Ribozómy

Ribozómy sú submikroskopické nemembránové častice s veľkosťou 15–20 nm, prítomné vo všetkých bunkách (od baktérií až po ľudské bunky). Ako prvý ich pozoroval ALBERT CLAUDE (1899–1983) v roku 1930. Fungujú ako bunkové katalyzátory a miesta, kde prebieha proteosyntéza (tvorba bielkovín na základe genetických inštrukcií z mRNA). Bunky s vysokou produkciou bielkovín (napríklad bunky podžalúdkovej žľazy) môžu obsahovať až niekoľko miliónov ribozómov.

V bunke sa môžu vyskytovať dvoma spôsobmi:

• voľne v cytoplazme – syntetizujú bielkoviny pre vlastnú vnútornú potrebu bunky.
• naviazané na membrány – pokrývajú vonkajšiu stranu drsného endoplazmatického retikula a tvoria bielkoviny určené na export.

Z hľadiska organizácie sa vyskytujú buď samostatne ako monozómy, alebo sa na zefektívnenie výroby zoskupujú. Útvar zložený z jednej molekuly mRNA, na ktorej za sebou pracuje hneď niekoľko ribozómov, sa nazýva polyzóm (alebo polyribozóm).

Zloženie a syntéza podjednotiek link

Po chemickej stránke sú ribozómy ribonukleoproteínové komplexy – skladajú sa zo špecifickej ribozomálnej RNA (rRNA) a desiatok rôznych bielkovín. Nejde teda o skutočné organely obalené membránou, ale len o obrovské makromolekulové komplexy.

Každý ribozóm sa skladá z dvoch odlišných častí: malej a veľkej podjednotky. V eukaryotických bunkách sa tieto podjednotky syntetizujú v jadierku. Bielkoviny vytvorené v cytoplazme vstúpia do jadra, v jadierku sa spoja s rRNA a následne ako hotové podjednotky opúšťajú jadro cez jadrové póry späť do cytoplazmy.

Pokiaľ v bunke práve neprebieha syntéza bielkovín, podjednotky sú od seba oddelené a plávajú voľne v cytoplazme. K ich spojeniu do plne funkčného ribozómu dochádza až v momente translácie (keď sa malá podjednotka naviaže na mRNA a následne sa pripojí veľká podjednotka). Po ukončení tvorby bielkoviny sa ribozóm opäť rozpadne (disociuje).

Veľkosť ribozómov (Svedbergova konštanta) link

Veľkosť ribozómov sa neurčuje v bežných dĺžkových mierach, ale pomocou Svedbergovej konštanty (S). Je to fyzikálna jednotka sedimentačného koeficientu pri ultracentrifugácii \( (1S = 10^{-13} s) \). Pretože tvar a hustota molekúl ovplyvňujú ich sedimentáciu, veľkosť celého ribozómu nie je daná matematickým súčtom veľkostí jeho podjednotiek (napríklad 30S + 50S tvorí 70S ribozóm).

Z tohto hľadiska existuje zásadný rozdiel medzi prokaryotickými a eukaryotickými ribozómami:

• prokaryotické ribozómy (70S) – sú celkovo menšie. Malá podjednotka (30S) obsahuje 16S rRNA a 21 bielkovín, veľká podjednotka (50S) obsahuje 5S a 23S rRNA a 34 bielkovín. Nachádzajú sa u baktérií, archeónov, ale aj vo vnútri mitochondrií a chloroplastov eukaryotických buniek.
• eukaryotické ribozómy (80S) – sú väčšie a nachádzajú sa v cytoplazme rastlín, živočíchov a húb. Malá podjednotka (40S) obsahuje 18S rRNA a 33 bielkovín, veľká (60S) obsahuje 5S, 28S a 5,8S rRNA a 49 bielkovín.

Ultraštruktúra ribozómu link

Ribozomálne podjednotky sú komplexy mnohých ribozomálnych proteínov a niekoľkých molekúl rRNA. Napriek tejto štruktúrnej zložitosti je tvar typického prokaryotického a eukaryotického ribozómu veľmi podobný.

Väzbové miesta ribozómu link

Plne poskladaný ribozóm obsahuje niekoľko špecifických väzbových miest, ktoré sú nevyhnutné pre interakciu s molekulami počas translácie (prekladu genetickej informácie z poradia nukleotidov do poradia aminokyselín):

• väzbové miesto pre mRNA – je umiestnené na malej podjednotke a slúži na čítanie genetickej inštrukcie.
• aminoacylové miesto (A miesto) – prijíma a viaže novú, aktivovanú transferovú RNA (tRNA), ktorá priváža príslušnú voľnú aminokyselinu.
• peptidylové miesto (P miesto) – drží tRNA, na ktorú je už naviazaný celý postupne vznikajúci polypeptidový reťazec.
• peptidyltransferázové miesto – miesto na veľkej podjednotke s katalytickou aktivitou enzýmu peptidyltransferázy, ktorý fyzicky spája aminokyseliny tvorbou peptidovej väzby.
• výstupné miesto (E miesto – Exit) – miesto, cez ktoré voľná deacylovaná tRNA (po odovzdaní svojej aminokyseliny do reťazca) opúšťa ribozóm.
• väzbové miesta pre iniciačné a elongačné faktory – miesta pre naviazanie pomocných proteínov, ktoré celý proces proteosyntézy riadia a urýchľujú.