAG ในพื้นที่ของแฝดสามเหล่านี้จะสังเกตเห็นการแตกของพันธะโควาเลนต์ระหว่างโปรตีนและ t-RNA สุดท้าย ส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยเปปไทด์ออกจากโพลีโซม ดังนั้นไรโบโซมจึงเป็นองค์ประกอบชั้นนำของเซลล์ซึ่งรับประกันการสังเคราะห์โปรตีนของมัน

ในบทความของเรา เราพบว่าโพลีเมอร์อินทรีย์ชนิดใดเป็นส่วนหนึ่งของไรโบโซม และยังได้กำหนดบทบาทของพวกเขาในชีวิตของเซลล์ด้วย