Apa fungsi ribosom: Karakteristik, jenis, struktur

Ribosom adalah organel seluler yang paling banyak dan terlibat dalam sintesis protein. Mereka tidak dikelilingi oleh membran dan dibentuk oleh dua jenis subunit: besar dan kecil, biasanya subunit besar hampir dua kali lipat kecil..

Silsilah prokariotik memiliki 70S ribosom yang terdiri dari subunit 50S besar dan 30S kecil. Demikian juga, ribosom dari garis keturunan eukariotik terdiri dari subunit 60S besar dan subunit 40S kecil..

Ribosom dianalogikan dengan pabrik yang bergerak, mampu membaca RNA kurir, menerjemahkannya menjadi asam amino dan mengikatnya dengan 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 besar.

Pada tahun 1950, peneliti George Palade memvisualisasikan ribosom untuk pertama kalinya dan penemuan ini dianugerahi Hadiah Nobel dalam Fisiologi atau Kedokteran.

Karakteristik umum

Ribosom adalah komponen penting dari semua sel dan terkait dengan sintesis protein. Mereka sangat kecil dalam ukuran sehingga mereka hanya dapat divisualisasikan dalam cahaya mikroskop elektron.

Ribosom bebas dalam sitoplasma sel, berlabuh pada retikulum endoplasma kasar – ribosom memberikan tampilan “keriput” – dan dalam beberapa organel, seperti mitokondria dan kloroplas.

Ribosom yang melekat pada membran bertanggung jawab untuk sintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran plasma atau dikirim ke luar sel.

Ribosom bebas, yang tidak berpasangan dengan struktur apa pun di sitoplasma, mensintesis protein yang tujuannya adalah bagian dalam sel. Akhirnya, ribosom mitokondria mensintesis protein untuk penggunaan mitokondria.

Dengan cara yang sama, beberapa ribosom dapat bergabung dan membentuk “polyribosom”, membentuk rantai yang digabungkan ke RNA kurir, mensintesis protein yang sama, beberapa kali dan secara bersamaan

Semua terdiri dari dua subunit: satu disebut besar atau lebih besar dan yang lain kecil atau lebih kecil.

Beberapa penulis menganggap bahwa ribosom adalah organel non-membran, karena mereka tidak memiliki struktur lipid ini, meskipun peneliti lain tidak menganggapnya ribana organel itu sendiri..

Struktur

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 saling terkait satu sama lain.

Ribosom yang paling banyak dipelajari adalah eubacteria, archaea dan eukaryotes. Pada garis keturunan pertama, ribosom lebih sederhana dan lebih kecil. Ribosom eukariotik, di sisi lain, lebih kompleks dan lebih besar. Di archaea, ribosom lebih mirip dengan kedua kelompok dalam aspek tertentu.

Ribosom vertebrata dan angiospermae (tanaman berbunga) sangat kompleks.

Setiap subunit ribosom terdiri dari RNA ribosom dan berbagai 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 untuk sel dan ini dapat dilihat dalam urutannya, yang secara praktis tidak berubah selama evolusi, mencerminkan tekanan selektif tinggi terhadap perubahan apa pun..

Jenis

Ribosom dalam Prokariota

Bakteri, seperti E. coli, memiliki lebih dari 15.000 ribosom (dalam proporsi ini setara dengan 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 dari berbagai ukuran, antara 6.000 dan 75.000 kDa.

Subunit besar disebut 50S dan 30S kecil, yang bergabung membentuk struktur 70S dengan massa molekul 2,5 × 106 kDa.

Subunit 30S memanjang dan tidak simetris, sedangkan 50S lebih tebal dan lebih pendek.

Subunit kecil E. coli terdiri dari 16S RNA ribosom (1542 basis) dan 21 protein dan dalam subunit besar adalah 23S RNA ribosom (2904 basis), 5S (1542 basis) dan 31 protein. Protein yang menyusunnya adalah basa dan jumlahnya bervariasi sesuai dengan strukturnya.

