リボソームの特徴、種類、構造、機能



の リボソーム それらは最も豊富な細胞小器官であり、そしてタンパク質の合成に関与している。それらは膜に囲まれておらず、そして２つのタイプのサブユニットによって形成されている：大および小、一般に大サブユニットは概して小の２倍である。.

原核生物系統は、大きな５０Ｓサブユニットと小さな３０Ｓからなる７０Ｓリボソームを有する。同様に、真核生物系統のリボソームは、大きな60Sサブユニットと小さな40Sサブユニットからなる。.

リボソームは動いている工場に類似しており、メッセンジャーRNAを読み、それをアミノ酸に翻訳し、そしてそれらをペプチド結合によって結合することができる.

リボソームはバクテリアの全タンパク質のほぼ10％、全RNA量の80％以上に相当します。真核生物の場合、それらは他のタンパク質に関してそれほど豊富ではないが、それらの数はもっと多い。.

1950年に、研究者ジョージパレードは初めてリボソームを視覚化しました、そして、この発見はノーベル生理学・医学賞を受賞しました.

索引

  • 1一般的な特徴
  • 2つの構造
  • 3種類
    • 3.1原核生物のリボソーム
    • 3.2真核生物のリボソーム
    • 3.3 Arqueasのリボソーム
    • 3.4沈降係数
  • 4つの機能
    • 4.1タンパク質の翻訳
    • 4.2トランスファーRNA
    • 4.3タンパク質合成の化学工程
    • 4.4リボソームと抗生物質
  • 5リボソームの合成
    • 5.1リボソームRNA遺伝子
  • 6起源と進化
  • 7参考文献

一般的な特徴

リボソームは全ての細胞の必須成分であり、そしてタンパク質合成に関連している。それらはサイズが非常に小さいので、それらは電子顕微鏡の光でのみ可視化することができます.

リボソームは細胞の細胞質中に遊離しており、粗い小胞体に固定されている - リボソームはその「しわのある」外観を与える - そしてミトコンドリアおよび葉緑体のようないくつかの細胞小器官においては.

膜に結合したリボソームは、原形質膜に挿入されるか細胞の外部に送られるタンパク質の合成を担います。.

細胞質内のどの構造とも結合していない遊離のリボソームは、目的地が細胞の内部にあるタンパク質を合成する。最後に、ミトコンドリアのリボソームはミトコンドリア使用のためのタンパク質を合成する.

同様に、いくつかのリボソームが結合して「ポリリボソーム」を形成し、メッセンジャーRNAに結合した鎖を形成し、同じタンパク質を複数回そして同時に合成することができる。

すべてが2つ以上のサブユニットで構成されています。1つはラージ以上と呼ばれ、もう1つはスモール以下と呼ばれる.

他の研究者らはそれら自身を細胞小器官とは考えていないが、それらはこれらの脂質構造を欠いているので、リボソームは非膜性細胞小器官であると考える著者もいる。.

構造

リボソームは小さな細胞構造（生物のグループに応じて29〜32 nm）で、丸くて密集しており、リボソームRNAとタンパク質分子で構成されています。.

最も研究されているリボソームは真正細菌、古細菌および真核生物のものである。第一系統では、リボソームはより単純でより小さい。一方、真核生物のリボソームはより複雑で大型です。古細菌では、リボソームはある面では両方のグループにより似ています.

脊椎動物および被子植物（開花植物）のリボソームは特に複雑である。.

各リボソームサブユニットは、主にリボソームRNAおよび多種多様なタンパク質からなる。大サブユニットは、リボソームＲＮＡに加えて、小さなＲＮＡ分子からなることができる。.

タンパク質は、順序に従って、特定の領域でリボソームRNAに結合している。リボゾーム内では、触媒ゾーンなど、いくつかの活性部位を区別することができます。.

リボソームRNAは細胞にとって非常に重要であり、これはその配列において見ることができ、これはいかなる変化に対する高い選択圧も反映して、進化の間に実質的に変わらなかった。.

タイプ

原核生物のリボソーム

バクテリア、 大腸菌, 15,000以上のリボソームを持っています（割合でこれは細菌細胞の乾燥重量のほぼ4分の1に相当します）.

細菌中のリボソームは約18 nmの直径を有し、65％のリボソームRNAおよび6,000〜75,000 kDaの間の様々なサイズのたった35％のタンパク質からなる。.

