من اكتشف هيكل ريبوسوم؟

المحتوى

• TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)
• وصف الريبوسومات
• انتشار الريبوسومات
• ريبوسوم هي مصانع البروتين
• من اكتشف الريبوسومات؟
• اكتشاف هيكل الريبوسوم
• ما هو الريبوزيم؟
• تصنيف الريبوسومات بواسطة قيم سفيدبرغ
• أهمية هيكل الريبوسوم

الريبوسومات معروفة باسم صناع البروتين في جميع الخلايا. تتحكم البروتينات وتبني الحياة.

لذلك ، الريبوسومات ضرورية للحياة. على الرغم من اكتشافهم في خمسينيات القرن العشرين ، فقد استغرق الأمر عدة عقود قبل أن يوضح العلماء حقًا بنية الريبوسومات.

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم يقرأ)

تم اكتشاف الريبوسومات ، المعروفة باسم مصانع البروتين في جميع الخلايا ، لأول مرة بواسطة جورج إ. بالادي. ومع ذلك ، تم تحديد هيكل الريبوسومات في وقت لاحق من قبل آدا يونات ، توماس أ. ستيتز وفينكاترامان راماكريشنان.

وصف الريبوسومات

الريبوسومات تحصل على اسمها من "الريبو" من حمض الريبونوكلي (RNA) و "سوما" ، وهي كلمة لاتينية تعني "الجسم".

يعرّف العلماء الريبوسومات بأنها بنية موجودة في الخلايا ، وهي واحدة من عدة مجموعات فرعية خلوية أصغر تسمى العضيات. الريبوسومات لها وحدتان فرعيتان ، واحدة كبيرة وواحدة صغيرة. النواة تصنع هذه الوحدات الفرعية ، التي تقفل بعضها البعض. الريبوسوم الحمض النووي الريبي والبروتينات (riboproteins) تشكل الريبوسوم.

تطفو بعض الريبوسومات بين السيتوبلازم في الخلية ، في حين يعلق البعض الآخر على الشبكة الإندوبلازمية (ER). تسمى الشبكة الإندوبلازمية المرصعة بالريبوسومات الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER)؛ ال الشبكة الإندوبلازمية الملساء (SER) لا يحتوي على ريبوسومات متصلة.

انتشار الريبوسومات

اعتمادًا على الكائن الحي ، يمكن أن تحتوي الخلية على عدة آلاف أو حتى ملايين الريبوسومات. توجد الريبوسومات في كل من الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة. يمكن العثور عليها أيضًا في البكتيريا والميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. الريبوسومات أكثر انتشارًا في الخلايا التي تتطلب تخليق البروتين الثابت ، مثل خلايا المخ أو البنكرياس.

بعض الريبوسومات يمكن أن تكون ضخمة جدا. في حقيقيات النوى ، يمكن أن تحتوي على 80 بروتينًا وتتكون من عدة ملايين من الذرات. يشغل جزء الحمض النووي الريبي (RNA) الخاص به الكتلة أكثر من جزء البروتين.

ريبوسوم هي مصانع البروتين

الريبوسومات تأخذ الكودونات، والتي هي سلسلة من ثلاثة النيوكليوتيدات ، من رسول الحمض النووي الريبي (مرنا). يخدم الكودون كقالب من الحمض النووي للخلية لإنتاج بروتين معين. ثم يقوم الريبوسوم بترجمة الكودونات وتطابقها مع الأحماض الأمينية نقل الحمض النووي الريبي (الحمض الريبي النووي النقال). هذا هو المعروف باسم ترجمة.

يحتوي الريبوسوم على ثلاثة مواقع ربط الحمض الريبي النووي النقال: أمينوأسيل موقع الربط (موقع) لربط الأحماض الأمينية ، أ ببتيديل موقع (ف الموقع) و خروج موقع (موقع E).

