リボソーム: 定義、種類、機能、形態、および構造

リボソーム: 定義、種類、機能、形状、構造 – リボソームという言葉を聞いたことがありますか? この機会に、リボソームとは何ですか？ よりよく理解するために、以下の完全な説明を見てみましょう。

リボソーム: 定義、種類、機能、形態、および構造

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リボソームは、タンパク質合成において協働するタンパク質とリボ核酸 (RNA) で構成される粒子、分子、または細胞小器官です。 言い換えれば、リボソームはタンパク質合成の場です。 リボソームの寸法は小さく、この固体細胞小器官の直径はわずか 20 ナノメートルです。 リボソームは、真核細胞だけでなく原核細胞の細胞質にも見られる球状の構造です。 いくつかのタイプのリボソームはサイトゾル内で自由に存在し、他のいくつかのタイプは攻撃的な小胞体 (ER) または核膜としても知られるものに付着します。

リボソームという用語はギリシャ語、つまり体を意味するソーマとリボ核酸またはリボ核酸に由来しています。 最初にリボソームの研究を行った科学者は、ルーマニアの科学者であるジョージ・エミール・パラデでした。 彼は 1950 年代に電子顕微鏡を使用してこの研究を実施しました。 彼の行った研究のおかげで、1974 年まで、ジョージ エミール パラードはノーベル心理学および健康賞を受賞しました。 しかし、この固体分子に最初にリボソームという名前を使用した科学者は、リチャード B. 1958年のロバーツ。

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リボソームの特徴

直径約20～22ナノメートルの小さな顆粒。
すべての生きた細胞に存在します。
細胞内で最も小さな細胞小器官。
65% のリボソーム RNA (rRNA) と 35% のリボソームタンパク質で構成されます。
粗いERで見つかり、細胞質に散在しています。
タンパク質を生成します。

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リボソームの種類

• 遊離リボソームは細胞質に広く分布する細胞構造です。
• 結合リボソームは、通常 ER (小胞体) セクションに結合するリボソーム構造の 1 つであり、RER (粗面小胞体) とも呼ばれます。

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リボソームの形状とサイズ

原核生物

原核生物のリボソームはサイズが 70S で、6% の RNA と 40% のタンパク質を含みます。 これらの細胞小器官は、50S および 30S サブユニットのサイズで細胞質内に自由に位置しています。 長さは 29 x 21nm、質量は 2,520,000 ダルトンです。

真核生物

一方、真核生物のリボソームのサイズは 80S で、RNA 含有量が 40%、タンパク質含有量が 60% です。

それは細胞質内に自由な位置を持ち、小胞体に結合しています。 長さは約32 x 22nmで、質量は約4,220,000ダルトンです。

リボソーム機能

すでにご存知のとおり、リボソームは電子を通さない小さな粒子です。 4種類のリボソームRNA（rRNA）と80種類のタンパク質から構成されています。 リボソームには次のようなさまざまな機能があります。

タンパク質合成

リボソームは膜を持たない細胞小器官の一例であり、非常に重要な役割を果たしています。 タンパク質合成のプロセスにおいて非常に重要であり、メッセージ RNA (mRNA) を タンパク質。

リボソームは、細胞質液中で触媒として機能するタンパク質酵素を合成するプロセスを実行する際に自由な位置を持っています。 これらの機能を実行する際、リボソームは次の 3 つの主要なコンポーネントによって支援されます。

• タンパク質の鋳型となるmRNA。 この分子は DNA に含まれる遺伝子のコピーであり、その後細胞質に送られ、リボソームの助けを借りてタンパク質に翻訳されます。 mRNA は一連のコドンで構成されており、その役割はタンパク質合成の過程で必要なアミノ酸のリボソーム配列を決定することです。
• アミノ酸
• 特殊なアミノ酸キャリアーエージェントであるtRNA。 この分子は、mRNA 上にあるコドンに相補的なトリプレット アンチコドンを持っています。 そして、この相補性により、mRNA のコドン配列がアミノ酸配列を決定します。

この一連のタンパク質合成プロセスはセントラル ドグマと呼ばれます。 この合成プロセスで生成されたタンパク質は、後で細胞質によって使用されます。

転写

DNA 鎖の 1 つが転写を処理して RNA を作成します。 RNA に転写される DNA の部分は転写単位と呼ばれます。 実際、転写は遺伝子発現の一部です。 転写の元の解釈は、実際にはコピーまたは音訳です。 したがって、ここでの転写の意味は、DNA の読み取り値を RNA にコピーするプロセスです。 このプロセスでは、RNA のウラシルに置き換えられる DNA の窒素塩基チミンのみが変化に遭遇します。 転写は、次の 3 つのプロセスの段階で構成されます。

