باغبان  باشی

ریبوزوم‌ها    (Ribosomes)

ریبوزومها ذرات بسیار کوچک و متراکمی با ابعاد 15 تا 25 نانومترند که عمدتا از 7 rRNA و تعدادی پروتئین ساخته شده‌اند. از نظر ساختمانی از دو زیرواحد کوچک و بزرگ تشکیل شده‌اند که هر دو زیرواحد در هستک ساخته شده‌اند و جهت شرکت در پروتئین‌سازی به سیتوپلاسم منتقل شده‌اند. این اندامک ها را ذرات پالاد نیز می نامند. برای اولین بار کلود در سال 1941، به کمک تکنیک  اولترا سانتریفوگاسیون افتراقی موفق به جدا سازی ذراتی کوچکتر و سبکتر از میتوکندریها شد که ذراتی به قطر 500 تا 2000 میکرون و سرشار از RNA  بودند که از خرد شدن قطعات شبکه آندوپلاسمی ضمن اولترا سانتریفوگاسیون ایجاد می‌شوند.

انواع  ریبوزومها

• ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی که در سیتوپلاسم یاخته‌های پروکاریوتی از نوع 70s  و در سیتوپلاسم یاخته های یوکاریوتی از نوع 80s یعنی بزرگتر و سنگین‌تر هستند.

• ریبوزومهای چسبنده به غشای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار که این حالت تنها در یاخته‌های یوکاریوتی که شبکه آندوپلاسمی دارند، دیده می‌شود.  در این یاخته‌ها نسبت ریبوزمهای آزاد سیتوپلاسمی به ریبوزمهای چسبیده به غشای شبکه بر حسب شرایط فیزیولوژیکی یاخته تغییر می‌کند و هر چه سنتز پروتئینهای ترشحی و  پروتئین های ساختمانی ویژه ای که در ساختمان غشای شبکه آندوپلاسمی، غشای کیسه‌های گلژی، لیزوزومها و پلاسمالم وجود دارند بیشتر باشد، نسبت ریبوزومهای چسبیده به غشای شبکه نیز بیشتر می‌شود. در سلول های  ترشح که آنزیمهای گوناگون را ترشح میکنند، تا 90 درصد ریبوزوم ها به شبکه آندو پلاسمی متصل هستند.  بر عکس در رتیکولوسیتها، بافتهای مریستمی گیاهان و یاخته‌های عصبی رویانی بیشتر ریبوزومها آزادند. در یاخته‌های هلا که نوعی یاخته سرطانی هستند تنها 15% ریبوزومها به غشای شبکه چسبیده‌اند.

• ریبوزومهای موجود در اندامکهای مثل ریبوزومهای میتوکندری و ریبوزومهای کلروپلاستی: این ریبوزومها نیز تنها در یاخته‌های یوکاریوتی وجود دارند. ضریب ته نشینی آنها بر حسب گونه یاخته‌ها متفاوت است و به هر حال سبکتر و کوچکتر از ریبوزومهای سیتوپلاسمی یاخته مربوط هستند. از نظر ساخت و کار، حساسیت به آنتی بیوتیکها و بیش از آن ابعادشان به ریبوزومهای پروکایوتی شبیه‌اند.

نحوه قرار گیری ریبوزومها

ریبوزومهای سیتوپلاسمی، اندامکی و ریبوزمها چسبنده به غشای آندوپلاسمی می‌توانند به حالت منفرد (مونوزوم) یا به حالت چند تایی (پلی زوم) باشند. مجموع حدود 5 تا 80 ریبوزوم را که به مولکولی از mRNA چسبیده‌اند، پلی زوم نامند.  ریبوزومها تنها وقتی که به حالت پلی زوم باشند، سنتز پروتئین دارند. گاهی در سیتوپلاسم پلی زومها حالت مارپیچی یا حلزونی به خود می‌گیرند فراوانی این نوع پلی زومها در یاخته را نشانه نوعی اختلال در فرآیند سنتز پروتئین می‌داند.

تعداد ریبوزومها در یک یاخته

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 پروکاریوت ها حدود 10000، در یوکاریوتها بین 100000 تا 10000000 و در اووسیتها بیش از ¹² 10 ریبوزوم وجود دارد.

عمر متوسط ریبوزومها

عمر متوسط ریبوزومها در حدود 6 ساعت است. بنابراین بازسازی پیوسته آنها ضرورت دارد. سرعت بازسازی در یاخته های مختلف 10 تا 100 ریبوزوم در ثانیه است.   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.