بعد هذه العملية ، يعتمد الأحماض الأمينية المترجمة على سلسلة بروتينية تسمى a ببتيدحتى يكمل الريبوسومات عملهم لصنع البروتين. بمجرد إطلاق البيبتيد في السيتوبلازم ، يصبح البروتين الوظيفي. هذه العملية هي السبب وراء تعريف الريبوسومات في كثير من الأحيان بأنها مصانع البروتين. وتسمى المراحل الثلاث لإنتاج البروتين البدء والاستطالة والترجمة.

هذه الريبوسومات الشبيهة بالآلات تعمل بسرعة ، حيث تجاور 200 من الأحماض الأمينية في الدقيقة في بعض الحالات ؛ بدائيات النوى يمكن أن تضيف 20 من الأحماض الأمينية في الثانية. البروتينات المعقدة تستغرق بضع ساعات لتجميعها. تصنع الريبوسومات معظم البروتينات الموجودة في خلايا الثدييات والتي يبلغ عددها حوالي 10 مليارات.

قد تخضع البروتينات المكتملة بدورها لمزيد من التغييرات أو للطي ؛ هذا يسمي تعديل آخر ترجمة. في حقيقيات النوى جهاز جولجي يكمل البروتين قبل إطلاقه. بمجرد الانتهاء من عمل الريبوسومات ، يتم إعادة تدوير وحداتها الفرعية أو تفكيكها.

من اكتشف الريبوسومات؟

اكتشف جورج إ. بالاد ريبوسوم لأول مرة في عام 1955. وصفها ريبوزوم بالاد وصفها بأنها جزيئات السيتوبلازم المرتبطة بغشاء الشبكة الإندوبلازمية. وجد باليد وغيره من الباحثين وظيفة الريبوسومات ، والتي كانت تخليق البروتين.

وكان فرانسيس كريك على المضي قدما لتشكيل العقيدة المركزية للبيولوجيا، والتي لخصت عملية بناء الحياة حيث أن "الحمض النووي يجعل الحمض النووي الريبي يصنع البروتين".

في حين تم تحديد الشكل العام باستخدام صور المجهر الإلكتروني ، فقد استغرق الأمر عدة عقود أخرى لتحديد التركيب الفعلي للريبوسومات. ويرجع ذلك في جزء كبير منه إلى الحجم الهائل نسبيا للريبوسومات ، مما حال دون تحليل تركيبها في شكل بلوري.

اكتشاف هيكل الريبوسوم

بينما اكتشف باليد الريبوسوم ، حدد علماء آخرون تركيبته. اكتشف ثلاثة علماء منفصلين هيكل الريبوسومات: أدا إي يوناث ، فينكاترامان راماكريشنان وتوماس أ. حصل هؤلاء العلماء الثلاثة على جائزة نوبل في الكيمياء عام 2009.

حدث اكتشاف هيكل الريبوسوم ثلاثي الأبعاد في عام 2000. فتح Yonath ، ولد في عام 1939 ، الباب لهذا الوحي. بدأ عملها الأولي في هذا المشروع في الثمانينيات. استخدمت الميكروبات من الينابيع الحارة لعزل ريبوسوماتها ، بسبب طبيعتها القوية في بيئة قاسية. كانت قادرة على بلورة الريبوسومات بحيث يمكن تحليلها عن طريق البلورات بالأشعة السينية.

وأدى ذلك إلى نمط من النقاط على كاشف بحيث يمكن الكشف عن مواقع ذرات الريبوسوم. أنتجت يوناث في نهاية المطاف بلورات عالية الجودة باستخدام البلورة بالتبريد ، مما يعني أن بلورات الريبوسوم تم تجميدها للمساعدة في منعها من الانهيار.

ثم حاول العلماء توضيح "زاوية الطور" لأنماط النقاط. مع تحسن التكنولوجيا ، أدت التحسينات في الإجراء إلى التفاصيل على مستوى ذرة واحدة. كان شتايتز ، المولود عام 1940 ، قادراً على اكتشاف خطوات التفاعل التي تنطوي عليها الذرات ، عند توصيل الأحماض الأمينية. وجد معلومات المرحلة لوحدة الريبوسوم الأكبر في عام 1998.

