Riboxom là gì? Cấu trúc và chức năng của Ribosome?

1. Riboxom là gì?

Riboxom là bào quan tổng hợp chuỗi polypeptide dựa trên khuôn mã của ARN thông tin (Messenger RNA, mRNA).

Riboxom đồng thời cũng là bào quan có kích thước. phân tử lớn, phức tạp, có mặt trong tất cả các tế bào sống và là nơi xảy ra quá trình sinh tổng hợp protein.

Riboxom, đôi khi được gọi là hạt Palade là các thiết bị đại phân tử có trong mọi tế bào và thực hiện quá trình tổng hợp protein sinh hóa (dịch mã mRNA). Các riboxom kết nối các axit amin theo trật tự được xác định bởi các codon của phân tử RNA thông tin (mRNA) để tạo ra chuỗi polypeptide.

Riboxom bao gồm hai tiểu đơn vị chính Tiểu đơn vị nhỏ và lớn của riboxom.

Các riboxom của sinh vật nhân thực (80S) bao gồm các riboxom được tìm thấy trong tế bào thực vật và các dòng tế bào của động vật có kích thước lớn hơn so với các riboxom có nguồn gốc từ sinh vật nhân sơ và các riboxom (70S) tương tự như các riboxom được tìm thấy ở vi khuẩn.

Các tiểu đơn vị của họ Riboxom được sản xuất trong hạch nhân. Chúng đi qua màng nhân và vào tế bào chất qua các lỗ nhân.

Hai tiểu đơn vị của riboxom được nối với nhau khi riboxom nối với RNA thông tin (mRNA) trong quá trình tổng hợp protein.

Riboxom và một chất khác trong họ RNA chuyển RNA (tRNA) hỗ trợ biến đổi gen mã hóa protein của mRNA thành protein. Các riboxom tham gia các axit amin và tạo thành các chuỗi polypeptide sau đó được sửa đổi trước khi trở thành các protein chức năng.

Các ribôxôm cũng như các phân tử liên kết cũng được gọi là bộ máy dịch mã của chúng

2. Cấu trúc của Riboxom:

 Các tiểu đơn vị riboxom của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực là khá giống nhau.

– Người ta dùng đơn vị đo là Svedberg, một thước đo tốc độ lắng đọng ly tâm chứ không phải là kích thước, và điều này lý giải vì sao các phần tên dù mang số nhưng không có ý nghĩa toán học (ví dụ như 70S được cấu thành bởi 50S và 30S).

– Sinh vật nhân sơ có 70S riboxom, mỗi riboxom bao gồm của một tiểu đơn vị nhỏ (30S) và một tiểu đơn vị lớn (50S). Tiểu đơn vị nhỏ này lại có một tiểu đơn vị nhỏ RNA 16S (bao gồm 1540 nucleotide) dính với 21 protein. Tiểu đơn vị lớn bao gồm một tiểu đơn vị RNA 5S (120 nucleotide), một tiểu đơn vị RNA 23S (2900 nucleotide) và 31 protein.Việc đặt tên liên tiếp cho các phần tRNA kết nối trên riboxom E. coli cho phép xác định các protein trên phần A và P có nhiều khả năng liên quan với các hoạt động peptidyl transferase (hình thành liên kết peptid); các protein được đặt tên như vậy là L27, L14, L15, L16, L2, ít nhất là L27 nằm tại bên cho, như E. Collatz và AP Czernilofsky đã cho thấy. Các nghiên cứu thêm đã cho thấy rằng các protetin S1 và S21, kết hợp với đuôi 3′ của 16S riboxom RNA, có tham gia vào khởi động việc dịch mã.

