ribosom yang paling organel sel melimpah dan terlibat dalam sintesis protein. Mereka tidak dikelilingi oleh membran dan terdiri dari dua jenis subunit: besar dan kecil, sebagai aturan umum subunit besar hampir dua kali lebih kecil.
Garis keturunan prokariotik memiliki ribosom 70S yang terdiri dari subunit besar 50S dan 30S kecil. Demikian juga, ribosom dari garis keturunan eukariotik terdiri dari subunit besar 60S dan 40S kecil.
Ribosom analog dengan pabrik yang bergerak, mampu membaca RNA pembawa pesan, menerjemahkannya menjadi asam amino, dan menghubungkannya bersama-sama melalui ikatan peptida.
Ribosom setara dengan hampir 10% dari total protein bakteri dan lebih dari 80% dari jumlah total RNA. Dalam kasus eukariota, mereka tidak berlimpah sehubungan dengan protein lain tetapi jumlahnya lebih tinggi.
Pada tahun 1950, peneliti George Palade pertama kali memvisualisasikan ribosom dan penemuan ini dianugerahi Hadiah Nobel dalam bidang fisiologi atau kedokteran.
Indeks artikel
Karakteristik umum
Subunit kecil dan besar ribosom
Komponen semua sel
Ribosom adalah komponen penting dari semua sel dan terkait dengan sintesis protein. Ukurannya sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat di bawah cahaya mikroskop elektron .
Mereka ditemukan di sitoplasma
Ribosom ditemukan bebas dalam sitoplasma sel, berlabuh di retikulum endoplasma kasar – ribosom memberikan penampilan yang “berkerut” – dan di beberapa organel, seperti mitokondria dan kloroplas .
Sintesis protein
Ribosom terikat membran bertanggung jawab untuk sintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran plasma atau akan dikirim ke luar sel.
Ribosom bebas, yang tidak melekat pada struktur apa pun di sitoplasma, mensintesis protein yang tujuannya ada di dalam sel. Akhirnya, ribosom mitokondria mensintesis protein untuk penggunaan mitokondria.
Dengan cara yang sama, beberapa ribosom dapat bergabung dan membentuk “poliribosom”, membentuk rantai yang digabungkan ke RNA pembawa pesan, mensintesis protein yang sama, beberapa kali dan secara bersamaan.
subunit
Mereka semua terdiri dari dua subunit: satu disebut besar atau lebih besar dan yang lainnya kecil atau lebih kecil.
Beberapa penulis menganggap ribosom sebagai organel nonmembran, karena mereka tidak memiliki struktur lipid ini, meskipun peneliti lain tidak menganggapnya sebagai organel itu sendiri.
Struktur
Subunit ribosom. Sumber: Alejandro Porto / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Ribosom adalah struktur seluler kecil (dari 29 hingga 32 nm, tergantung pada kelompok organisme), bulat dan padat, terdiri dari RNA ribosom dan molekul protein, yang terkait satu sama lain.
Ribosom yang paling banyak dipelajari adalah eubacteria, archaea dan eukariota. Pada garis keturunan pertama, ribosom lebih sederhana dan lebih kecil. Ribosom eukariotik, sementara itu, lebih kompleks dan lebih besar. Di archaea, ribosom lebih mirip dengan kedua kelompok dalam hal tertentu.
Ribosom vertebrata dan angiosperma ( tanaman berbunga ) sangat kompleks.
Setiap subunit ribosom terutama terdiri dari RNA ribosom dan berbagai macam protein. Subunit besar dapat terdiri dari molekul RNA kecil selain RNA ribosom.
Protein digabungkan ke RNA ribosom di daerah tertentu, mengikuti perintah. Dalam ribosom, beberapa situs aktif dapat dibedakan, seperti zona katalitik.
RNA ribosom sangat penting bagi sel dan ini dapat dilihat dalam urutannya, yang hampir tidak berubah selama evolusi, yang mencerminkan tekanan selektif yang tinggi terhadap perubahan apa pun.
Fungsi ribosom
Ribosom bertanggung jawab untuk memediasi proses sintesis protein dalam sel semua organisme, menjadi mesin biologis universal.
Ribosom – bersama dengan RNA transfer dan RNA pembawa pesan – berhasil memecahkan kode pesan DNA dan menafsirkannya ke dalam urutan asam amino yang akan membentuk semua protein dalam suatu organisme, dalam proses yang disebut translasi.
Dalam terang biologi, terjemahan kata mengacu pada perubahan “bahasa” dari triplet nukleotida menjadi asam amino.
Struktur ini merupakan bagian sentral dari translasi, di mana sebagian besar reaksi terjadi, seperti pembentukan ikatan peptida dan pelepasan protein baru.