أما راماكريشان ، المولود عام 1952 ، فقد عمل بدوره على حل مرحلة حيود الأشعة السينية للحصول على خريطة جزيئية جيدة. وجد معلومات المرحلة لوحدة الريبوسوم الأصغر.

اليوم ، أدت التطورات الإضافية في علم بلورات الريبوسوم الكامل إلى تحسين دقة الهياكل المعقدة للريبوسوم. في عام 2010 ، نجح العلماء في بلورة الريبوسومات حقيقية النواة في الثمانينات الخبايا وتمكنت من تعيين بنية الأشعة السينية الخاصة بها ("80S" هو نوع من التصنيف يسمى قيمة Svedberg ؛ المزيد حول هذا قريباً). وهذا بدوره أدى إلى مزيد من المعلومات حول تخليق البروتين وتنظيمه.

أثبتت الريبوسومات للكائنات الأصغر حتى الآن أنها أسهل طريقة في العمل لتحديد بنية الريبوسوم. وذلك لأن الريبوسومات نفسها أصغر وأقل تعقيدًا. هناك حاجة إلى مزيد من البحث للمساعدة في تحديد هياكل الريبوسومات للكائنات العليا ، مثل تلك الموجودة في البشر. ويأمل العلماء أيضًا في معرفة المزيد عن التركيب الريبوسومي لمسببات الأمراض ، للمساعدة في مكافحة المرض.

ما هو الريبوزيم؟

المصطلح إنزيم الحمض النووي الريبوزي يشير إلى أكبر من اثنين من وحدات فرعية من الريبوسوم. يعمل الريبوزيم كإنزيم ، ومن هنا اسمه. إنه بمثابة عامل مساعد في تجميع البروتين.

تصنيف الريبوسومات بواسطة قيم سفيدبرغ

تصف قيم Svedberg (S) معدل الترسيب في أجهزة الطرد المركزي. كثيرا ما يصف العلماء الوحدات الريبوسومية باستخدام قيم سفيدبرغ. على سبيل المثال ، تمتلك بدائيات النوى 70 ريبوسومات تتكون من وحدة واحدة مع 50S وواحدة من 30S.

هذه لا تضيف ما يصل لأن معدل الترسيب له علاقة بالحجم والشكل أكثر من الوزن الجزيئي. خلايا حقيقية النواة ، من ناحية أخرى ، تحتوي على ريبوسومات 80S.

أهمية هيكل الريبوسوم

الريبوسومات ضرورية لجميع أشكال الحياة ، لأنها تصنع البروتينات التي تضمن الحياة وكتل البناء. بعض البروتينات الأساسية للحياة البشرية تشمل الهيموغلوبين في خلايا الدم الحمراء والأنسولين والأجسام المضادة ، من بين أشياء أخرى كثيرة.

بمجرد أن كشف الباحثون عن هيكل الريبوسومات ، فتح الباب أمام إمكانيات جديدة للاستكشاف. أحد طرق الاستكشاف هذه هي الأدوية المضادة للمضادات الحيوية الجديدة. على سبيل المثال ، قد توقف الأدوية الجديدة المرض عن طريق استهداف مكونات هيكلية معينة من ريبوسومات البكتيريا.

بفضل بنية الريبوسومات التي اكتشفها يوناث وستيتز وراماكريشنان ، يعرف الباحثون الآن مواقع دقيقة بين الأحماض الأمينية والمواقع التي تترك فيها البروتينات الريبوسومات. إن التصفير في الموقع الذي ترتبط فيه المضادات الحيوية بالريبوسومات يفتح دقة أعلى بكثير في حركة الدواء.

هذا أمر بالغ الأهمية في عصر تقابل فيه المضادات الحيوية القوية سابقًا سلالات من البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. لذلك فإن اكتشاف بنية الريبوسوم له أهمية كبيرة في الطب.