ماهي الريبوسومات وأهميتها للنبات

ماهي الريبوسومات

الريبوسومات هي نوع من العضيات (هياكل) التي تؤدي وظائف محددة للخلية (آلة جزيئية معقدة توجد داخل الخلايا الحية). ووظيفة الريبوسوم هي صنع البروتينات التي تؤدي جميع أنواع الوظائف لعمل الخلية، فهي مثل المصانع الصغيرة. وتوجد الريبوسومات إما في السائل داخل الخلية التي تسمى السيتوبلازم أو متصلة بالغشاء. ويمكن العثور عليها في كل من بدائيات النوى (البكتيريا) وخلايا حقيقيات النوى (الحيوانات والنباتات).

كما يتكون الريبوسوم من الحمض النووي الريبي والبروتين ، وبالتالي يُعرف بالبروتين النووي الريبي. وهي تتألف من وحدتين فرعيتين – أصغر وأكبر.

بنية الريبوسومات

يحتوي الريبوسوم على مكونين رئيسيين هما الوحدة الفرعية الكبيرة والوحدة الفرعية الصغيرة. حيث تجتمع هاتان الوحدتان معًا عندما يكون الريبوسوم جاهزًا لصنع بروتين جديد. و تتكون كلتا الوحدتين الفرعيتين من خيوط من RNA وبروتينات مختلفة( يتكون حوالي 62 ٪ من الريبوسومات من الحمض النووي الريبي ، في حين أن الباقي عبارة عن بروتينات)..

1. الوحدة الفرعية الكبيرة – تحتوي على الموقع الذي يتم فيه تكوين روابط جديدة عند تكوين البروتينات. يطلق عليه “60S” في الخلايا حقيقية النواة و “50S” في الخلايا بدائية النواة.
2. الوحدة الفرعية صغيرة – الوحدة الفرعية الصغيرة ليست صغيرة حقًا ، فهي أصغر قليلاً من الوحدة الفرعية الكبيرة. إنها مسؤولة عن تدفق المعلومات أثناء تخليق البروتين. يطلق عليه “40S” في الخلايا حقيقية النواة و “50S” في الخلايا بدائية النواة.

“S” في أسماء الوحدات الفرعية هي وحدة قياس وترمز إلى وحدة Svedberg. ويتشابه هيكل الريبوسومات الحرة والمقيدة ويرتبط بتخليق البروتين.

تخليق البروتين

الوظيفة الرئيسية للريبوسوم هي صنع بروتينات للخلية. حيث يمكن أن يكون هناك مئات البروتينات التي يجب تصنيعها للخلية ، لذلك يحتاج الريبوسوم إلى تعليمات محددة حول كيفية صنع كل بروتين.

• تأتي هذه التعليمات من النواة على شكل RNA المرسال. يحتوي Messenger RNA على رموز محددة تعمل كوصفة لإخبار الريبوسوم بكيفية صنع البروتين.
• تدخل RNAs الناقل (tRNAs) التي تشتمل على الأحماض الأمينية ، في الريبوسوم في موقع المستقبل. وبمجرد ارتباطه ، فإنه يضيف الأحماض الأمينية إلى سلسلة البروتين المتنامية على الحمض الريبي النووي الناقل.

هناك خطوتان رئيسيتان في صنع البروتينات: النسخ والترجمة. حيث يقوم الريبوسوم بخطوة الترجمة.

1. النسخ

هي الخطوة الأولى في فك تشفير المعلومات الجينية للخلية. وأثناء النسخ ، تقوم إنزيمات تسمى بوليميرات RNA ببناء جزيئات RNA التي تكون مكملة لجزء من خيط واحد من الحلزون المزدوج للحمض النووي DNA.