• RNA鎖の開始（始まり）
• RNA鎖の伸長（伸長）
• RNA鎖の終結（終結）

転写プロセスは細胞核またはミトコンドリア基質および色素体で起こり、このプロセスは何らかの刺激によって引き起こされる場合もあれば、まったく刺激がない場合にも引き起こされます。 発生する刺激により、TATA ボックス、CCAAT ボックス、および GC ボックスで構成されるコア プロメーターが活性化されます。 この転写プロセスにより、一次 mRNA と呼ばれる生の RNA が作成されます。この RNA には、タンパク質合成のプロセスを助け、制御するタンパク質のバンドル断片が存在します。 次の RNA ファイルは転写後です。

翻訳

これは、mRNA 分子のヌクレオチド配列を、タンパク質またはポリペプチドを構成するアミノ酸の配列に翻訳するプロセスです。 これは、単なる転写ではなく、遺伝子をタンパク質に結び付けることができる主要なプロセスの 1 つです。 このプロセスは mRNA 分子でのみ発生しますが、rRNA や tRNA などの他の分子は翻訳プロセスを受けません。 mRNAはDNA配列のコピーであり、分子がオープンリーディングフレームの形で遺伝子を配置します。 それだけでなく、mRNAはアミノ酸配列データも伝達します。 リボソームはこの翻訳プロセスが行われる場所です

翻訳プロセスは、次の 3 つのセッションにまとめられています。

1. 開始

これは翻訳プロセスの最初のステップであり、mRNA、30S サブユニット、ホルミルメチオニル tRNA が結合して 30S 開始環境となります。 3oS 開始複合体が形成された後、50S サブユニットが結合して 70S サブユニットを形成します。

2. 伸び

これは、原核生物と真核生物の両方におけるポリペプチドの伸長のプロセスです。 このプロセスは 3 つの段階に分かれています。

• アミノアシルtRNAのリボソームのA側への結合
• ペプチド結合を作る
• mRNAに沿って鎖状になっているリボソームをA部位に存在する次のコドン位置に移動させます。

3. 終了

これは翻訳の最終プロセスであり、mRNA に含まれる 3 種類の終止コドン (UAA、UGA、UAG) がリボソーム上の A 位置に到達します。

リボソームの構造と構成

リボソームは、あらゆる種類のアミノ酸を使用してタンパク質を生成する細胞内の成分です。 リボソーム自体は、次の 2 つの重要な化合物で構成されています。

リボ核酸またはリボ核酸 (RNA)

この酸は、細胞内でリボソーム合成プロセスが行われる場所である核小体に由来します。 リボ核酸は、あらゆる形態の生命にとって重要な役割を持つ 3 つの主要な高分子 (DNA、タンパク質、RNA) の 1 つです。 RNA は DNA と似た構造を持ち、それぞれがリン酸基、窒素含有塩基、ペントース基を持ついくつかのヌクレオチドで構成されています。 リボ核酸は、真核細胞におけるタンパク質合成の過程でも機能します。 これらの真核細胞には、次の 3 種類の RNA があります。

• RNA – メッセンジャー、または一般的にメッセンジャー RNA (mRNA) と呼ばれるもの。 RNAポリメラーゼIによって合成されるRNAの一種です。
• RNA – リボソーム、またはリボソーム RNA (rRNA) として知られています。 RNAポリメラーゼIIによって合成されるRNAの一種です。
• RNA – 転移、または転移 – RNA (tRNA) として知られているもの。 RNAポリメラーゼIIIによって合成されるRNAの一種です。

RNA には次のようないくつかの主な機能があります。

1. データストレージまたは遺伝物質として

これは、バクテリオファージなどのウイルスのグループに特に当てはまります。ウイルスが生細胞に侵入し始めるまでに、 被害細胞の細胞質に運ばれた RNA は宿主細胞によって翻訳され、 新しい。 RNA に関連した高度な研究の結果は、進化の過程の初期において、生物が DNA を使用する前は RNA が共通の遺伝物質であったことを報告しました。

2. すべての生物に適用される遺伝子発現の過程において、DNAとタンパク質の間の仲介者として

この場合、RNA は DNA の窒素塩基配列のコードのコピーとして機能する産物です。 転写プロセス。配列コードは、として知られる N 塩基の 3 つの配列に配置されます。 コドン。 各コドンは 1 つのアミノ酸と結合しています。

