Рибосома

Биосинтез белка это центральный процесс живой клетки: именно через него « мертвые « молекулы нуклеиновых кислот обретают жизнь, химия превращается в биологию.

Спирин А.С.

Процесс создания химической структуры белка ( синтез полипептидной цепи), а также физическое сворачивание в функционально активную глобулу осуществляется рибосомой. Каждая рибосома полностью прочитывает одну молекулу мРНК соответственно ее программы, синтезирует одну молекулу белка, после чего может быть запрограммирована другой молекулой мРНК и произвести совсем другой белок. Количество рибосом в клетке

Общая схема биосинтеза белков в клетке (ДНК—РНК— белок ).

Т Р А Н С К Р И П Ц И Я: Отдельные участки молекулы ДНК, называемые генами,являются матрицами для синтеза на них однотяжевых цепей РНК. Синтезированные цепи РНК, точно воспроизводят дезоксирибонуклеотидную последовательность цепи ДНК в своей рибонуклеотидной последовательности.

П Р О Ц Е С С И Н Г И Т Р А Н С П О Р Т: в течение синтеза и после него, молекула РНК, особенно в эукариотических клетках, может подвергаться дополнительным изменениям ( вырезанию кусков,добавлению концевых групп, модификации нуклеотидов). Образующийся «мессенджер» (мРНК) поступает далее к

рибосомам (у эукариот из ядра в цитоплазму) в качестве программы, определяющей аминокислотную последовательность в

АКТИВИРОВАНИЕ И АКЦЕПТИРОВАНИЕ АМИНОКИСЛОТ

Протеиногенные аминокислоты являются исходным материалом из которого синтезируется белок, однако в свободном виде они (аминокислот) не могут использоваться рибосомой. Каждая аминокислота сначала активируется помощью АТФ.

1. Аминокислота + АТФ = Аминоацил-аденилат + Пирофосфат

2.Аминоацил -аденилат + тРНК= Аминоацил—тРНК + АМФ

Аминоацил—тРНК поступает на рибосому в ка-

честве субстрата для биосинтеза белка.

Т Р А Н С Л Я Ц И Я : Рибосомы являются молекулярными машинами, транслирующими генетическую информацию с языка нуклеотидной последовательности мРНК на язык аминокислотной последовательности синтезируемой полипептидной цепи белка. Каждая рибосома последовательно сканирует цепь мРНК, и соответственно выбирает из среды те аминоацил—тРНК, которые комплементарны триплетным комбинациям нуклеотидов, находящимся в данный момент на рибосоме. Движение рибосомы вдоль цепи мРНК задает строгий временной порядок вхождения в рибосому разных аминоацил-тРНК в соответствии с порядком расположения кодирующих нуклеотидных комбинаций вдоль мРНК. Каждый аминокислотный остаток, выбранный аминоацил— тРНК, ковалентно присоединяется рибосомой к растущей полипептидной цепи, а деацилированная тРНК освобождается из рибосомы. В такой последовательности строится полипептидная цепь.

Формирование функционального белка : По мере синтеза полипептидной цепи она частично высовывается из рибосомы и начинает сворачиваться в глобулу ( котрансляционный фолдинг ). По

завершению синтеза, по прочтении всей мРНК, полипептидная цепь освобождается из рибосомы и окончательно сворачивается ( посттрансляционный фолдинг ). Синтезируемый белок может транспортироваться через клеточные мембраны. Сворачивание белка и его транспорт сопровождается различными ковалентными модификациями с помощью ферментов.

Рибосома это компактная частица,

специфической формы, лишенная внутренней и внешней симметрии, с диаметром около 30 нм. Бактериальные рибосомы имеют коэффициент седиментации 70S , а более крупные рибосомы эукариотических организмов ( животные, растения, и грибы )

Обе субчастицы несут разную функциональную нагрузку в биосинтезе белка, и их лабильная ассоциация нужна

Методом рассеяния нейтронов установлено, что каждая рибосомная субчастица содержит одну молекулу высокополимерной рибосомной РНК, составляющая от половины до двух третей всей массы субчастицы. При формировании частиц ( большой и малой ) цепи соответствующих рибосомных РНК сами сворачиваются, что

определяет конечную морфологию рибосомной субчастицы. Высокополимерная рибосомная РНК это каркас для размещения рибосомных белков, которые больше локализуются на периферии.

Рибосома лишь « прикрыта « белками, которые организованы в трехмерные кластеры, где часть белков лежит под другими.

Главная каталитическая функция рибосомы— пептидилтрансферазная активность, которую обеспечивает ее большая субчастица. Ферментативный катализ протекает в