الفرق بين RNA و DNA

• RNA مفردة الجديلة وليست مزدوجة الشريطة.
• مكون السكر لديهم هو ريبوز وليس ديوكسي ريبوز (ريبوز منقوص الأوكسجين)>
• تشمل نيوكليوتيدات اليوراسيل (U) بدلاً من نيوكليوتيدات الثايمين (T).
• نظرًا لأنها خيوط مفردة ، فإن جزيئات الحمض النووي الريبي لا تشكل الحلزونات ؛ بدلاً من ذلك ، يتم طيها في هياكل معقدة يتم تثبيتها عن طريق الاقتران الداخلي التكميلي الأساسي.

أنواع RNA المسؤولة عن الجينات المشفرة داخل الحمض النووي للخلية

في الخلايا حقيقية النواة ، تحتوي كل فئة من RNA على بوليميراز خاص بها ، بينما في الخلايا بدائية النواة ، يقوم بوليميراز RNA واحد بتوليف فئة مختلفة من RNA.

1. تحمل جزيئات Messenger RNA (mRNA) تسلسلات الترميز لتخليق البروتين وتسمى النسخ.
   • يوجد الآلاف من جزيئات الرنا المرسال المختلفة الموجودة في الخلية في أي وقت. تتوافر بعض جزيئات الرنا المرسال بوفرة ، ويبلغ عددها بالمئات أو بالآلاف ، كما هو الحال غالبًا في النسخ التي تشفر البروتينات الهيكلية.
   • تعد mRNAs الأخرى نادرة جدًا ، ربما مع وجود نسخة واحدة فقط ، كما هو الحال في بعض الأحيان بالنسبة للنصوص التي تشفر بروتينات الإشارة.
   • تختلف mRNAs أيضًا من حيث طول عمرها. في حقيقيات النوى ، قد تظل نصوص البروتينات الهيكلية سليمة لأكثر من عشر ساعات ، في حين أن نصوص البروتينات التي تشير إلى البروتينات قد تتحلل في أقل من عشر دقائق.
2. تشكل جزيئات الحمض النووي الريبوزي (rRNA) جوهر ريبوسومات الخلية (الهياكل التي يحدث فيها تخليق البروتين) .
3. تحمل جزيئات RNA (tRNA) المنقولة الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات أثناء تخليق البروتين.

2. الترجمة

الترجمة هي عملية أخذ التعليمات من الرنا المرسال وتحويلها إلى بروتين. فيما يلي الخطوات التي يتخذها الريبوسوم لصنع البروتين:

1. تتحد وحدتان فرعيتان معًا مع الحمض النووي الريبي المرسال.
2. يجد الريبوسوم مكان البداية الصحيح على الحمض النووي الريبي المسمى الكودون.
3. يتحرك الريبوسوم إلى أسفل الحمض النووي الريبي ، ويقرأ التعليمات الخاصة بالأحماض الأمينية التي ترتبط بالبروتين. وكل ثلاثة أحرف على الحمض النووي الريبي تمثل حمضًا أمينيًا جديدًا.
4. يربط الريبوسوم الأحماض الأمينية ببناء البروتين.
5. يتوقف عن بناء البروتين عندما يصل إلى كود توقف (UAA) في الحمض النووي الريبي يخبره أن البروتين جاهز.

كيف تؤدي العملية برمتها إلى بروتينات جديدة؟

بعد اكتمال نسخ الحمض النووي إلى الرنا المرسال ، تبدأ الترجمة – أو قراءة هذه الرنا المرسال لإنتاج البروتينات.

