Когда речь заходит о строении клеточных органелл, у многих возникает вопрос: рибосомы состоят из двух субъединиц да или нет? Ответ на этот вопрос звучит однозначно — ДА. Рибосомы действительно состоят из двух основных субъединиц, и это является их фундаментальной и самой важной структурной особенностью.
В данной статье мы подробно разберем, как именно устроены эти молекулярные машины, почему они разделены на две части и как это связано с их главной функцией — синтезом белка.
Что такое рибосомы?
Рибосомы — это крупные молекулярные машины, которые присутствуют во всех без исключения живых клетках. Их главная задача — осуществление трансляции, то есть синтез белков на основе генетического кода, записанного в матричной РНК (мРНК). С точки зрения химического состава, рибосома представляет собой сложный комплекс, состоящий из молекул рибосомальной РНК (рРНК) и белков. Важно отметить, что рибосомы являются немембранными органоидами, то есть они не окружены липидной мембраной, в отличие от многих других клеточных структур.
Строение рибосомы: большая и малая субъединицы
Итак, подтверждая ответ «да», рибосома состоит из двух основных компонентов, которые называются большой и малой субъединицами. В сочетании эти две единицы визуально напоминают гриб, где шляпка — это большая субъединица, а ножка — малая.
Особенности каждой из субъединиц:
- Малая субъединица. Ее главная задача — опознать подходящую матричную РНК и найти на ней точное место (старт-кодон), с которого нужно начать синтез белка. Она работает как «навигатор» рибосомы.
- Большая субъединица. Она содержит каталитический центр рибосомы. Именно здесь происходит образование пептидных связей между аминокислотами. Большая субъединица присоединяется к конструкции только тогда, когда малая субъединица уже всё готово и закреплено на мРНК, завершая создание рабочей рибосомы.
Методами рентгеноструктурного анализа и криоэлектронной микроскопии ученым удалось установить трехмерную структуру рибосом с атомным разрешением. Оказалось, что компактное ядро обеих субъединиц образует именно рРНК, а рибосомные белки располагаются преимущественно на поверхности, выполняя структурную и стабилизирующую роль. Внутри большой субъединицы также находится специальный туннель выхода пептида, через который новосинтезированная цепочка белка покидает органеллу.
Почему рибосома разделена на две части?
Может показаться странным, почему эволюция не объединила рибосому в единый монолитный кусок. Причина кроется в механизме их работы. Субъединицы собираются в единую рибосому только для работы — непосредственно в процессе синтеза белка, который происходит на матричной РНК.
Когда синтез белка не производится, субъединицы находятся в цитоплазме по отдельности. Когда приходит время начать трансляцию, малая субъединица первой связывается с мРНК, а затем к ним присоединяется большая. После завершения синтеза белка рибосома снова распадается на свои две составные части. Такой цикличный процесс позволяет клетке экономить ресурсы и очень точно контролировать процесс считывания генетической информации.
Особенности в животной клетке
Часто задают вопрос: есть ли отличия в строении рибосом у разных организмов? По строению рибосомы животной клетки ничем не отличаются от растительной клетки. Принцип деления на две субъединицы сохраняется повсеместно.
Однако различия существуют между доменами жизни:
- Прокариотические рибосомы (у бактерий и архей) имеют размер 70S и состоят из малой (30S) и большой (50S) субъединиц.
- Эукариотические рибосомы (у животных, растений и грибов) крупнее — их размер 80S, а субъединицы соответственно 40S (малая) и 60S (большая).
Несмотря на разницу в размерах и массе, они имеют однотипную пространственную структуру и работают по одним и тем же принципам.
Работа в команде: полисомы
В процессе трансляции рибосомы редко работают поодиночке. Субъединицы обхватывают мРНК, собираясь в комплексы, которые называются полисомами или полирибосомами. На одной нити мРНК может одновременно находиться несколько рибосом, каждая из которых состоит из большой и малой субъединиц. Это позволяет клетке «массово» производить один и тот же белок, считывая информацию с одной матрицы с невероятной скоростью.