دانشچی پورتال جامع تحقیق و مقاله، مطالب علمی و هنری ، وبگردی و…
عملکرد و ساختار ریبوزوم ها
ریبوزوم چیست؟
ریبوزم ها از اندامک های بدون غشای سیتوپلاسمی در همه یاخته‌های پروکاریوتی هستند که در سال ۱۹۸۳ بوسیله پالاد کشف شده‌اند. این اندامکها را دانه‌های پالاد نیز می‌نامند. از آنجا که سنتز پروتئین ها بوسیله ریبوزوم ها صورت می‌گیرد اهمیت زیادی دارند. ریبوزوم ها ذراتی کم و بیش کروی ، متراکم (کدر) نسبت به الکترون ها هستند که نظرشان از ۴۰ تا حدود ۳۰۰ آنگستروم می‌رسد.
ریبوزوم ها ساختارهای سلولی هستند که از ترکیب آمینواسیدها، مولکول های پروتئینی را می سازند. اطلاعات موجود در مولکول های ژنومی DNA با استفاده از فرآیند رونویسی در سه گروه mRNA، rRNA و tRNA نسخه برداری می شوند. در نهایت مولکول های mRNA هستند که توسط ریبوزوم به پروتئین ترجمه خواهند شد و دیگر انواع مولکول های RNA به صورت ریبونوکلئیک اسید مورد استفاده قرار می گیرند. این فرآیند ترجمه (translation) نام دارد و ریبوزوم با اتصال به مولکول mRNA توالی نوکلئوتیدهای آن را به عنوان الگو استفاده می کند.
ساختار ریبوزوم
ریبوزوم‌ها به مقدار مساوی از اسید ریبونوکلئیک (که به اختصار RNA خوانده می‌شود) و پروتئین‌ها تشکیل شده‌اند. ریبونوکلئیک اسید از هسته مشتق شده‌اند؛ هسته جایی است که ریبوزوم‌های یک سلول در آن جا سنتز می‌شوند. یک سلول پروکاریوتی ساده (به عنوان مثال یک باکتری) از چند هزار ریبوزوم تشکیل شده است در حالی که یک سلول پیش رفته‌ی یوکاریوتی (مثلا یک سلول انسان) چند میلیون ریبوزوم دارد. ریبوزوم‌های سلول پروکاریوتی در مقایسه با یوکاریوتی‌ها از نظر اندازه کوچکترند.
عملکرد و وظیفه ریبوزوم‌ها در سلول
ریبوزوم‌ها در یک سلول، در دو منطقه‌ی سیتو پلاسم مستقر هستند. برخی از ریبوزوم ها در سیتو پلاسم پراکنده می‌شوند (اشاره دارد به ریبوزوم‌های آزاد)، در حالی که سایرین روی شبکه‌ی آندوپلاسمی قرار دارند (ریبوزوم‌های متصل). بر این اساس هنگامی که سطح شبکه‌ی آندو پلاسمی به ریبوزوم‌ها متصل می‌شود، شبکه‌ی آندو پلاسمی خشن نام می‌گیرد(RER). ریبوزوم‌های آزاد و متصل همگی ساختار مشابهی داشته و مسئول تولید پروتئین‌ها هستند.
در بیان عملکرد اصلی ریبوزوم‌ها باید گفت که آنها نقش مهمی در مونتاژ اسیدهای آمینه و تشکیل پروتئین‌های خاص دارند؛ این پروتئین‌ها به نوبه‌ی خود نقش مهمی در انجام فعالیت‌های سلولی داشته و وجود آنها ضروری است. همان گونه که تقریباً همه‌ی ما می‌دانیم، اسید دئوکسی ریبو نوکلئیک (DNA) ابتدا با استفاده از فرایند رونویسی DNA، RNA را تولید می‌کند (RNA پیک یا mRNA) و پس از آن پیام ژنتیکی از mRNA در حین ترجمه‌ی DNA به پروتئین ترجمه می‌شود.
اگر بخواهیم سنتز پروتئین توسط ریبوزوم را دقیق‌تر تعریف کنیم، باید بگوییم که توالی موجود برای مونتاژ اسیدهای آمینه طی سنتز پروتئین، در mRNA مشخص شده است. mRNA در هسته سنتز شده و سپس به سیتوپلاسم منتقل می‌شود. در سیتو پلاسم، زیر واحدهای ریبوزومی حول پلیمر‌های mRNA به یک دیگر متصل شده و با استفاده از کمک RNA انتقالی (tRNA) برای هر کد ژنتیکی، به سنتز پروتئین می‌پردازند. این فرایند کلی سنتز پروتئین را اصول مرکزی نیز می‌نامند.
معمولاً پروتئین‌های سنتز شده توسط ریبوزوم‌های آزاد، در خود سیتوپلاسم مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ در حالی که مولکول‌های پروتئینی تولید شده توسط ریبوزوم‌های متصل به خارج سلول منتقل می‌شوند. با توجه به نخستین عمل کرد ریبوزوم‌ها در ساخت پروتئین، بهتر درک می‌کنیم که چرا یک سلول نمی‌تواند بدون ریبوزوم به فعالیت خود ادامه دهد.
انواع ریبوزوم ها
الف: ریبوزم های آزاد سیتوپلاسمی: در سیتوپلاسم یاخته‌های پروکاریوتی از نوع ۷۰s و در سیتوپلاسم یاخته های یوکاریوتی از نوع ۸۰s یعنی بزرگتر و سنگین‌تر هستند.
