RNA RIBOSOME: CÁCH NÓ ĐƯỢC TỔNG HỢP, LOẠI VÀ CẤU TRÚC, CHỨC NĂNG - SINH HỌC - 2026

Các RNA ribosome hoặc ribosome, sinh học tế bào, là thành phần cấu trúc quan trọng nhất của ribosom. Vì lý do này, chúng đóng một vai trò không thể thiếu trong quá trình tổng hợp protein và có nhiều nhất trong mối quan hệ với các loại RNA chính khác: chất truyền tin và chất chuyển giao.

Tổng hợp protein là một sự kiện quan trọng trong tất cả các cơ thể sống. Trước đây, người ta tin rằng RNA ribosome không tham gia tích cực vào hiện tượng này, và chỉ đóng vai trò cấu trúc. Ngày nay đã có bằng chứng cho thấy RNA có chức năng xúc tác và là chất xúc tác thực sự của quá trình tổng hợp protein.

Nguồn: Jane Richardson (Dcrjsr), từ Wikimedia Commons

Ở sinh vật nhân thực, các gen tạo ra loại ARN này được tổ chức trong một vùng của nhân được gọi là nucleolus. Các loại RNA thường được phân loại tùy thuộc vào hành vi của chúng trong quá trình lắng, đó là lý do tại sao chúng được đi kèm với chữ S cho "đơn vị Svedberg".

Các loại

Một trong những điểm khác biệt nổi bật nhất giữa dòng dõi sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ là thành phần của RNA ribosome tạo nên ribosome của chúng. Sinh vật nhân sơ có ribosome nhỏ hơn, ngược lại ribosome ở sinh vật nhân thực lớn hơn.

Ribosome được chia thành các tiểu đơn vị lớn và nhỏ. Loại nhỏ chứa một phân tử RNA ribosome, trong khi loại lớn chứa một phân tử lớn hơn và hai phân tử nhỏ hơn, trong trường hợp sinh vật nhân thực.

RNA ribosome nhỏ nhất ở vi khuẩn có thể là 1.500 đến 3.000 nucleotide. Ở người, RNA ribosome đạt độ dài lớn hơn, từ 1800 đến 5000 nucleotide.

Ribosome là các thực thể vật chất nơi tổng hợp protein xảy ra. Chúng bao gồm khoảng 60% RNA ribosome. Phần còn lại là protein.

Đơn vị Svedberg

Về mặt lịch sử, RNA ribosome được xác định bằng hệ số lắng của các hạt lơ lửng được ly tâm trong điều kiện tiêu chuẩn, được ký hiệu bằng chữ S cho "đơn vị Svedberg."

Một trong những đặc tính thú vị của đơn vị này là nó không phải là chất phụ gia, tức là 10S cộng với 10S không phải là 20S. Vì lý do này, có một số nhầm lẫn liên quan đến kích thước cuối cùng của ribosome.

Sinh vật nhân sơ

Ở vi khuẩn, vi khuẩn cổ, ty thể và lục lạp, đơn vị nhỏ của ribosome chứa RNA ribosome 16S. Trong khi tiểu đơn vị lớn chứa hai loại RNA ribosome: 5S và 23S.

Sinh vật nhân chuẩn

Mặt khác, ở sinh vật nhân chuẩn, RNA ribosome 18S được tìm thấy trong tiểu đơn vị nhỏ và tiểu đơn vị lớn, 60S, chứa ba loại RNA ribosome: 5S, 5,8S và 28S. Trong dòng dõi này, ribosome thường lớn hơn, phức tạp hơn và phong phú hơn ở sinh vật nhân sơ.

Nó được tổng hợp như thế nào?

Vị trí của gen

RNA ribosome là thành phần trung tâm của ribosome, vì vậy quá trình tổng hợp nó là một sự kiện không thể thiếu trong tế bào. Tổng hợp diễn ra trong nucleolus, một vùng bên trong nhân không được phân định bởi màng sinh học.

Máy móc có nhiệm vụ tập hợp các đơn vị ribosome với sự hiện diện của một số protein.

Các gen RNA của ribosome được tổ chức theo những cách khác nhau tùy thuộc vào dòng dõi. Hãy nhớ rằng gen là một đoạn DNA mã hóa kiểu hình.