Terjemahan protein
Translasi mRNA ke rantai polipeptida oleh ribosom. Sumber: sv: Användare: Elinnea / CC BY-SA (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/)
Proses pembentukan protein dimulai dengan penyatuan antara messenger RNA dan ribosom. Utusan itu berjalan melalui struktur ini pada ujung tertentu yang disebut “kodon inisiator rantai.”
Saat messenger RNA melewati ribosom, molekul protein terbentuk, karena ribosom mampu menafsirkan pesan yang dikodekan dalam messenger.
Pesan ini dikodekan dalam triplet nukleotida, dengan setiap tiga basa menunjukkan asam amino tertentu. Misalnya, jika messenger RNA membawa urutan: AUG AUU CUU UUG GCU, peptida yang terbentuk akan terdiri dari asam amino: metionin, isoleusin, leusin, leusin, dan alanin.
Contoh ini menunjukkan “degenerasi” kode genetik, karena lebih dari satu kodon – dalam hal ini CUU dan UUG – mengkode untuk jenis asam amino yang sama. Ketika ribosom mendeteksi kodon stop pada messenger RNA, translasi berakhir.
Ribosom memiliki situs A dan situs P. Situs P memegang peptidil-tRNA dan aminoasil-tRNA memasuki situs A.
Mentransfer RNA
RNA transfer bertanggung jawab untuk mengangkut asam amino ke ribosom dan memiliki urutan yang melengkapi triplet. Ada RNA transfer untuk masing-masing dari 20 asam amino yang membentuk protein.
Langkah-langkah kimia sintesis protein
Prosesnya dimulai dengan aktivasi setiap asam amino dengan pengikatan ATP dalam kompleks adenosin monofosfat, melepaskan fosfat berenergi tinggi.
Langkah sebelumnya menghasilkan asam amino dengan energi berlebih dan penyatuan terjadi dengan RNA transfernya masing-masing, untuk membentuk kompleks asam amino-tRNA. Di sini pelepasan adenosin monofosfat terjadi.
Di ribosom, RNA transfer bertemu dengan RNA pembawa pesan. Pada tahap ini urutan RNA transfer atau antikodon berhibridisasi dengan kodon atau triplet RNA messenger. Hal ini menyebabkan keselarasan asam amino dengan urutan yang tepat.
Enzim peptidil transferase bertanggung jawab untuk mengkatalisis pembentukan ikatan peptida yang bergabung dengan asam amino . Proses ini mengkonsumsi energi dalam jumlah besar, karena memerlukan pembentukan empat ikatan energi tinggi untuk setiap asam amino yang melekat pada rantai.
Reaksi menghilangkan radikal hidroksil pada akhir COOH dari asam amino dan menghilangkan hidrogen di NH 2 akhir dari asam amino lainnya. Daerah reaktif dari dua asam amino berkumpul dan menciptakan ikatan peptida.
Ribosom dan antibiotik
Karena sintesis protein merupakan peristiwa penting bagi bakteri, antibiotik tertentu menargetkan ribosom dan berbagai tahap proses translasi.
Misalnya, streptomisin mengikat subunit kecil untuk mengganggu proses translasi, menyebabkan kesalahan dalam pembacaan RNA messenger.
Antibiotik lain, seperti neomisin dan gentamisin, juga dapat menyebabkan kesalahan terjemahan, yang digabungkan ke subunit kecil.
Jenis-jenis Ribosom
Ribosom pada prokariota
Bakteri, seperti E. coli, memiliki lebih dari 15.000 ribosom (dalam proporsi ini hampir seperempat dari berat kering sel bakteri).
Ribosom pada bakteri memiliki diameter sekitar 18 nm dan terdiri dari 65% RNA ribosom dan hanya 35% protein dengan berbagai ukuran, antara 6.000 dan 75.000 kDa.
Subunit besar disebut 50S dan 30S kecil, yang bergabung untuk membentuk struktur 70S dengan massa molekul 2,5 × 10 6 kDa.
Subunit 30S berbentuk memanjang dan tidak simetris, sedangkan 50S lebih tebal dan lebih pendek.
Subunit kecil E. coli terdiri dari RNA ribosom 16S (1542 basa) dan 21 protein, dan subunit besar mengandung RNA ribosom 23S (2904 basa), 5S (1542 basa), dan 31 protein. Protein yang menyusunnya bersifat basa dan jumlahnya bervariasi sesuai dengan strukturnya.
Molekul RNA ribosom, bersama dengan protein, dikelompokkan bersama dalam struktur sekunder dengan cara yang mirip dengan jenis RNA lainnya.
Ribosom pada eukariota
Ribosom pada eukariota (80S) lebih besar, dengan kandungan RNA dan protein yang lebih tinggi. RNA lebih panjang dan disebut 18S dan 28S. Seperti pada prokariota, komposisi ribosom didominasi oleh RNA ribosom.