– Sinh vật nhân thực có 80S riboxom, mỗi riboxom bao gồm một tiểu đơn vị nhỏ (40S) và một tiểu đơn vị lớn (60S). Tiểu đơn vị 40S có một RNA 18S (1900 nucleotide) và 33 protein. Tiểu đơn vị lớn gồm có một tiểu đơn vị RNA 5S (120 nucleotide), một RNA 28S (4700 nucleotide), và một RNA 5.8S (160 nucleotide) và 46 protein. Năm 1977, Czernilofsky công bố một nghiên cứu trong đó có sử dụng việc đặt tên liên tiếp để xác định các phần liên kết tRNA trên riboxom gan chuột. Một số protein, bao gồm L32/33, L36, L21, L23, L28/29 và L13 được cho là ở tại hoặc gần trung tâm peptidyl transferase (hình thành liên kết peptid).

– Các riboxom được tìm thấy trong lục lạp và ty thể của sinh vật nhân thực cũng bao gồm các tiểu đơn vị lớn và nhỏ liên kết với các protein tạo thành một hạt 70S. Bào quan này được cho là hậu duệ của vi khuẩn (xem thuyết nội cộng sinh) vì các riboxom của nó cũng tương tự như của vi khuẩn

– Các riboxom khác nhau lại có cùng một cấu trúc cốt lõi khá tương đồng mặc dù có kích thước khác biệt rất nhiều. Phần lớn RNA được tổ chức chi tiết vào các chuỗi với cấu trúc bậc ba khác nhau, ví dụ các pseudoknots (nút giả) thể hiện tính đồng trục xếp. RNA thêm trong các riboxom lớn hơn là ở trong các phần chèn thêm dài liên tục, nhờ đó mà chúng tạo thành các vòng từ cấu trúc cốt lõi mà không làm gián đoạn hoặc thay đổi nó. Tất cả các hoạt động xúc tác của riboxom được thực hiện bởi RNA, các protein thì cư trú trên bề mặt và có vẻ có chức năng ổn định cấu trúc.

– Sự khác biệt giữa các riboxom vi khuẩn và nhân thực được các nhà hóa học dược phẩm khai thác để tạo ra các loại thuốc kháng sinh có thể tiêu diệt nhiễm trùng do vi khuẩn mà không làm hại các tế bào của người bệnh. Do sự khác biệt trong cấu trúc, các riboxom 70S của vi khuẩn dễ bị kháng sinh tác động trong khi riboxom 80S nhân thực thì không bị ảnh hưởng. Mặc dù ty thể có riboxom tương tự như những vi khuẩn, ti thể không bị ảnh hưởng bởi các loại thuốc kháng sinh bởi vì chúng được bao quanh bảo vệ bởi hai lớp màng ngăn chặn không để kháng sinh vào sâu trong bào quan

3. Chức năng của Riboxom:

Liên quan đến vai trò chính của các riboxom, chúng đóng vai trò kết nối các axit amin lại với nhau để tạo ra các protein cụ thể cần thiết cho việc hoàn thành các hoạt động của tế bào.

Protein rất quan trọng đối với nhiều chức năng của tế bào, bao gồm kiểm soát các quá trình hóa học hoặc khắc phục thiệt hại. Các riboxom vẫn còn trong tế bào chất, hoặc được kết nối với mạng lưới nội chất. Các vai trò khác bao gồm:

Quá trình tạo ra protein. Các axit deoxyribonucleic tạo ra mRNA thông qua quá trình phiên mã DNA.

Thông tin di truyền có nguồn gốc từ mRNA được chuyển đổi thành protein trong quá trình dịch mã DNA.

Sự sắp xếp tổ hợp protein trong quá trình tổng hợp protein được mô tả trong bản phiên mã của mRNA.

MARN được tổ chức bên trong nhân trước khi được chuyển đến tế bào chất để thực hiện một chức năng khác là tổng hợp protein.

Các protein được sắp xếp bởi các riboxom trong tế bào chất, chỉ được sử dụng trong tế bào chất. Các protein được tạo ra bởi các riboxom liên kết được đưa ra khỏi tế bào.

4. Kích thước của Riboxom:

Riboxom gồm hai thành phần được sắp xếp hợp lý và đóng vai trò là đơn vị biến đổi bản phiên mã thành chuỗi polipeptit trong quá trình tổng hợp protein. Bởi vì chúng bao gồm hai tiểu đơn vị khác nhau. Chúng lớn hơn ở bản lề, nhưng nhỏ hơn ở đường kính. Chúng khác nhau về kích thước giữa tế bào nhân sơ cũng như tế bào Nhân chuẩn.