Molekul RNA ribosom, bersama dengan protein, dikelompokkan dalam struktur sekunder yang serupa dengan jenis RNA lainnya..

Ribosom dalam Eukariota

Ribosom dalam 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 × 106 kDa dan itu dipecah menjadi subunit 40S dan 60S.

Subunit 40S mengandung molekul RNA tunggal, 18S (1874 basa) dan sekitar 33 protein. Demikian pula, subunit 60S berisi 28S RNA (4718 basis), 5.8S (160 basis) dan 5S (120 basis). Selain itu, terdiri dari protein dasar dan protein asam.

Ribosom di Arqueas

Archaea adalah kelompok organisme mikroskopis yang menyerupai bakteri, tetapi mereka berbeda dalam banyak karakteristik yang membentuk domain terpisah. Mereka hidup di lingkungan yang beragam dan mampu menjajah lingkungan yang ekstrem.

Jenis-jenis ribosom yang ditemukan di archaea mirip dengan ribosom dari organisme eukariotik, meskipun mereka juga memiliki karakteristik tertentu dari ribosom bakteri..

Ini memiliki tiga jenis molekul RNA ribosom: 16S, 23S dan 5S, ditambah dengan 50 atau 70 protein, tergantung pada spesies penelitian. Mengenai ukurannya, ribosom arkaea lebih dekat dengan bakteri (70S dengan dua subunit 30S dan 50S) tetapi dalam hal struktur primernya, mereka lebih dekat dengan eukariota..

Karena archaea biasanya menghuni lingkungan dengan suhu tinggi dan konsentrasi garam tinggi, ribosom mereka sangat tahan.

Koefisien sedimentasi

S atau Svedbergs, mengacu pada koefisien sedimentasi partikel. Mengungkapkan hubungan antara kecepatan sedimentasi konstan antara percepatan yang diterapkan. Ukuran ini memiliki dimensi waktu.

Perhatikan bahwa Svedberg bukan aditif, karena mereka memperhitungkan massa dan bentuk partikel. Untuk alasan ini, pada bakteri ribosom yang terdiri dari subunit 50S dan 30S tidak menambahkan 80S, juga subunit 40S dan 60S tidak membentuk ribosom 90S.

Fungsi

Ribosom bertanggung jawab untuk memediasi proses sintesis protein dalam sel-sel semua organisme, menjadi mesin biologis universal.

Ribosom – bersama dengan RNA transfer dan RNA kurir – berhasil memecahkan kode pesan DNA dan menafsirkannya dalam urutan asam amino yang membentuk semua protein dari suatu organisme, dalam proses yang disebut terjemahan.

Dalam terang biologi, kata terjemahan mengacu pada perubahan “bahasa” dari kembar tiga nukleotida menjadi asam amino.

Struktur-struktur ini adalah bagian utama dari terjemahan, di mana sebagian besar reaksi terjadi, seperti pembentukan ikatan peptida dan pelepasan protein baru..

Terjemahan protein

Proses pembentukan protein dimulai dengan pengikatan antara RNA messenger dan ribosom. Utusan bergerak melalui struktur ini pada ujung tertentu yang disebut “rantai start kodon”.

Ketika RNA kurir melewati ribosom, molekul protein terbentuk, karena ribosom mampu menafsirkan pesan yang disandikan dalam kurir.

Pesan ini dikodekan dalam kembar tiga nukleotida, di mana setiap tiga basa menunjukkan asam amino tertentu. Sebagai contoh, jika messenger RNA membawa urutan: AUG AUU CUU UUG GCU, peptida yang terbentuk 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 – mengkodekan jenis asam amino yang sama. Ketika ribosom mendeteksi kodon stop di RNA messenger, terjemahan berakhir.

Ribosom memiliki situs A. dan situs P. Situs P. mengikat peptidyl-tRNA dan di situs A itu memasuki aminoasil-tRNA..

