وظيفة الريبوسومات و خصائصها

يعمل الريبوسوم كآلة دقيقة لصنع البروتينات. حيث تتكون الريبوسومات من بروتينات خاصة وأحماض نووية. وتعتبر ترجمة المعلومات وربط الأحماض الأمينية أهم وظيفة تقوم بها الريبوسومات، في صميم عملية إنتاج البروتين.

ما هي الريبوسومات؟

الريبوسومات هي إحدى عضيات الخلية الأساسية ، وهي المسؤولة عن تخليق البروتين. كل منها مركب مصنوع من البروتين والحمض النووي الريبي ويمارس دورًا مهمًا في مسار فك تشفير الرسالة الجينية المحفوظة في الجينوم إلى بروتين.

• تتمثل الخطوة الكيميائية الأساسية لتخليق البروتين في نقل الببتيدل ، حيث يتم نقل الببتيد النامي أو الناشئ من جزيء الحمض النووي الريبي الناقل (tRNA) إلى الحمض الأميني مع الحمض النووي الريبي (tRNA) آخر.
• يتم تضمين الأحماض الأمينية في تطوير عديد الببتيد بما يتماشى مع ترتيب أكواد mRNA. ولذلك، يحتوي الريبوسوم على مواقع ضرورية ل mRNA (مرسال) واحد وما لا يقل عن اثنين من الحمض النووي الريبوزي الناقل tRNAs.
• تتكون الريبوسومات من وحدتين فرعيتين، الوحدة الفرعية الكبيرة والصغيرة، حيث تتركب من جزئين من جزيئات RNA الريبوسومي (rRNA) وعدد غير منتظم من بروتينات الريبوسوم.

تعتبر ترجمة الشفرة الجينية ذات أهمية أساسية لتصنيع البروتينات المفيدة ونمو الخلية.

الخصائص العامة للريبوسومات

• مكونات أساسية لكل الخلايا: تشارك الريبوسومات في تخليق البروتين في جميع الخلايا. كما أنها صغيرة الحجم للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها إلا تحت ضوء المجهر الإلكتروني.
• توجد في السيتوبلازم: تم العثور على الريبوسومات حرة في سيتوبلازم الخلية، وترتكز على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة – حيث تعطيها الريبوسومات مظهرًا “متجعدًا” – وفي بعض العضيات، مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.
• تخليق البروتين:
  • المرتبطة بالغشاء هي المسؤولة عن تخليق البروتينات التي سيتم إدخالها في غشاء البلازما أو سيتم إرسالها إلى خارج الخلية
  • الريبوسومات الحرة ،غير المرتبطة بأي بنية في السيتوبلازم ، تصنع البروتينات الموجهة إلى داخل الخلية.
  • ريبوسومات الميتوكوندريا تصنع البروتينات لاستخدامها في الميتوكوندريا.

هيكل الريبوسومات

ذكرنا أعلاه، أن الريبوسومات هي الآلات الجزيئية المسؤولة عن تخليق البروتين.

• يتكون الريبوسوم من RNA (الحمض النووي الريبي) والبروتينات ، ويتكون كل ريبوسوم من مجمعين منفصلين من معقد “بروتين-RNA”، والمعروفين بالوحدات الفرعية الصغيرة والكبيرة.
• تقع الوحدة الفرعية الكبيرة فوق الوحدة الفرعية الصغيرة ، مع وجود قالب RNA محصور بين الاثنين. (يشبه الريبوسوم نوعًا ما يشبه الهامبرغر مع كعكة منتفخة في الأعلى ، و “فطيرة” الحمض النووي الريبي تتخللها).
• في حقيقيات النوى ، تحصل الريبوسومات على طلباتها لتخليق البروتين من النواة ، حيث يتم نسخ أجزاء من الحمض النووي (الجينات) لتكوين الرنا المرسال (mRNAs).
  • ينتقل mRNA إلى الريبوسوم ، والذي يستخدم المعلومات التي يحتوي عليها لبناء بروتين بتسلسل حمض أميني معين. هذه العملية تسمى الترجمة.
• تفتقر بدائيات النوى إلى نواة ، لذلك يتم نسخ mRNAs الخاصة بها في السيتوبلازم ويمكن ترجمتها عن طريق الريبوسومات على الفور.

ما هي وظيفة الريبوسومات؟

وظيفة الريبوسومات الرئيسية ، هي جمع الأحماض الأمينية معًا لتكوين بروتينات معينة، حيث يعمل الريبوسوم، المكون من وحدتين فرعيتين متشابكتين معًا ، على:

(1) ترجمة المعلومات المشفرة من نواة الخلية التي يوفرها حمض الريبونوكليك المرسل (mRNA) ).

(2) ربط الأحماض الأمينية المختارة والمجمعة من السيتوبلازم عن طريق tRNA (الحمض الريبي النووي الناقل). و(يتم تحديد الترتيب الذي ترتبط به الأحماض الأمينية معًا بواسطة mRNA)

(3) تصدير البولي ببتيد المنتج إلى السيتوبلازم حيث سيشكل بروتينًا وظيفيًا.

تصنيع الريبوسومات للبروتين باختصار:

1. يتم تصنيع جميع البروتينات التي تتطلبها الخلايا تقريبًا بواسطة الريبوسومات. وقد تم العثور على الريبوسومات “حرة” في السيتوبلازم الخلوي وترتبط أيضًا بالشبكة الإندوبلازمية الخشنة.
2. تتلقى الريبوسومات المعلومات من نواة الخلية ومواد البناء من السيتوبلازم.
3. تقوم الريبوسومات بترجمة المعلومات المشفرة في حمض الريبونوكلييك الرسول (mRNA).
4. يربطون معًا أحماض أمينية محددة لتشكيل عديد الببتيدات ويقومون بتصديرها إلى السيتوبلازم.
5. قد تحتوي خلية الثدييات على ما يصل إلى 10 ملايين ريبوسوم ، لكن كل ريبوسوم له وجود مؤقت فقط.
6. يمكن للريبوسومات أن تربط الأحماض الأمينية بمعدل 200 حمض/الدقيقة.
7. تتشكل الريبوسومات من قفل وحدة فرعية صغيرة إلى وحدة فرعية كبيرة. وعادة ما تكون الوحدات الفرعية متاحة في السيتوبلازم ، فالوحدات الأكبر تكون حوالي ضعف حجم الأصغر.
8. كل ريبوسوم ، مركب من البروتينات الريبية يتكون ثلثا كتلته من (RNA الريبوسومي)، أما الثلث الباقي، فهو بروتين الريبوسوم.
9. يتم إنتاج البروتين في ثلاث مراحل: (1) البدء ، (2) الاستطالة ، و (3) الإنهاء.
10. أثناء إنتاج الببتيد ، يتحرك الريبوسوم على طول الرنا المرسال في عملية متقطعة تسمى الانتقال.
11. يمكن استخدام عقاقير المضادات الحيوية مثل الستربتومايسين لمهاجمة آلية الترجمة في بدائيات النوى. وهذا مفيد جدا. ولكن لسوء الحظ ، يمكن لبعض الفيروسات والسموم البكتيرية أن تفعل ذلك أيضًا.
12. تنطوي معظم البروتينات بعد خروجها من الريبوسوم ، أو يتم تعديلها بطريقة ما. وهذا ما يسمى “تعديل ما بعد الترجمة”.

مع الأخذ في الاعتبار أن وظيفتها الرئيسية في تطوير البروتينات، فمن الواضح أن الخلية لا يمكنها العمل في غياب الريبوسومات.