リボソームタンパク質またはリボ核タンパク質 (RNP)

リボソームタンパク質は、rRNA (リボソーム-RNA) と連携して、細胞の翻訳プロセスに関与するリボソーム サブユニットを形成するタンパク質の一種です。 さまざまなモノマーがペプチド結合によって結合したポリマーである化合物です。 この分子には炭素、水素、窒素、酸素が含まれており、場合によっては硫黄やリンも含まれています。

タンパク質は生物やウイルスにとって、つまり細胞の構造と機能において非常に重要な役割を果たしています。 天然のタンパク質生合成のプロセスは遺伝子発現と同じです。 DNA によって運ばれる遺伝暗号は RNA に転写され、RNA はリボソームによって実行される翻訳の鋳型として機能します。

この段階では、タンパク質はまだ生の状態にあり、タンパク質を構成するアミノ酸のみで構成されています。 生物学的に完全な役割を果たすことができるタンパク質を生成するには、翻訳後機構が必要です。

タンパク質の構造は次の 4 つのレベルに分かれています。

• 一次構造 (レベル 1)。これは、ペプチド結合を通じてタンパク質を構成するアミノ酸の配列です。
• 二次構造 (レベル 2)。これは、水素酸による安定化プロセスを受けるタンパク質のアミノ酸配列の局所的な 3 サイズの構造です。 二次構造にはいくつかの形式があります。すなわち、アルファ ヘリックス (α ヘリックス)、ベータ シート (β シート)、ベータ ターン (β ターン)、およびガンマ ターン (y ターン) です。
• さまざまな二次構造を組み合わせた三次構造（レベル 3）。 これらの構造は一般に塊の形をしているため、分子は物理的に相互作用することができます。 共有結合して通常のオリゴマー（二量体、三量体、四量体など）を形成し、構造を形成します。 四次。
• 四次構造 (レベル 4)、たとえば、インスリン酵素やルビスコ酵素。

タンパク質には次のような機能もあります。

• エネルギー源として
• ホルモン、酵素、抗体の合成
• 細胞内の酸塩基含有量のバランスを制御します
• 組織と細胞の形成と修復
• 納屋や食料備蓄として

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リボソームの分裂

リボソームはサブユニットと呼ばれる 2 つの大きな部分に分かれており、各サブユニットは S ユニット (Svedberg) で表されます。 このユニットは、サブユニットを遠心分離したときの沈降速度を表示します。ユニット名は発明者の名前から取られています。 各リボソーム サブユニットには RNA とタンパク質が含まれています。 2 つのサブユニットのタイプは、特定の培地の沈降レベルに由来すると考えられます。 また、次の 2 つのリボソーム サブユニットもあります。

• 1. 小サブユニット – リボソームの小サブユニットは、1 つのリボソーム – RNA (rRNA) と細菌の原核生物では約 21 のタンパク質、哺乳動物の真核生物では約 30 のタンパク質で構成されます。
• 2. 大サブユニット – 原核生物では、リボソームの大サブユニットには 2 つの rRNA (1 つは大きいもの、1 つは小さいもの) と約 31 個のタンパク質が含まれています。 一方、真核生物では、リボソームの大きなサブユニットに 3 つの rRNA (大きな 1 つと小さな 2 つ) と約 49 のタンパク質が含まれています。

真核細胞では、2 つのリボソーム サブユニットが核小体で合成プロセスを経て、使用される前に細胞質に輸送されます。

リボソームの構造には次の特性があります。

• 縦断面では楕円形の一般的な形状をしています。
• ネガカラー法を試してみると、軸に垂直な 1 本の横溝があり、それぞれサイズの異なる 2 つのサブユニットに分割されているように見えます。
• 各サブユニットは、S 次元 (Svedberg) で表される沈降係数の存在によって通知されます。 原核細胞では、沈降係数は 70S (大きなサブユニットの場合は 50S、小さなサブユニットの場合は 30S) です。 一方、真核細胞では、沈降係数は 80S (大きなサブユニットでは 60S、小さな太陽ユニットでは 40S) です。
• リボソームにはさまざまなサイズと形状があります。 原核細胞では、リボソームの長さは最大 29 ナノメートル、大きさは 21 ナノメートルになります。 対照的に、真核細胞では、リボソームの長さは 32 ナノメートル、サイズは 22 ナノメートルに達することがあります。
• 原核細胞では、小サブユニットは細長く、2 つの対称性を持つ湾曲した形状をしており、3 本の指を持ち、ソファに似ています。 一方、真核細胞では、サブユニットは E リボソームと同じサイズです。 コリ。

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