ریبوزوم: کارخانه پروتئین‌سازی سلول

ریبوزوم اولین بار توسط George emil palade اواسط سال ۱۹۵۰ مشاهده و کشف شد.

ریبوزوم را به اصطلاح کارخانه ی ساخت پروتئین در سلول می‌نامند.

واحدی مشخص در سلول که وظیفه سنتز پروتئین (ترجمه) را برعهده دارد. ریبوزوم ها ساختار خاصی دارند که به واسطه آن توانایی ترجمه RNA را بدست می آورند.

از نظر محل قرارگیری ریبوزوم ها به دو دسته تقسیم می شوند :

1- ریبوزوم های متصل به غشا شبکه اندوپلاسمی : تولید پروتئین برای فعالیت خارج و داخل سلولی و پروتئین مورد نیاز غشا را بر عهده دارند.

۲- ریبوزوم های آزاد : ریبوزوم های رها در فضای سیتوپلاسم که سنتز پروتئین های مورد نیاز در داخل سلول را برعهده دارند.

3- ریبوزوم های موجود در اندامک ها مثل ریبوزوم های میتوکندری و ریبوزوم های کلروپلاستی : این ریبوزوم ها تنها در یاخته های یوکاریوتی وجود دارند.

ساختار ریبوزوم :

هر ریبوزوم از سه یا چهار رشته rRNAبه همراه ۴۰ – ۸۰ رشته پروتئین تشکیل شده است.

در پروکاریوت ها ۳ رشته و در یوکاریوت ها ۴ رشته rRNA مشاهده می‌شود.

ساختمان ریبوزوم از دو زیرواحد (subunit) تشکیل شده است. عملکرد ریبوزوم تا حد زیادی وابسته به ساختار این زیرواحد ها می باشد.

زیرواحد بزرگ :

– محل اتصال آمینواسید در این زیرواحد قرار دارد.

– محل اتصال پپتیدی در این زیرواحد مشاهده می‌شود.

دراین محل از طریق ترانسفراز پپتیدی، فرآیند ترجمه تسریع می‌شود.

زیرواحد بزرگ از دو رشته rRNA و تعداد زیادی رشته ی پروتئینی تشکیل شده است.

زیر واحد کوچک :

– هدایتگر جریان اطلاعات

– ورودی و خروجی mRNA در این زیر واحد قرار دارد.

– این زیرواحد کد و ضدکد های mRNA را متصل می کند.

زیر واحد کوچک از یک یا دو رشته rRNA و تعداد زیادی رشته ی پروتئینی تشکیل شده است.

رشته mRNA از طریق قسمت ورودی در زیرواحد کوچک وارد ساختار ریبوزوم می شود.

تشکیل ریبوزوم

رشته های پروتئینی موجود در ساختمان ریبوزوم در سیتوپلاسم توسط ریبوزوم های دیگر ساخته می‌شوند. سپس به هسته سلول می روند. رشته های rRNAتوسط هسته ساخته می شوند. داخل هسته رشته های پروتئینی و rRNA ها باند شده، زیرواحد های بزرگ و کوچک تشکیل شده سپس به خارج از هسته منتقل می‌شوند.

تعداد ریبوزوم ها در یک سلول

تعداد ریبوزم‌های یک یاخته تا حدود پانصد هزار می‌رسد. این تعداد در یاخته‌های مختلف و نیز در شرایط مختلف زیستی و فیزیولوژیکی در یک یاخته تغییرات زیادی دارد. در یک یاخته باسیل کولی حدود ده هزار تا پانزده هزار ریبوزوم موجود است. در اغلب در پروکاریوت‌ها حدود ۱۰۴، در یوکاریوت‌ها حدود ۱۰۵ تا ۱۰۷ و در اووسیت‌ها به‌طور معمول بیش از ۱۰۱۲ ریبوزوم وجود دارد.

عملکرد ریبوزوم

عملکرد ریبوزوم سنتر پروتئین می باشد که به این فرآیند ترجمه گفته می‌شود.

شروع فرآیند ترجمه از سنتز mRNA در هسته ی سلول می باشد. سپس mRNA با کدهای مخصوص خود به سمت سیتوپلاسم و ریبوزوم حرکت می کند و به زیر واحد کوچک متصل می شود، دو زیرواحد به یکدیگر نزدیک می شوند و فرآیند ترجمه شروع می‌شود.

سپس tRNA ها آمینو اسید های مورد نیاز را به ریبوزوم می آورند.

ترجمه از کدون AUG شروع می‌شود و اولین آمینو اسید methionine خواهد بود، آمینواسید ها به سایت فعال متصل می شوند تا زنجیره ی پپتیدی تشکیل شود.

با رسیدن یکی از کدون های پایان (UAA/UGA/UAG) فرآیند ترجمه خاتمه می یابد.

زنجیره ی پروتئینی از طریق سایت خروجی ریبوزوم به سیتوپلاسم یا خارج از سلول هدایت می‌شود.

بنابراین سنتز پروتئین ها با همکاری چند عاملی انجام می‌شود که لازمه های آن به شرح زیر می باشد :

۱- مکانی امن برای عملیات :

توسط باند شدن دو زیرواحد بزرگ و کوچک تأمین می‌شود.

۲- تأمین اطلاعات و دستورالعمل ها :

هسته ی سلول الگوهای موردنیاز را از طریقmRNA به ریبوزوم می رساند.

۳- تأمین آمینواسید ها برای ساختار پروتئین :

از طریق تغذیه آمینواسید های لازم به دست tRNA ها می‌رسد.

۴- تحویل پروتئین ها :

پروتئین ساخته شده در نهایت به خارج غشا یا سیتوپلاسم انتقال می یابد.

عمر متوسط ریبوزوم‌ها

عمر متوسط ریبوزوم‌ها در حدود ۶ ساعت است؛ بنابراین بازسازی پیوسته آن‌ها ضرورت دارد. سرعت بازسازی در یاخته‌های مختلف ۱۰ تا ۱۰۰ ریبوزوم در هر ثانیه‌است. بازسازی ریبوزوم‌ها در یاخته‌های پروکاریوتی در سیتوپلاسم و بی‌تردید ضمن رونویسی از ژن‌های rRNA و در یاخته‌های یوکاریوتی در ارتباط با هستک صورت می‌گیرد ترکیبات بازدارنده رونویسی و همچنین سم آمانیتین که در قارچ آمانتیا وجود دارد این بازسازی را متوقف می‌کنند.

تاثیر آنتی بیوتیک ها

برخی آنتی بیوتیک ها به ساختار ریبوزوم های پروکاریوتی آسیب می‌رسانند.

آنتی بیوتیک ها به ریبوزوم های یوکاریوتی صدمه ای وارد نمی‌کنند.

آنتی بیوتیک هایی نظیر استرپتومایسین مانع فعالیت زیرواحد کوچک می‌شوند. حال آن که آنتی بیوتیک های دیگر نظیر اریترومایسین مانع فعالیت زیرواحد بزرگ ریبوزوم میگردند.

اختلال ها

اشکال در عملکرد صحیح ریبوزوم به دنبال مشکل ساختاری بوجود می آید. در اکثریت مواقع ریبوزوم با ساختار غیر طبیعی هضم شده و از بین می رود اما در موارد نادر چنانچه ریبوزوم با ساختمان معیوب به فعالیت خود ادامه دهد باعث بیماری هایی خواهد شد.

چند مثال از بیماری های ناشی از اخلال عملکرد ریبوزوم :