• تذكر أن جزيئات الرنا المرسال منفردة ، وأن ترتيب قواعدها – A ، و U ، و C ، و G – مكمل لتلك الموجودة في أجزاء معينة من الحمض النووي للخلية.
  • يحدد كل رنا مرسال الترتيب الذي يجب أن تضاف به الأحماض الأمينية إلى البروتين النامي أثناء تصنيعه.
  • في الواقع ، يتم تمثيل كل حمض أميني بتسلسل ثلاثي النوكليوتيدات أو كودون على طول جزيء الرنا المرسال. فعلى سبيل المثال ، AGC هو كودون mRNA للحمض الأميني سيرين ، و UAA هو إشارة للتوقف عن ترجمة البروتين – يسمى أيضًا كود الإيقاف.
• جزيئات الحمض النووي الريبي الناقل (tRNA) مسؤولة عن مطابقة الأحماض الأمينية مع الكودونات المناسبة في mRNA.
  • يحتوي كل جزيء tRNA على نهايتين متميزتين ، أحدهما يرتبط بحمض أميني معين ، والآخر يرتبط بكودون mRNA المقابل.
  • أثناء الترجمة ، تحمل هذه الحمض النووي الريبي الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم وتنضم إلى أكوادها التكميلية.
  • بعد ذلك ، يتم ربط الأحماض الأمينية المجمعة معًا بينما يتحرك الريبوسوم ، مع الرنا الريباسي المقيم فيه ، على طول جزيء الرنا المرسال في حركة تشبه السقاطة.
  • يمكن أن يكون طول سلاسل البروتين الناتجة مئات الأحماض الأمينية ، ويتطلب تصنيع هذه الجزيئات كمية هائلة من الطاقة الكيميائية
• في الخلايا بدائية النواة ، يرتبط النسخ (DNA إلى mRNA) والترجمة (mRNA إلى البروتين) ارتباطًا وثيقًا لدرجة أن الترجمة تبدأ عادةً قبل اكتمال النسخ. ومع ذلك ، في الخلايا حقيقية النواة ، يتم فصل العمليتين في كل من المكان والزمان: يتم تصنيع mRNAs في النواة ، ويتم تصنيع البروتينات لاحقًا في السيتوبلازم.

ما أهمية الريبوسومات في النبات؟

يحتوي الحمض النووي الخلوي على تعليمات لبناء البروتينات المختلفة التي تحتاجها الخلية للبقاء على قيد الحياة. ولكي تصنع الخلية هذه البروتينات ، يجب :

• أولاً نسخ جينات معينة داخل حمضها النووي إلى جزيئات من الرنا المرسال ؛
• ثانياً يجب ترجمة هذه النسخ إلى سلاسل من الأحماض الأمينية ، والتي يتم طيها لاحقًا إلى بروتينات تعمل بكامل طاقتها.
• على الرغم من أن جميع الخلايا في كائن متعدد الخلايا تحتوي على نفس مجموعة المعلومات الجينية ، إلا أن النسخ النصية للخلايا المختلفة تختلف باختلاف بنية الخلايا ووظيفتها في الكائن الحي.

وتتضمن وظيفة الريبوسومات المهمة ما يلي:

1. يقوم بتجميع الأحماض الأمينية لتكوين بروتينات ضرورية للقيام بالوظائف الخلوية.
2. الDNA ينتج mRNA ( رنا مرسال)من خلال عملية نسخ الحمض النووي.
3. يتم تصنيع الرنا المرسال في النواة ونقله إلى السيتوبلازم لعملية تخليق البروتين.
4. ترتبط الوحدات الفرعية الريبوزومية في السيتوبلازم حول بوليمرات الرنا المرسال. ثم يصنع الحمض الريبي النووي النقال البروتينات.
5. يتم استخدام البروتينات التي يتم تصنيعها في السيتوبلازم في السيتوبلازم نفسه ، ويتم نقل البروتينات التي يتم تصنيعها بواسطة الريبوسومات المرتبطة خارج الخلية.

حقائق مثيرة للاهتمام حول الريبوسومات

• يأتي مقطع “ريب” الموجود في الريبوسوم من الحمض النووي الريبي (RNA) الذي يوفر الإرشادات الخاصة بصنع البروتينات.
• تتكون داخل نوية النواة. وبمجرد أن تصبح جاهزة يتم إرسالها إلى خارج النواة من خلال مسام في غشاء النواة.
• تختلف الريبوسومات عن معظم العضيات من حيث أنها غير محاطة بغشاء واقي.
• تم اكتشاف الريبوسوم في عام 1974 من قبل ألبرت كلود وكريستيان دي دوف وجورج إميل باليد. لقد فازوا بجائزة نوبل لاكتشافهم.