大サブユニットは50Sと小30Sと呼ばれ、分子量2.5×10の70S構造を形成します。6 kDa.

３０Ｓサブユニットは細長く、対称的ではないが、５０Ｓはより厚くそしてより短い。.

の小サブユニット 大腸菌 それは１６ＳリボソームＲＮＡ（１５４２塩基）および２１タンパク質から構成され、そして大きなサブユニットには２３ＳリボソームＲＮＡ（２９０４塩基）、５Ｓ（１５４２塩基）および３１タンパク質がある。それらを構成するタンパク質は塩基性であり、その数は構造によって異なります.

リボソームRNA分子は、タンパク質とともに、他の種類のRNAと同様に二次構造に分類されます。.

真核生物のリボソーム

真核生物（80S）のリボソームはより大きく、より高いRNAおよびタンパク質含有量を伴う。 ＲＮＡはより長くそして１８Ｓおよび２８Ｓと呼ばれる。原核生物と同様に、リボソームの組成はリボソームRNAによって支配されている.

これらの生物では、リボソームは4.2×10の分子量を有する。6 kDaとそれは40Sと60Sサブユニットに分解されます.

４０Ｓサブユニットは単一のＲＮＡ分子、１８Ｓ（１８７４塩基）および約３３個のタンパク質を含む。同様に、６０Ｓサブユニットは２８Ｓ ＲＮＡ（４７１８塩基）、５．８Ｓ（１６０塩基）および５Ｓ（１２０塩基）を含む。さらに、それは塩基性タンパク質と酸性タンパク質で構成されています.

Arqueasのリボソーム

古細菌は細菌に似た一群の微視的生物ですが、それらは別々のドメインを構成する非常に多くの特徴が異なります。彼らは多様な環境に住んでおり、極端な環境に植民地化することができます.

古細菌に見られるリボソームの種類は真核生物のリボソームに似ていますが、バクテリアリボソームの特徴も持っています。.

それは、研究の種類に応じて、50または70のタンパク質に結合した、3種類のリボソームRNA分子、16S、23Sおよび5Sを有する。大きさに関しては、古細菌のリボソームは細菌のものに近い（2つのサブユニット30Sおよび50Sを有する70S）が、それらの一次構造の点でそれらは真核生物に近い。.

古細菌は通常、高温および高塩濃度の環境に生息するので、それらのリボソームは非常に耐性がある。.

沈降係数

ＳまたはＳｖｅｄｂｅｒｇｓは、粒子の沈降係数を指す。加えられた加速度の間の一定の沈降速度の間の関係を表します。このメジャーには時間ディメンションがあります.

Svedbergsは添加物ではないことに注意してください、なぜならそれらは粒子の質量と形を考慮に入れるからです。このため、細菌では50Sと30Sのサブユニットからなるリボソームは80Sを付加せず、40Sと60Sのサブユニットも90Sリボソームを形成しない.

機能

リボソームは、あらゆる生物の細胞におけるタンパク質合成の過程を仲介し、普遍的な生物学的機構である.

リボソームは、トランスファーRNAおよびメッセンジャーRNAとともに、翻訳と呼ばれるプロセスで、DNAメッセージを解読し、それを生物のすべてのタンパク質を形成する一連のアミノ酸に解釈します。.

生物学に照らして、翻訳という言葉はヌクレオチドトリプレットからアミノ酸への「言語」の変更を意味します。.

これらの構造は、ペプチド結合の形成や新しいタンパク質の放出など、ほとんどの反応が起こる翻訳の中心部分です。.

タンパク質の翻訳

タンパク質形成の過程は、メッセンジャーＲＮＡとリボソームとの間の結合から始まる。メッセンジャーは「連鎖開始コドン」と呼ばれる特定の末端でこの構造を通って移動する.

メッセンジャーＲＮＡがリボソームを通過すると、リボソームはメッセンジャー中にコードされたメッセージを解釈することができるので、タンパク質分子が形成される。.

このメッセージは、3塩基ごとに特定のアミノ酸を示すヌクレオチドのトリプレットでエンコードされています。例えば、メッセンジャーＲＮＡが配列：ＡＵＧ ＡＵＵ ＣＵＵ ＵＵＧ ＧＣＵを有する場合、形成されるペプチドはアミノ酸：メチオニン、イソロイシン、ロイシン、ロイシン、およびアラニンからなる。.

