42. Компоненты белоксинтезирующей системы эукариот (мРнк, рРнк, тРнк; мяРнк, белковые факторы инициации, элонгации и терминации; 80s рибосомы).

В состав белоксинтезирующей системы входят следующие компоненты:

1. субъединицы 40S и 60S, образующие рибосому 80S;

2. мРНК;

3. комплект аминоацил-тРНК, для образования которых необходимы аминокислоты, аминоацил-тРНК-синтетазы, тРНК и АТР;

4. инициаторная аа-тРНК: метеонил-тРНК (аминоацил-тРНК (аа-тРНК) - это заряженная энергией и связанная с тРНК аминокислота, готовая для подвоза к рибосоме и включения в синтезирующийся на ней полипептид);

5. белковые факторы инициации: еIF-1, еIF-2, eIF-3, eIF-4A, eIF-4B, eIF-4C, eIF-4D, eIF-5, eIF-6. Необходимы еIF-2, eIF-3 и eIF-5, остальные факторы усиливают функции этих трех;

6. белковые факторы элонгации: EF-1, EF-2;

7. белковые факторы терминации (или освобождения): еRF (для проявления активности ему необходим GTP). eRF узнает все три терминирующих кодона (у прокариот три фактора на три кодона).

8. GTP;

9. неорганические катионы Mg²⁺ или Са²⁺ и одновалентные ( К⁺ или NH₄⁺) в определенной концентрации.

43. Строение рибосом, характеристика функциональных центров.

Рибосомы – это немембранный органоид, состоящий из рибосомных белков, молекул рРНК и факторов трансляции.

Одна молекула мРНК обычно объединяет несколько рибосом наподобие нитки бус. Такую структуру называют полисомой.

В клетках существуют две разновидности рибосом:

- рибосомы собственно цитоплазмы;

- рибосомы, локализованные в митохондриях и хлоропластах.

Рибосомы прокариот имеют коэффициент седиментации (скорость оседания) 70S. В цитоплазме эукариотных клеток локализованы 80S рибосомы.

Каждая рибосома состоит из двух нуклеопротеидных субъединиц неравных размеров, формы и химического строения. В малой субчастице все белки, входящие в ее состав, располагаются на поверхности и распределены более или менее равномерно; в большой субъединице многие белки сосредоточены в области канавки там, где обе субчастицы контактируют между собой.

У рибосом 70S прокариот субъединицы имеют коэффициенты седиментации 50S и 30S, у рибосом 80S эукариот эти субъединицы имеют коэффициенты седиментации 60S и 40S. Не все субчастицы объединяются в целые рибосомы, в клетке существует динамическое равновесие между целыми и диссоциированными на субчастицы. Нетранслирующие, неработающие рибосомы постоянно обмениваются субчастицами.

Непосредственная сборка рибосом идет лишь в момент работы. Динамическое равновесие между целыми рибосомами и их субчастицами можно сдвигать вправо или влево, изменяя содержание магния в растворе. Структура и внешний вид рибосом зависят от наличия и концентрации магния. Практически вся РНК рибосом присутствует в виде Mg-соли. Если снижать количество магния, то происходит диссоциация рибосом на субчастицы.

Рибосомы 70S и 80S различаются по стабильности: 70S начинают диссоциировать раньше, чем 80S.

Субчастицы рибосом состоят из РНК и белка. РНК имеет V-образную или Y-образную форму, слагает каркас, к которому крепятся белки, создавая плотно упакованный рибонуклеопротеид (РНП). При снижении концентрации магния может происходить изменение конформации РНК и разворачивание тяжа.

В процессах биосинтеза белка роль рибосом заключается в том, что к ним из основного вещества цитоплазмы непрерывно подносятся с помощью тРНК аминокислоты, и происходит укладка этих аминокислот в полипептидные цепи в строгом соответствии с той генетической информацией, которая передается из ядра в цитоплазму через мРНК, постоянно поступающую к рибосомам. На основании такой функции рибосом в белковом синтезе можно назвать их своего рода "сборочными конвейерами", на которых в клетках образуются белковые молекулы.

Функциональные центры (рибосома эукариот).

Рибосома имеет два участка для связывания тРНК:

Р-центр (пептидил-тРНК-связывающий участок, донорный)

- связывание тРНК, присоединенной к растущей полипептидной

цепи.

А-центр (аминоацил-тРНК-связывающий участок, акцепторный)

- связывает тРНК несущую следующую добавляемую аминокислоту.

И Е-центр, от которого уходит деацилированная (без аминокислоты) тРНК.

Основная морфологическая черта – борозда, разделяющая две рибосомные субчастицы. Эта борозда сильно расширяется в одном месте, и образуются полости между двумя рибосомными субчастицами. В этой полости размещаются основные субстраты рибосомы - молекулы пептидил-тРНК и аминоацил-тРНК, участвующие в образовании полипептидной цепи.

Малая субъединица: разделяется глубокой бороздой на головку и тело. Эта глубокая борозда (шея), в которой размещается участок связывания мРНК и через которое цепь мРНК протягивается от одного конца к другому в процессе трансляции.

Рис. 5. Размещение основных функциональных лигандов — цепи мРНК (обозначены синим цветом) и двух тРНК (зеленые) — в рибосоме. Полость между субчастицами является главным функциональным карманом рибосомы, здесь размещаются две молекулы тРНК. Молекулы тРНК (аминоацил-тРНК и пептидил-тРНК) связаны с мРНК своими антикодоновыми верхушками и с пептидил-трансферазным центром в основании центрального выступа большой субчастицы — своими акцепторными концами, несущими аминокислотные остатки. В процессе трансляции цепь мРНК сканируется рибосомой от 5'-конца (голова цепи) к 3'-концу (хвост цепи), и тРНК сменяются в зависимости от нуклеотидных комбинаций, находящихся в каждый данный момент на рибосоме. Цепь мРНК движется сквозь рибосому через шею малой субчастицы и выходит в зазор между центральным и левым боковыми выступами большой субчастицы.

Большая субъединица: у большой рибосомной субчастицы тоже есть головка - это центральный выступ, среди трех видимых выступов данной субчастицы. В шее (борозде, отделяющей головку от тела) размещается главный каталитический центр рибосомы - пептидил-трансферазный центр, осуществляющий синтез пептидных связей. Две шеи находятся напротив друг друга и между шеями расположен "глаз" - межсубчастичная полость, размещающая в себе молекулы двух субстратных тРНК. Каждая тРНК в рибосоме одним своим концом - антикодоном - взаимодействует с кодоном мРНК, а другим, акцепторным концом, несущим аминокислоту или пептид, - с пептидил-трансферазным центром, то ее положение в рибосоме в отношении двух рибосомных субчастиц определяется однозначно: антикодон тРНК сидит в шее малой субчастицы, а акцепторный конец - в шее большой субчастицы.