شکل ساختاری  ریبوزومها

ریبوزوم ها ازدو زیر واحد کوچک و بزرگ ساخته شده اند.  در باسیل کولی، بخش کوچک کشیده، خمیره و دارای قسمتی متراکم و پیچیده است. بخش کوچک در گودی سطح فوقانی بخش بزرگ قرار گرفته است. بخش کوچک در 3/1 طول خود دارای دندانه‌ای کوچک است و مقابل به دانه دارای قسمتی متراکم و پیچیده است. بخش کوچک در گودی سطح فوقانی بخش بزرگ قرار گرفته است و حدود 3/1 از حجم کل ریبوزوم را تشکیل می‌دهد. بخش بزرگ که 3/2 حجم کل ریبوزوم را شامل می‌شود دارای یک سطح گود و سه زایده است.

سطح مقعر جایگاه چسبیدن بخش کوچک ریبوزومی است. زواید بخش بزرگ انگشت مانند، کوتاه و در انتها مدورند. زایده میانی بزرگتر و زواید جانبی کوچکترند. بخش بزرگ ریبوزوم از نیم رخ حالتی شبیه صندلی را حتی با یک بخش پشتی و در جای دست دارد.

پروتئین سازی نقش اصلی ریبوزومها

پروتئینها از ماکرومولکولهای اساسی یاخته‌های هستند که بیش از نیمی از وزن خشک آنها را می‌سازند. در ساختار اندامکها و اجزای فعال یاخته‌ها یافت می‌شوند و در ساخت و کار آنها نقش بنیادی دارند. ماکرومولکهای پروتئینی از ترکیب اسیدهای آمینه با اتصالهای کووالانسی پپتیدی ایجاد می‌شوند. در بیوسنتز آنها از جمله ریبوزومها، RNA های پیامبر، RNA های ناقل و ... شرکت دارند. وقتی که ریبوزومها در سنتز پروتئینها فعال نیستند اغلب به صورت ذخیره‌ای از اجزای آزاد در سیتوپلاسم پراکنده‌اند.

بیوژنز ریبوزوم ها

ساخت یک ریبوزوم یوکاریوتی پدیده ای پیچیده است که بخش های مختلف یاخته در آن مشارکت دارند.  RNA های ریبوزومی از روی بخشی از DNA که دورن هستک قرار دارد، رونویسی می شوند.   پروتئین های ریبوزومی از روی RNA پیامبری ترجمه  می شوند که از روی بخش های دیگر DNA هسته ای رونویسی شده اند. در نهایت این پروتئین ها که در سیتوپلاسم ترجمه شده اند به هستک رفته و در ترکیب با rRNA ، زیر واحد های ریبوزومی را می ساند و این مجموعه دوباره به سیتوپلاسم برمی گردد.

تمام جانداران رونوشت های زیادی از ژن های rRNA دارند. این تکرار ها در یوکاریوت ها بسیار بیشتر است.

ribosome

A tiny organelle that is the site of protein synthesis (protein translation) in the living cell. Ribosomes are complex, bead-like structures composed of about 40% protein and 60% ribosomal RNA (rRNA). In eukaryotes, ribosomes are made of four strands of RNA and are often attached to the membranes of the endoplasmic reticulum to form rough ER. In prokaryotes, they are made of three strands of RNA and occur free in the cytoplasm.

Eukaryote ribosomes are produced and assembled in the nucleolus. Three of the four strands are produced there, but one is produced outside the nucleolus and transported inside to complete the ribosome assembly. Ribosomal proteins enter the nucleolus and combine with the four strands to create the two subunits that will make up the completed ribosome. The ribosome units leave the nucleus through the nuclear pores and unite once in the cytoplasm. Some ribosomes will remain free-floating in the cytoplasm, creating proteins for the cell's use. Others will attach to the endoplasmic reticulum and produce the proteins that will be "exported" from the cell.

Protein synthesis requires the assistance of two other RNA molecules. Messenger RNA (mRNA) provides instructions from the cellular DNA for building a specific protein. Transfer RNA (tRNA) brings the protein building blocks, amino acids, to the ribosome. Once the protein backbone amino acids are polymerized, the ribosome releases the protein and it is transported to the Golgi apparatus. There, the proteins are completed and released inside or outside the cell. For more details of the role played by ribosomes in protein synthesis, see protein translation.