Синтез белка – это жизненно важный биологический процесс, который наблюдается в клетках любого организма. Белки, как основной класс органических веществ клетки, выполняют широкий спектр функций, начиная ферментативной и заканчивая защитной. Что такое полисома? Как эта структура используется в синтезе белка?
Что такое полисома
В клетках эукариот и прокариот обязательными структурами являются рибосомы. Это мелкие тельца, состоящие из двух субъединиц и выполняющие функцию синтеза белка в процессе трансляции. Рибосомы – это немембранные структуры.
Полисома – это образование, состоящее из нескольких рибосом. Они связываются между собой с помощью матричной или информационной РНК. Несколько рибосом, наподобие бусинок, насаживаются на эту молекулу, в результате чего получается временная структура – полисома.
Полисомы клетки концентрируются там, где необходим быстрый синтез большого количества белков. В этом заключается главная биологическая роль этих образований.
Строение рибосомы
Т. к. образуют полисому несколько связанных между собой рибосом, нужно рассмотреть строение последних.
Любая рибосома клетки состоит из двух субъединиц: большой и малой. Между ними образуется небольшая щель, по диаметру в точности подходящая для молекулы мРНК, которая там должна находиться.
Рибосомы представляют собой сложные нуклеопротеидные комплексы, т. к. в состав как малой, так и большой субъединицы входят молекулы рибосомальной РНК и белки. Белки выполняют функцию каркаса, а РНК, которые обладают рибозимной (ферментативной) активностью, используются в процессе трансляции.
Отличия между рибосомами прокариот и эукариот
Т. к. прокариоты и эукариоты – это две разные группы организмов, у них есть отличия в составе рибосом, а значит, и полисом тоже.
У прокариот в цитоплазме находится большое количество 70S рибосом (S – это константа седиментации, которая показывает скорость осаждения частиц в центрифуге). Они образованы большой 50S субъединицей и малой 30S субъединицей. В состав большой субъединицы у прокариот входят 5S и 23S РНК. В свою очередь, малая субъединица образована 16S РНК.
В бактериальных клетках образуется много полисом. Это связано с тем, что у них процесс синтеза белка идет очень быстро: трансляция начинается еще до того, как закончится процесс транскрипции. По этой же причине концентрация рибосом в клетке самая большая возле нуклеоида.
У эукариот наблюдаются отличия в значениях константы седиментации элементов рибосомы. Для нее это значение равно 80, для большой и малой субъединиц – 60 и 40 соответственно. В составе большой субъединицы выделяют 5S, 28S и 5,8S РНК, а в малой - 18S РНК.
И у прокариот, и у эукариот полисомы ускоряют процесс синтеза белка. Это очень важно, когда необходимо быстрое образование копий молекул белков. Высокая скорость синтеза особо характерна для бактерий, т. к. их матричная РНК существует непродолжительное время, и за этот промежуток необходимо синтезировать как можно больше молекул белка. Вот что такое полисома в биологии.
Процесс трансляции – основная функция полисомы
В процессе трансляции образуется первичная структура молекулы белка. Выделяют три этапа синтеза полипептидов: инициация, элонгация и терминация.
1. Инициация трансляции. Молекула мРНК должна прикрепиться к 16S РНК по принципу комплементарности. Для этого существует специальная последовательность, которая у прокариот называется рибосомсвязывающим сайтом, а у эукариот – кэпом. Следовательно, информационная РНК присоединяется в малой субъединице рибосомы.
2. Элонгация. Этот этап характеризуется наращиванием полипептидной цепи. Транспортные РНК приносят к рибосоме аминокислоты, которые присоединяются к образующейся цепи посредством пептидой связи. Так, синтез белка проходит до того момента, когда рибосома не наткнется на стоп-кодон.
3. Терминация. После того как она дошла до стоп-кодона, синтез белка прекращается. Новообразованная молекула полипептида выпадает из рибосомы через специальный ход, а далее проходит процесс образования вторичной, третичной или четвертичной структуры.
Рибосомальный профилинг – метод изучения рибосом
Чтобы изучить, что такое полисома, необходимо выделить эту структуру из клетки организма. Проще всего проводить исследования на клетках прокариот. Рибосомальный профилинг включает в себя следующие этапы:
1. Разрушение прокариотической клетки. Важно, что разрушение должно осуществляться механическим способом, т. к. химические вещества способны повредить сами рибосомы.
2. Расщепление РНК, которые не являются рибосомальными.
3. По тому же принципу проводится удаление ненужных полипептидов, которые не входят в состав структуры.
4. Обратная транскрипция выделенных рибосомальных РНК.
5. Секвернирование полученной ДНК.
Заключение
Полисома - это структура, которая образована из нескольких рибосом. Ее задача состоит в ускоренном синтезе белков. Эти структуры обнаружены в клетках прокариот и эукариот, поэтому они характерны для клеток любого организма. Вот что такое полисомы.
