1. Классификация и локализация
В животных клетках выделяют два основных типа аппарата синтеза белка. Первый тип — это митохондриальные рибосомы, которые локализуются исключительно внутри митохондрий. Они заметно отличаются от остальных меньшим размером и иным химическим составом.
Второй, доминирующий тип — цитоплазматические рибосомы, которые в значительном количестве содержатся в цитозоле. В свою очередь, цитоплазматические структуры подразделяются на две категории:
- Свободные — распределены в гиалоплазме и не связаны с мембранными структурами.
- Мембраносвязанные — фиксированы на наружной поверхности мембран эндоплазматической сети (ЭПС).
Важное уточнение заключается в том, что термины «свободные» и «мембраносвязанные» корректнее применять не к одиночным частицам, а к их группам (полисомам).
2. Химическое строение и биогенез
По своей физико-химической природе рибосома представляет собой компактно свернутый рибонуклеопротеидный тяж. Этот комплекс состоит из молекул рибосомной РНК (рРНК) и ассоциированных с ними рибосомальных белков. В состоянии покоя, когда синтез не идет, органелла находится в диссоциированном виде.
В функционально собранном состоянии рибосома состоит из двух частей:
- Малая субъединица: включает одну молекулу рРНК и около тридцати рибосомальных белков.
- Большая субъединица: имеет более сложную архитектуру, содержит три молекулы рРНК (одну длинную и две короткие) и примерно сорок пять белков.
Местом образования этих структур служат ядрышки. Именно там осуществляется синтез рРНК и происходит первоначальная сборка субъединиц, после чего они транспортируются из ядра в цитоплазму.
3. Функция и принцип работы
Ключевая функция рибосом — осуществление трансляции. Процесс стартует с этапа инициации, когда на молекуле матричной РНК (мРНК) формируется активный комплекс. Сначала малая субъединица связывается с начальным участком мРНК так, чтобы первый кодон позиционировался в активном центре. Далее присоединяется инициирующая транспортная РНК (тРНК), нагруженная первой аминокислотой. Это связывание строго специфично: антикодон тРНК комплементарен кодону мРНК. Наконец, к комплексу присоединяется большая субъединица, замыкая активную систему.
Во время последующей элонгации рибосома перемещается вдоль цепи мРНК. В активный центр поступают новые тРНК с аминокислотами, происходит комплементарное взаимодействие кодона и антикодона, и новая аминокислота включается в растущую полипептидную цепь.
4. Динамика и виды полисом
Как только первая частица сдвигается от начала мРНК на достаточное расстояние, с освободившимся стартовым участком немедленно связывается следующая. Формируется полисома — комплекс из одной молекулы мРНК, нескольких рибосом и синтезируемых ими пептидных цепей разной длины (чем дальше от старта, тем длиннее белок). Дойдя до финиша, органелла высвобождает белок и распадается на субъединицы, которые могут снова связаться с началом цепи.
Полисомы подразделяются на два функциональных класса:
- Мембраносвязанные полисомы: связываются с ЭПС при появлении сигнальной последовательности на растущей цепи. Они производят белки на экспорт, ферменты для лизосом и пероксисом, а также мембранные белки. Именно они функционально тождественны гранулярной ЭПС.
- Свободные полисомы: остаются в гиалоплазме и синтезируют белки для собственных нужд клетки (для цитозоля, ядра, митохондрий, цитоскелета). Их количество служит маркером клеточного роста — оно особенно велико в быстро растущих клетках.
5. Визуализация рибосом в гистологии
В световом микроскопе рибосомы визуализируются с помощью цитохимической реакции на РНК — метода Браше. Поскольку рРНК преобладает среди всех видов клеточных РНК, скопления рибосом дают интенсивное окрашивание. В результате структуры приобретают яркий малиновый цвет.
Окрашивание четко локализуется в двух зонах клетки:
- В цитоплазме: это обуславливает базофилию цитоплазмы из-за массового скопления рибосом.
- В ядрышках: объясняется высоким содержанием там новосинтезированных цепей рРНК и активно формирующихся субъединиц.
Чтобы запомнить структуру: БОЛЬШАЯ субъединица оправдывает свое название — ей нужны сразу ТРИ молекулы рРНК, тогда как МАЛОЙ достаточно всего одной.
Вопросы с занятий и экзамена
В каком состоянии находятся рибосомы, если трансляция не идет?
В состоянии покоя рибосомы диссоциированы, то есть их большая и малая субъединицы разделены и существуют независимо.
Что такое полисома?
Полисома — это динамичный рабочий комплекс, состоящий из одной молекулы мРНК, нескольких движущихся по ней рибосом и синтезируемых ими пептидных цепей разной длины.
Зачем свободные полисомы прикрепляются к ЭПС?
Связывание с ЭПС происходит при появлении сигнальной последовательности на растущей пептидной цепи; это необходимо для синтеза белков на экспорт, мембранных белков или ферментов лизосом.
Почему ядрышки окрашиваются по методу Браше в малиновый цвет?
Окрашивание обусловлено реакцией на РНК: в ядрышках происходит активный синтез рРНК и сборка новых рибосомальных субъединиц.
Что ещё разобрать по теме
- Структура и роль сигнальной последовательности (СП) в связывании полисом с ЭПС
- Специфические особенности состава митохондриальных рибосом
- Механизмы разрушения матричной РНК ферментами (РНКазами)
- Подробный механизм ротации рибосомных субъединиц в цикле трансляции
Разберите тему целиком в курсе «Гистология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Рибосомы» и ещё 3 438 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 137 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Цитоплазма»
Бесплатные видеоуроки: гистологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.