この例では、複数のコドン（この場合はCUUとUUG）が同じ種類のアミノ酸をコードしているため、遺伝暗号の「縮退」を示しています。リボソームがメッセンジャーＲＮＡ中の終止コドンを検出すると、翻訳は終了する。.

リボソームにはAサイトとPサイトがあり、Pサイトはペプチジル-tRNAと結合し、Aサイトではアミノアシル-tRNAに入ります。.

トランスファーRNA

トランスファーＲＮＡは、アミノ酸をリボソームに輸送することを担い、そしてトリプレットに相補的な配列を有する。タンパク質を構成する20個のアミノ酸それぞれにトランスファーRNAがあります.

タンパク質合成の化学工程

このプロセスは、アデノシン一リン酸の複合体におけるATP結合による各アミノ酸の活性化から始まり、高エネルギーリン酸を放出する。.

前の工程は、過剰なエネルギーを有するアミノ酸をもたらし、そしてそのそれぞれのトランスファーＲＮＡと結合が起こり、アミノ酸−ｔＲＮＡ複合体を形成する。アデノシン一リン酸放出はここで起こる.

リボソームにおいて、トランスファーＲＮＡはメッセンジャーＲＮＡを見出す。この工程において、転移ＲＮＡまたはアンチコドンＲＮＡの配列はメッセンジャーＲＮＡのコドンまたはトリプレットとハイブリダイズする。これはアミノ酸とその適切な配列とのアラインメントを導く。.

酵素ペプチジルトランスフェラーゼは、アミノ酸に結合するペプチド結合の形成を触媒することに関与している。このプロセスでは、鎖に結合するアミノ酸ごとに4つの高エネルギー結合を形成する必要があるため、大量のエネルギーが消費されます。.

反応はアミノ酸のCOOH末端でヒドロキシルラジカルを除去し、NH末端で水素を除去する2 他のアミノ酸の。 2つのアミノ酸の反応性領域が結合してペプチド結合を形成します.

リボソームと抗生物質

タンパク質合成は細菌にとって不可欠なイベントであるため、特定の抗生物質がリボソームおよび翻訳プロセスのさまざまな段階をターゲットにしています.

例えば、ストレプトマイシンはスモールサブユニットに結合して翻訳プロセスを妨害し、メッセンジャーRNAの読み取りエラーを引き起こします。.

ネオマイシンやゲンタマイシンなどの他の抗生物質も翻訳エラーを引き起こし、小サブユニットとカップリングします。.

リボソームの合成

リボソームの合成に必要な全ての細胞機構は、膜構造に囲まれていない核の密集領域である核小体に見出される。.

核小体は細胞型に依存して可変構造であり、それはタンパク質要求量が高い細胞において大きくかつ目立ち、そして少量のタンパク質を合成する細胞においてはほとんど知覚できない領域である。.

リボソームRNAのプロセシングは、リボソームタンパク質と結合して機能的リボソームを形成した未成熟サブユニットである粒状縮合生成物を生じるこの領域で起こる。.

サブユニットは、核の外側を通って - 核の穴を通って - 細胞質に輸送され、そこでタンパク質合成を開始することができる成熟リボソームに組み立てられる。.

リボソームRNAの遺伝子

ヒトでは、リボソームＲＮＡをコードする遺伝子は５対の特定の染色体：１３、１４、１５、２１および２２に見出される。細胞は大量のリボソームを必要とするので、これらの染色体において遺伝子は数回繰り返される。.

核小体遺伝子はリボソームRNA 5.8 S、18 Sおよび28 Sをコードし、45 Sの前駆体転写物においてRNAポリメラーゼによって転写される。 5SリボソームRNAは核小体で合成されない.

起源と進化

現代のリボソームはLUCAの時代に現れたにちがいありません。 最後の普遍的な共通の祖先）、おそらくRNAの仮説の世界で。トランスファーRNAがリボソームの進化にとって基本的であることが提案されている。.

この構造は、その後にアミノ酸合成のための機能を獲得した自己複製機能を有する複合体として出現する可能性がある。 RNAの最も顕著な特徴の1つはそれ自身の複製を触媒する能力です.

参考文献

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