Hệ thống sinh vật nhân sơ bao gồm tiểu đơn vị của tiểu đơn vị 30s (Svedberg) cũng như tiểu đơn vị năm mươi (Svedberg) chuyển thành 70s cho toàn bộ bào quan có khối lượng phân tử bằng 2.7 × 106 Dalton. Các riboxom của sinh vật nhân sơ có đường kính 20 nanomet (200 A) và chứa 35% protein riboxom và 65% rRNA.

Mặc dù vậy, sinh vật nhân thực sống có đường kính từ 25 đến 30 nanomet (250-300 A). Chúng bao gồm một tiểu đơn vị thập niên 40 (Svedberg) và tiểu đơn vị thập niên 60 (Svedberg), có nghĩa là có một thập niên 80 (Svedberg) cho toàn bộ bào quan, tương đương với khối lượng phân tử 4 × 106 Dalton.

5. Vị trí của Riboxom:

Có hai khu vực trong đó các riboxom thường được tìm thấy trong một tế bào nhân chuẩn. Chúng trôi nổi trong tế bào chất và gắn vào mạng lưới nội chất. Các riboxom này được gọi là các riboxom tự do cũng như các riboxom liên kết. Trong cả hai trường hợp, các riboxom thường hình thành các tập hợp được gọi là polysome hoặc polyriboxom trong quá trình tổng hợp protein. Polyriboxom là các cụm riboxom gắn vào một phân tử MRNA trong quá trình sản xuất protein. Điều này cho phép nhiều bản sao của một loại protein cụ thể được tổng hợp đồng thời bởi một phân tử mARN.

Các riboxom tự do thường chịu trách nhiệm tạo ra các protein hoạt động trong tế bào chất (phần chất lỏng trong tế bào chất của tế bào) và các riboxom liên kết thường chịu trách nhiệm tạo ra các protein được giải phóng ra khỏi tế bào hoặc được kết hợp trong màng tế bào. Thật đáng kinh ngạc, các riboxom liên kết và riboxom tự do có thể hoạt động cùng nhau và các tế bào có thể thay đổi kích thước của chúng theo yêu cầu trao đổi chất.

Các bào quan như lục lạp và ty thể ở các sinh vật nhân chuẩn có các riboxom riêng. Các riboxom bên trong các bào quan này giống như các riboxom được tìm thấy ở vi khuẩn, xét về kích thước. Các tiểu đơn vị tạo nên riboxom được tìm thấy trong ty thể và lục lạp có kích thước nhỏ hơn (30S -50S) so với các tiểu đơn vị riboxom được tìm thấy trong phần còn lại của tế bào (40S đến 60S).

6. Đặc điểm của Riboxom:

Riboxom vi khuẩn Nhỏ hơn một chút so với nhiều riboxom được tìm thấy ở sinh vật nhân chuẩn (ví dụ như động vật và thực vật) với đường kính 20nm.

Riboxom được cấu tạo từ 65% rARN cộng với 35% protein Riboxom

Nó được hình thành trong tế bào chất của vi khuẩn.

Sinh vật nhân sơ, riboxom (70S) bao gồm 50S (tiểu đơn vị lớn) và 30S (tiểu đơn vị nhỏ)

Ở sinh vật nhân sơ, tiểu đơn vị 30-S của riboxom là nơi chứa 16S rRNA trong khi tiểu đơn vị 50S của riboxom của riboxom chứa 5S rRNA cũng như 23S rRNA.

Số nuclêôtit mỗi đơn vị rARN là:

16S rRNA là một tiểu đơn vị gồm 1540 nucleotide. Nó được liên kết với 21 protein.

Tiểu đơn vị 5S RNA bao gồm 120 nucleotide.

Tiểu đơn vị RNA 23S bao gồm 2900 nucleotide.

Các RRNA 5S và 23S được liên kết với 31 protein.