الريبوسوم الحمض النووي الريبي: كيف يتم تصنيعه ، وأنواع وهيكل ، وظائف
الريبوسوم الحمض النووي الريبي أو الريبوسوم ، في علم الأحياء الخلوي ، هو العنصر الهيكلي الأكثر أهمية في الريبوسومات. لذلك ، لديهم دور لا غنى عنه في تخليق 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 أدلة على أن الحمض النووي الريبي له وظائف تحفيزية وهو المحفز الحقيقي لتخليق البروتين.
في حقيقيات النوى ، يتم تنظيم الجينات التي تسبب هذا النوع من الحمض النووي الريبي في منطقة من النواة تسمى النواة. عادة ما تصنف أنواع الحمض النووي الريبي اعتمادا على سلوكهم في الترسبات ، وهذا هو السبب في أنهم يرافقهم الحرف S من "وحدات سفيدبرغ".
نوع
أحد أكثر الاختلافات إثارة للدهشة بين الأنساب حقيقية النواة وبدائية النواة هو تكوين الحمض النووي الريبي الريباسي الذي يشكل الريبوسومات. تحتوي بدائيات النوى على ريبوسومات أصغر ، بينما تكون الريبوسومات في حقيقيات النوى أكبر.
الريبوسومات مقسمة إلى وحدات فرعية كبيرة وصغيرة. يحتوي الجزء الصغير على جزيء واحد من الحمض النووي الريبي الريباسي ، بينما يحتوي الجزيء على جزيء أكبر واثنان أصغر في حالة حقيقيات النوى.
يمكن أن يحتوي الحمض النووي الريبي الريباسي الأصغر في البكتيريا من 1500 إلى 3000 نيوكليوتيد. في البشر ، يصل RNA الريبوسومي 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 هو أنها ليست مضافة ، وهذا هو ، 10S زائد 10S ليست 20S. لهذا السبب هناك بعض الالتباس المرتبطة بالحجم النهائي للريبوسومات.
بدائيات النوى
في البكتيريا والعتيقة والميتوكوندريا 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 السلالة ، تكون الريبوسومات عادةً أكبر ومعقدة وفيرة منها في بدائيات النوى.
كيف يتم تصنيعه؟
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 وراثة جينات الرنا الريباسي 16S و 23S و 5S معًا في الأوبون. إن تنظيم "الجينات معًا" شائع جدًا في جينات بدائيات النوى.
في المقابل ، فإن الكائنات حقيقية النواة ، والكائنات الأكثر تعقيدًا ذات نواة محددة بالغشاء ، يتم تنظيمها 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 إنزيم بوليميريز RNA هو إنزيم مسؤول عن إضافة النيوكليوتيدات إلى خيوط الحمض النووي الريبي. وهي تشكل جزيئًا من جزيء الحمض النووي. هذه العملية لتشكيل الحمض النووي الريبي من خلال اتباع الحمض النووي كما خفف يعرف 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 لديها أيضا خصوصية أنه يتم نسخها من النواة.
يتكون المروجون لتوليف الحمض النووي الريبي من عنصرين غنيين في تسلسل GC ومنطقة وسط ، وهنا يبدأ النسخ.
في 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 أن تتضافر جميع العوامل ، يرتبط البلمرة الرنا 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 ، تمتلك وحدات النسخ من جينات الريبوسوم 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. تنضج نسخ جينات الريبوسوم وترتبط بالبروتينات لتشكيل وحدات الريبوسوم.
قبل الإنهاء ، يحدث تشكيل سلسلة من "البروتينات الريبوتية". كما هو الحال في الرنا المرسال ، يتم تشغيل عملية الربط عن طريق البروتينات النووية صغيرة النواة أو snRNPs ، وذلك باختصارها باللغة الإنجليزية.
الربط هو عملية تتم فيها إزالة introns (تسلسلات غير مشفرة) والتي عادة ما "تقاطع" exons (متواليات تعمل على رمز للجين المعني).
تؤدي العملية إلى 20S وسيطة تحتوي على 18S و 32 S rRNA ، والتي تحتوي على 5،8S و 28S 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 جزيئًا مزدوج النطاق ، ولكنه نطاق بسيط.
مثل نقل الحمض النووي الريبي ، يتميز الحمض النووي الريبي الريباسي بهيكل ثانوي معقد إلى حد ما ، مع مناطق ربط محددة تعترف بنسخ الرنا المرسال ونقل الحمض النووي.
وظائف
تتمثل الوظيفة الرئيسية للـ RNA الريبوسومي في توفير بنية فيزيائية تسمح لها بأخذ الحمض النووي الريبي messenger 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 RNA على نطاق واسع ، سواء في مجال البيولوجيا الجزيئية والتطور ، والطب.
إذا كان أحد يرغب في معرفة العلاقات التطورية مزيد من المشاكل بين مجموعتين من الكائنات - وهذا هو ، كيف ترتبط الكائنات مع بعضها البعض ، من حيث القرابة - عادة ما تستخدم جينات الحمض النووي الريبي الريبوسومي 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 التطورية في مجال البيولوجيا بواسطة كارل وويس والمتعاونون 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 ، سوف يتأثر على الفور.
تطور
من المتوقع أن الريبوسومات ، كما نعرفها اليوم ، بدأت في تكوينها في أوقات بعيدة جدًا ، على مقربة من تشكيل LUCA (باختصاراتها في اللغة الإنجليزية آخر سلف عالمي مشترك أو آخر سلف عالمي مشترك ).
في الواقع ، تنص إحدى الفرضيات المتعلقة بأصل الحياة على أن الحياة قد نشأت من جزيء الحمض النووي الريبي (RNA) - لأنها تمتلك القدرات التحفيزية اللازمة اللازمة لاعتبارها واحدة من جزيئات الحياة السليفة.
يقترح 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 حصريًا من الشكل الأميني الأول.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحمض النووي الريبي الريباسي لديه القدرة على تحفيز تفاعل الببتيديل ترانسفيز ، وهذه الخاصية المتمثلة في العمل كمستودع للنيوكليوتيدات ، إلى جانب قدراتها الحفزية ، تجعلها عنصرا أساسيا في تطور الأشكال الأولى على الأرض.
