Rybosomy – funkcje, rodzaje, budowa, tworzenie

Rybosomy to specjalne organelle uczestniczące w produkcji białek w organizmie, w procesie translacji. Są miejscem biosyntezy peptydów i białek. Rybosomy występują u wszystkich organizmów żywych, zarówno wśród bakterii, pierwotniaków, grzybów, roślin, jak i zwierząt. Posiada je każda komórka. Ich zawartość zależy od jej aktywności metabolicznej. Zespół rybosomów połączonych nicią matrycową (mRNA) stanowi polirybosom zwany inaczej polisomem.

Rybosomy są zbudowane z kwasu RNA i białek. Obecność kwasu nukleinowego rRNA gwarantuje aktywność, zaś białka wydajność pracy. Każde białko i RNA budujące rybosom, jak i białka odpowiedzialne za biogenezę rybosomu są kluczowe dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. Oznacza to, że każdy defekt prowadzi do zaburzeń w obrębie komórki.

Rybosom odkrył George Emil Palade w latach 50. XX wieku. Za swoje dokonanie naukowe - wraz z dwoma innymi badaczami struktur komórkowych - w roku 1974 roku otrzymał Nagrodę Nobla. Z kolei jego następcy: Ramakrishnan, Steitz i Jonath, zajmujący się szczegółowym badaniem i eksperymentami wyjaśniającymi funkcje i cechy rybosomów, otrzymali nagrodę Nobla w 2009 roku.

Mówi się, że rybosom to skomplikowana maszyna molekularna służąca do produkcji białek. Co to znaczy? Rybosom rozszyfrowuje informację genetyczną zawartą w mRNA i przekłada ją na białko w procesie translacji.

Translacja (łac. translatio, tłumaczenie) to proces syntezy łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA. Odbywa się w cytoplazmie lub na błonach siateczki śródplazmatycznej szorstkiej. Proces ten jest katalizowany przez rybosom obejmujący podjednostkami przesuwającą się nić mRNA. Podczas translacji dochodzi do połączenia się aminokwasów w łańcuchy polipeptydowe. Podjednostki rybosomu są ze sobą połączone tylko podczas translacji. Translacja na jednej cząsteczce mRNA może być prowadzona przez wiele rybosomów równocześnie.

Wyróżnia się dwa rodzaje rybosomów. To rybosomy typu eukariotycznego i rybosomy typu prokariotycznego.

Co interesujące rybosomy prokationtów i eukariontów nie różnią się w znacznym stopniu. Rybosom prokariotyczny składa się z dwóch podjednostek: dużej o stałej sedymentacji 50S i małej – 30S, które po asocjacji tworzą rybosom 70S. Rybosomy eukariotyczne, czyli 80S są większe od prokariotycznych i składają się z podjednostek 60S i 40S. Rybosom eukariontów posiada dodatkową cząsteczkę rRNA oraz około 25 dodatkowych białek.

Rybosomy organizmów jednokomórkowych są o wiele bardziej wrażliwe na toksyny i agresywne bakterie niż rybosomy organizmów wielokomórkowych, czyli zwierząt i roślin.

Rybosomy są bardzo małe i widoczne tylko pod mikroskopem elektronowym. Pojedynczy rybosom składa się z dwóch dopasowanych do siebie podjednostek: dużej i małej, które są zbudowane z białek i rRNA. Rybosomy małe występują w organizmach prokariotycznych oraz w eukariotycznych plastydach i mitochondriach. Nie są związane z błonami plazmatycznymi i występują jako zawieszone w cytoplazmie struktury. Ich masa wynosi średnio 2,5 x106 Da. Z kolei rybosomy dużewystępują w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Najczęściej są związane z błonami retikulum endoplazmatycznego szorstkiego. Rzadko występują w cytoplazmie jako wolne organelle. Ich masa wynosi około 4,8 x 106 Da. Podjednostki różnią się współczynnikiem sedymentacji (określa szybkość opadania cząsteczek w roztworze podczas wirowania. Jest wyrażany w Svedbergach (S)). Funkcję katalityczną pełnią enzymy (rybozymy) zawarte w dużej podjednostce rybosomu.

U organizmów prokariotycznych rybosomy tworzą się w wyniku prostego gromadzenia się poszczególnych komponentów w cytoplazmie. W przypadku typu eukariotycznego synteza rybosomów jest procesem bardziej skomplikowanym. Zachodzi w jąderku, gdzie rRNA łączy się z odpowiednimi białkami.

W wyniku powyższych procesów tworzą się kompleksy rRNA-białko(podjednostki pierwotne). Zanim znajdą się w cytoplazmie, są poddawane kilkustopniowej procedurze dojrzewania. Po jej przejściu zmierzają do cytoplazmy jako gotowe podjednostki. Na tym etapie łączą się ze sobą i tworzą kompletny rybosom.