Trong trường hợp vi khuẩn, các gen cho RNA ribosome 16S, 23S và 5S được tổ chức và phiên mã cùng nhau trong một operon. Tổ chức "gen cùng nhau" này rất phổ biến trong các gen nhân sơ.

Ngược lại, sinh vật nhân chuẩn, những sinh vật phức tạp hơn với nhân phân cách bằng màng, được tổ chức song song với nhau. Ở người chúng ta, các gen mã hóa RNA ribosome được tổ chức thành năm "cụm" nằm trên nhiễm sắc thể 13, 14, 15, 21 và 22. Những vùng này được gọi là NOR.

Bắt đầu phiên âm

Trong tế bào, RNA polymerase là một enzyme phụ trách thêm nucleotide vào các sợi RNA. Chúng tạo thành một phân tử trong số này từ một phân tử DNA. Quá trình hình thành RNA sau quá trình ủ DNA được gọi là quá trình phiên mã. Có một số loại RNA polymerase.

Nói chung, phiên mã RNA ribosome được thực hiện bởi RNA polymerase I, ngoại trừ RNA ribosome 5S, quá trình phiên mã được thực hiện bởi RNA polymerase III. 5S cũng có một điểm đặc biệt là nó được phiên mã bên ngoài nucleolus.

Các chất xúc tiến tổng hợp RNA bao gồm hai phần tử giàu trình tự GC và một vùng trung tâm, tại đây quá trình phiên mã bắt đầu.

Ở người, các yếu tố phiên mã cần thiết cho quá trình liên kết với vùng trung tâm và làm phát sinh phức hợp tiền khởi đầu, bao gồm hộp TATA và các yếu tố liên quan đến TBP.

Khi tất cả các yếu tố ở cùng nhau, RNA polymerase I, cùng với các yếu tố phiên mã khác, liên kết với vùng trung tâm của promoter để tạo thành phức hợp khởi đầu.

Kéo dài và kết thúc phiên mã

Sau đó, bước thứ hai của quá trình phiên mã xảy ra: kéo dài. Tại đây, quá trình phiên mã tự diễn ra và có sự hiện diện của các protein xúc tác khác, chẳng hạn như topoisomerase.

Ở sinh vật nhân thực, các đơn vị phiên mã của gen ở ribosome có trình tự ADN ở đầu 3 'với trình tự được gọi là hộp Sal, cho biết kết thúc phiên mã.

Sau khi phiên mã của các RNA ribosome có thứ tự song song xảy ra, sự phát sinh sinh học của ribosome xảy ra trong nucleolus. Phiên mã gen của ribosome trưởng thành và liên kết với protein để tạo thành các đơn vị ribosome.

Trước khi kết thúc, sự hình thành của một loạt "riboprotein" xảy ra. Như trong RNA thông tin, quá trình nối được thúc đẩy bởi các ribonucleoprotein hạt nhân nhỏ, hoặc snRNP, từ viết tắt của nó trong tiếng Anh.

Nối là một quá trình trong đó các intron (trình tự không mã hóa) thường là các exon "ngắt" (trình tự làm mã cho gen được đề cập) bị loại bỏ.

Quá trình này dẫn đến các chất trung gian của 20S chứa rRNA 18S và 32S, chứa rRNA 5,8S và 28S.

Các sửa đổi sau phiên mã

Sau khi RNA ribosome được hình thành, chúng sẽ trải qua những sửa đổi tiếp theo. Chúng liên quan đến quá trình metyl hóa (bổ sung nhóm metyl) khoảng 100 nucleotit trên mỗi ribosom ở nhóm 2'-OH của ribosom. Ngoài ra, sự đồng phân hóa của hơn 100 uridine thành dạng giả uridine xảy ra.

Kết cấu

Giống như DNA, RNA được cấu tạo từ một bazơ nitơ liên kết cộng hóa trị với một xương sống phốt phát.

Bốn bazơ nitơ hình thành chúng là adenin, cytosine, uracil và guanin. Tuy nhiên, không giống như DNA, RNA không phải là một phân tử băng kép, mà là một băng đơn.