Transfer RNA

RNA transfer bertanggung jawab untuk mengangkut asam amino ke ribosom dan memiliki urutan yang saling melengkapi dengan triplet. Ada RNA transfer untuk masing-masing dari 20 asam amino yang membentuk protein.

Langkah-langkah kimia sintesis protein

Proses dimulai dengan aktivasi masing-masing asam amino dengan ATP mengikat dalam kompleks adenosin monofosfat, melepaskan fosfat berenergi tinggi.

Langkah sebelumnya menghasilkan asam amino dengan energi berlebih dan terjadi pengikatan dengan RNA transfer masing-masing, untuk membentuk kompleks asam amino-tRNA. Pelepasan adenosin monofosfat terjadi di sini.

Dalam ribosom, RNA transfer menemukan RNA messenger. Pada langkah ini urutan transfer atau antikodon RNA berhibridisasi dengan kodon atau triplet RNA messenger. Ini mengarah pada penyelarasan asam amino dengan urutan yang tepat.

Enzim peptidyl transferase bertanggung jawab untuk mengkatalisasi pembentukan ikatan peptida yang mengikat asam amino. Proses ini mengkonsumsi energi dalam jumlah besar, karena membutuhkan pembentukan empat ikatan energi tinggi untuk setiap asam amino yang berikatan dengan rantai..

Reaksi menghilangkan radikal hidroksil pada ujung COOH dari asam amino dan menghilangkan hidrogen pada ujung NH2 dari asam amino lainnya. Daerah reaktif dari dua asam amino mengikat dan menciptakan ikatan peptida.

Ribosom dan antibiotik

Karena sintesis protein merupakan peristiwa yang sangat diperlukan bagi bakteri, antibiotik tertentu menargetkan ribosom dan berbagai tahapan proses penerjemahan.

Misalnya, streptomisin berikatan dengan subunit kecil untuk mengganggu proses penerjemahan, menyebabkan kesalahan dalam membaca messenger RNA.

Antibiotik lain seperti neomisin dan gentamisin juga dapat menyebabkan kesalahan penerjemahan, digabungkan ke subunit kecil.

Sintesis ribosom

Semua mesin seluler yang diperlukan untuk sintesis ribosom ditemukan dalam nukleolus, daerah padat dari 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 area yang hampir tak terlihat dalam sel yang mensintesis sejumlah kecil protein.

Pemrosesan RNA ribosom terjadi di daerah ini, di mana digabungkan dengan protein ribosom dan menimbulkan produk kondensasi granular, yang merupakan subunit imatur yang membentuk fungsional ribosom.

Subunit diangkut di luar nukleus – melalui pori-pori nuklir – ke sitoplasma, di mana mereka berkumpul menjadi ribosom dewasa yang dapat memulai sintesis protein.

Gen RNA ribosom

Pada manusia, gen yang mengkode RNA ribosom ditemukan dalam lima pasang kromosom spesifik: 13, 14, 15, 21 dan 22. Karena sel membutuhkan sejumlah besar ribosom, gen diulang beberapa kali dalam kromosom ini..

Gen nukleolus mengkode RNA ribosomal 5.8S, 18S dan 28S dan ditranskripsi oleh RNA polimerase dalam transkrip prekursor 45S. RNA ribosomal 5S tidak disintesis dalam nukleolus.

Asal dan evolusi

Ribosom modern pasti muncul pada zaman LUCA, leluhur bersama universal terakhir (singkatan dalam bahasa Inggris leluhur bersama universal terakhir), mungkin di dunia hipotetis RNA. Diusulkan bahwa RNA transfer adalah dasar untuk evolusi ribosom.

Struktur ini dapat muncul sebagai suatu kompleks dengan fungsi-fungsi yang dapat bereplikasi sendiri yang kemudian memperoleh fungsi-fungsi untuk sintesis asam amino. Salah satu karakteristik RNA yang paling menonjol adalah kemampuannya untuk mengkatalisasi replikasinya sendiri.

Loading...