Dalam organisme ini, ribosom memiliki massa molekul 4,2 × 10 6 kDa dan didekomposisi menjadi 40S dan 60S subunit.
Subunit 40S mengandung molekul RNA tunggal, 18S (1874 basa), dan sekitar 33 protein. Demikian pula, subunit 60S berisi RNA 28S (4718 basa), 5.8S (160 basa) dan 5S (120 basa). Selain itu, itu terdiri dari protein dasar dan protein asam.
Ribosom di archaea
archaea adalah kelompok organisme mikroskopis yang menyerupai bakteri tetapi berbeda dalam banyak karakteristik yang merupakan domain yang terpisah. Mereka hidup di lingkungan yang beragam dan mampu menjajah lingkungan yang ekstrim.
Jenis ribosom yang ditemukan di archaea mirip dengan ribosom organisme eukariotik, meskipun mereka juga memiliki karakteristik tertentu dari ribosom bakteri.
Ini memiliki tiga jenis molekul RNA ribosom: 16S, 23S dan 5S, digabungkan dengan 50 atau 70 protein, tergantung pada spesies studi. Dalam hal ukuran, ribosom archaea lebih dekat dengan bakteri (70S dengan dua subunit 30S dan 50S) tetapi dalam hal struktur utama mereka lebih dekat dengan eukariota.
Karena archaea cenderung menghuni lingkungan dengan suhu tinggi dan konsentrasi garam tinggi, ribosom mereka sangat resisten.
Koefisien sedimentasi
S atau Svedbergs, mengacu pada koefisien sedimentasi partikel. Ini mengungkapkan hubungan antara kecepatan konstan sedimentasi dan percepatan yang diterapkan. Ukuran ini memiliki dimensi waktu.
Perhatikan bahwa Svedberg bukan aditif, karena memperhitungkan massa dan bentuk partikel. Untuk alasan ini, pada bakteri ribosom yang terdiri dari subunit 50S dan 30S tidak berjumlah 80S, demikian juga subunit 40S dan 60S tidak membentuk ribosom 90S.
Sintesis ribosom
Semua mesin seluler yang diperlukan untuk sintesis ribosom ditemukan di nukleolus , wilayah padat nukleus yang tidak dikelilingi oleh struktur membran.
Nukleolus adalah struktur variabel tergantung pada jenis sel: itu besar dan mencolok dalam sel dengan kebutuhan protein tinggi dan merupakan daerah yang hampir tak terlihat dalam sel yang mensintesis sedikit protein.
Pemrosesan RNA ribosom terjadi di daerah ini, di mana ia berpasangan dengan protein ribosom dan menimbulkan produk kondensasi granular, yang merupakan subunit belum matang yang membentuk ribosom fungsional.
Subunit diangkut di luar nukleus – melalui pori-pori nuklir – ke sitoplasma, di mana mereka dirakit menjadi ribosom matang yang dapat memulai sintesis protein.
Gen RNA ribosom
Pada manusia, gen yang mengkode RNA ribosom ditemukan pada lima pasang kromosom tertentu: 13, 14, 15, 21, dan 22. Karena sel membutuhkan ribosom dalam jumlah besar, gen tersebut diulang beberapa kali pada kromosom ini. .
Gen nukleolus mengkode RNA ribosom 5.8S, 18S, dan 28S dan ditranskripsi oleh RNA polimerase menjadi transkrip prekursor 45S. RNA ribosom 5S tidak disintesis dalam nukleolus.
Asal dan evolusi
Ribosom cararn pasti muncul pada masa LUCA, nenek moyang universal terakhir , mungkin di dunia hipotetis RNA. Diusulkan bahwa RNA transfer merupakan dasar evolusi ribosom.
Struktur ini dapat muncul sebagai kompleks dengan fungsi yang mereplikasi diri yang kemudian memperoleh fungsi untuk sintesis asam amino. Salah satu karakteristik RNA yang paling menonjol adalah kemampuannya untuk mengkatalisis replikasinya sendiri.
Referensi
- Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokimia. edisi ke-5. New York: WH Freeman. Bagian 29.3, Ribosom Adalah Partikel Ribonukleoprotein (70S) yang Terbuat dari Subunit Kecil (30S) dan Besar (50S). Tersedia di: ncbi.nlm.nih.gov
- Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Undangan Biologi . Ed. Medis Panamerika.
- Fox, GE (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , 2 (9), a003483.
- Hall, JE (2015). Guyton and Hall buku teks fisiologi medis e-Book . Ilmu Kesehatan Elsevier.
- Lewin, B. (1993). gen Volume 1. Kembalikan.
- Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler . Ed. Medis Panamerika.
- Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme translasi. Sel , 108 (4), 557-572.
- Tortora, GJ, Funke, BR, & Kasus, CL (2007). Pengantar mikrobiologi . Ed. Medis Panamerika.
- Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi , 4 (5), a011536.