Giống như RNA vận chuyển, RNA ribosome có đặc điểm là có cấu trúc bậc hai khá phức tạp, với các vùng liên kết cụ thể nhận biết RNA thông tin và RNA vận chuyển.

Đặc trưng

Chức năng chính của RNA ribosome là cung cấp một cấu trúc vật lý cho phép RNA thông tin được lấy và giải mã thành các axit amin, để tạo thành protein.

Protein là các phân tử sinh học có nhiều chức năng - từ vận chuyển oxy, chẳng hạn như hemoglobin, đến các chức năng hỗ trợ.

Khả năng áp dụng

RNA ribosome được sử dụng rộng rãi, cả trong lĩnh vực sinh học phân tử và tiến hóa, và trong y học.

Nếu bạn muốn biết mối quan hệ phát sinh loài, nhiều vấn đề hơn giữa hai nhóm sinh vật - nghĩa là, các sinh vật có quan hệ với nhau như thế nào, về mặt quan hệ họ hàng - thì các gen RNA ribosome thường được sử dụng để gắn thẻ.

Chúng rất hữu ích trong vai trò chỉ thị phân tử nhờ tốc độ tiến hóa thấp (những loại trình tự này được gọi là “trình tự bảo tồn”).

Trên thực tế, một trong những tái tạo phát sinh loài nổi tiếng nhất trong lĩnh vực sinh học đã được Carl Woese và các cộng sự thực hiện bằng cách sử dụng trình tự RNA ribosome 16S. Kết quả của nghiên cứu này cho phép chia sinh vật sống thành ba lĩnh vực: vi khuẩn cổ, vi khuẩn và sinh vật nhân chuẩn.

Mặt khác, RNA ribosome thường là mục tiêu của nhiều loại kháng sinh được dùng trong y học để chữa nhiều loại bệnh. Thật hợp lý khi cho rằng bằng cách tấn công hệ thống sản xuất protein của vi khuẩn, nó sẽ bị ảnh hưởng ngay lập tức.

Sự phát triển

Người ta suy đoán rằng ribosome, như chúng ta biết ngày nay, bắt đầu hình thành từ những thời kỳ rất xa xôi, gần với sự hình thành LUCA (tổ tiên chung phổ quát cuối cùng hoặc tổ tiên chung phổ quát cuối cùng).

Trên thực tế, một trong những giả thuyết liên quan đến nguồn gốc của sự sống nói rằng sự sống bắt nguồn từ một phân tử RNA - vì nó có khả năng tự xúc tác cần thiết để được coi là một trong những phân tử tiền thân của sự sống.

Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng các tiền chất ribosome hiện tại không có tính chọn lọc với các axit amin, chấp nhận cả đồng phân l và d. Ngày nay, người ta đã biết rộng rãi rằng protein được hình thành độc quyền từ amin dạng l.

Ngoài ra, RNA ribosome có khả năng xúc tác phản ứng peptidyl transferase. Đặc điểm này đóng vai trò như một kho lưu trữ nucleotide, cùng với khả năng xúc tác, khiến nó trở thành yếu tố quan trọng trong quá trình tiến hóa của các dạng đầu tiên trên trái đất.

Người giới thiệu

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Hóa sinh. Phiên bản thứ 5. New York: WH Freeman. Phần 29.3, Ribosome là một hạt Ribonucleoprotein (70S) được tạo thành từ một tiểu đơn vị nhỏ (30S) và một tiểu đơn vị lớn (50S). Có tại: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Thư mời tham gia môn Sinh học. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Nguồn gốc và sự tiến hóa của ribôxôm. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Sách điện tử về sinh lý y học Guyton và Hall. Khoa học sức khỏe Elsevier.
5. Lewin, B. (1993). Gien Tập 1. Reverte.
6. Lodish, H. (2005). Sinh học tế bào và phân tử. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Cấu trúc Ribôxôm và cơ chế dịch mã. Ô, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Giới thiệu về vi sinh vật học. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN và Cate, JHD (2012). Cấu trúc và chức năng của ribosome nhân thực. Các quan điểm của Cold Spring Harbor trong sinh học, 4 (5), a011536.