ب: ریبوزوم های چسبیده به غشای شبکه آندوپلاسمی دانه‌دار: همان طور که در طرح شبکه آندوپلاسمی ذکر شد روی شبکه آندوپلاسمی خشن، ریبوزوم قرار دارد. در این یاخته‌ها نسبت ریبوزم های آزاد سیتوپلاسمی به ریبوزم های چسبیده به غشای شبکه بر حسب شرایط فیزیولوژیکی یاخته تغییر می‌کند و هر چه سنتز پروتئین های ترشحی و پروتئین های ساختمانی ویژه ای که در ساختمان غشای شبکه آندوپلاسمی، غشای کیسه‌های گلژی، لیزوزوم ها و پلاسمالم وجود دارند، بیشتر باشد، نسبت ریبوزوم های چسبیده به غشای شبکه نیز بیشتر می‌شود.
در سلول های ترشحی که آنزیم های گوناگون را ترشح می کنند، تا ۹۰ درصد ریبوزوم ها به شبکه آندوپلاسمی متصل هستند. بر عکس در رتیکولوسیت ها، بافت های مریستمی گیاهان و یاخته‌های عصبی رویانی بیشتر ریبوزوم ها آزادند. در یاخته‌های هلا که نوعی یاخته سرطانی هستند تنها ۱۵% ریبوزوم ها به غشای شبکه چسبیده‌اند.
ج: ریبوزوم های موجود در اندامک های مثل ریبوزوم های میتوکندری و ریبوزوم های کلروپلاستی: این ریبوزوم ها نیز تنها در یاخته‌های یوکاریوتی وجود دارند. ضریب ته نشینی آنها بر حسب گونه یاخته‌ها متفاوت است و به هر حال سبک تر و کوچک تر از ریبوزوم های سیتوپلاسمی یاخته مربوط هستند. از نظر ساخت و کار، حساسیت به آنتی بیوتیک ها و بیش از آن ابعادشان به ریبوزوم های پروکایوتی شبیه‌اند.
نحوه قرار گیری ریبوزوم ها
ریبوزوم های سیتوپلاسمی، اندامکی و ریبوزم ها چسبیده به غشای آندوپلاسمی می‌توانند به حالت منفرد (مونوزوم) یا به حالت چند تایی (پلی زوم) باشند. مجموع حدود ۵ تا ۸۰ ریبوزوم را که به مولکولی از mRNA چسبیده‌اند، پلی زوم نامند. ریبوزوم ها تنها وقتی که به حالت پلی زوم باشند، سنتز پروتئین دارند. گاهی در سیتوپلاسم پلی زوم ها حالت مارپیچی یا حلزونی به خود می‌گیرند فراوانی این نوع پلی زوم ها در یاخته را نشانه نوعی اختلال در فرآیند سنتز پروتئین می‌داند. تعداد ریبوزوم ها در یک یاخته تعداد ریبوزم های یک یاخته تا حدود پانصد هزار می‌رسد.
عمر ریبوزوم ها
عمر متوسط ریبوزوم ها در حدود ۶ ساعت است. بنابراین بازسازی پیوسته آن ها ضرورت دارد. سرعت بازسازی در یاخته های مختلف ۱۰ تا ۱۰۰ ریبوزوم در ثانیه است.
چند نکته قابل توجه درمورد ریبوزوم ها
۱- ریبوزوم غشا ندارد و به همین دلیل جزء اندامک های فاقد غشا محسوب می شود.
۲- چون بیشتر عوامل لازم برای پروتئین سازی در سیتوپلاسم قرار دارند بنابراین ریبوزوم ها توانایی پروتئین سازی در شیره هسته را ندارند.
۳- ریبوزوم شامل پروتئین های مختلفی می شود که دور مولکول های rRNA جمع شده اند جالبه که بدونید در پروکاریوت ها ریبوزوم ها شامل ۵۰ نوع پروتئین اند که دور سه مولکول rRNA جمع شده اند ولی در یوکاریوت ها ریبوزوم ها شامل۸۰ نوع پروتئین اند که به دور ۴ مولکول rRNA تجمع کرده اند.
۴- محل ریبوزوم یعنی ساخت پروتئین در سیتوپلاسم سلول است،در میتوکندری و کلرپلاست هم پروتئین سازی و در نتیجه ریبوزوم وجود دارد و محل ساخته شدن ریبوزوم در هسته و در ناحیه هستک می باشد.
توجه: در هستک فقط اجزای ریبوزومی (جزء کوچک و جزء بزرگ)تشکیل می شود و ریبوزوم کامل در هسته دیده نمی شود.
اگر چه محل ساخته شدن ریبوزوم در محل هستکِ درون هسته می باشد اما به هیچ وجه نمی توان گفت که در هسته ریبوزوم یافت می شود. ریبوزوم ها از تجمع پروتئین های مختلف (۸۰نوع در اطراف rRNA ها) بوجود می آیند جزء کوچک و جزء بزرگ به تنهایی در هستک تشکیل می شوند ولی خود این ها هم کامل نیستند چون برخی از پروتئین های ریبوزومی در بیرون هسته به آنها ملحق می شوند تصور کنید که اگر در هسته ریبوزوم وجود داشت باید عمل پروتئین سازی هم در هسته انجام می شد در صورتی که اصلاً چنین نیست.
۵-هر ریبوزوم از دو زیر واحد تشکیل شده است: زیر واحد کوچک و زیر واحد بزرگ
هر کدام از زیر واحد های کوچک و بزرگ خودشان از rRNA و پروتئین ساخته شده اند. این تصور که یکی از زیر واحدها از rRNA و دیگری از پروتئین است غلط می باشد.
پیشنهادی: درباره سلول و سازمان بندی آن بیشتر بخوانید
