ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Рибосомы из "Химия биологически активных природных соединений" Вся высокомолекулярная РНК клетки (рибосомальная или рРНК) в виде рибонуклеопротеидных частиц (РНК-частиц) входит в состав рибосом, которые, по-видимому, представляют собой единственный тип организации РНП-частиц в клетке. Рибосома почти целиком состоит из РНК и белка. [c.458] С помощью препаративного ультрацентрифугирования выделено несколько типов рибосом, функционирующих в клетках различных организмов. Тип рибосомы определяется седиментационными свойствами, в частности константами седиментации, выражаемыми в единицах Свед-берга. Большинство рибосом имеют мол. в. (2,8—5)10 и содержат от 40 до 65% РНК. Так, в цитоплазме клеток дрожжей, высших растений и животных присутствуют рибосомы с константой седиментации 80 S, содержащие 40—50% РНК и характеризующиеся молекулярным весом (4—5)10 . Основным типом рибосом бактерий и сине-зеленых водорослей являются рибосомы 70 S с мол. в. (2,8—3)10 . [c.459] Универсальной структурной чертой всех рибосом, независимо от биологического источника, является то, что они состоят из двух субъединиц, неравных по размеру. Диссоциация рибосом происходит при низкой концентрации ионов или Са , стабилизирующих структуру рибосом. Так, рибосома 70 S из Е. соИ диссоциирует на две субъединицы с константами седиментации 50 S и 30 S и молекулярными весами соответственно 1,8-10 и (0,7—1)10 . Рибосомы 80 S высших организмов также подразделяются на две неравные субъединицы, более прочно связанные между собой, чем в рибосомах 70 S. Эти субъединицы характеризуются константами седиментации около 60 и 40 единиц Сведберга и обозначаются как субъединицы 60 S и 40 S рибосомы 80 S. Молекулярные веса этих субъединиц в среднем составляют 3-10 и 1,7-10 . [c.459] Свойства рибосом выделенных из различных биологических источников, представлены в табл. 14. [c.459] На основании данных электронномикроскопических и других физикохимических исследований составлены современные представления о форме, размерах и способах объединения субъединиц в рибосоме Подобные исследования наиболее детально проведены на Е. oli. Показано, что частицу 50 S в высушенном состоянии можно представить в виде сферической, несколько ограненной структуры диаметром около 170 A и высотой 160—170 A. Частица 30 S имеет уплощенную, деформированную в одном направлении форму с неправильными очертаниями высота частицы 70—95 А, диаметр 150—180 A. В рибосоме 70 S субъединицы соединены таким образом, что их короткие оси лежат на одной прямой, составляя в сумме длинную ось частицы. При этом частица 30 S своей вогнутой поверхностью накладывается на плоскую часть купола частицы 50 S, благодаря чему обеспечивается взаимный контакт на большой поверхности субчастиц (рис. 62). [c.460] Структура и упаковка субъединиц в рибосоме 80 S высших организмов пока неизвестны. [c.460] Состав рибосом. Рибосома почти целиком состоит из РНК и структурного рибосомального белка. Бактериальные рибосомы 70 S из различных источников и их субъединицы (30 S и 50 S) содержат РНК и белок в весовом отношении 1,6 1 — 1,8 1. В рибосомах 80 S высших организмов и их субъединицах это соотношение ниже и составляет примерно 1 1. Липиды и полисахариды как структурные компоненты рибосом в рибосомах 70 S и 80 S обычно отсутствуют. [c.460] Необходимыми низкомолекулярными компонентами всех рибосом являются ионы двухвалентных металлов, и в первую очередь ионы Mg +. Кроме в рибосомах присутствуют ионы Са другие катионы (Мп , Со + и т. д.) обнаружены в незначительных количествах. Содержание Mg составляет в среднем 2500—3000 атомов на рибосому, т. е. почти вся РНК в рибосоме присутствует в виде магниевой соли. При уменьшении содержания Mg + до определенного уровня происходит сначала диссоциация рибосомы на субъединицы, а при концентрации ниже 1000 атомов на рибосому нарушается структура субъединиц. Ионы Mg +, принимающие участие в объединении субъединиц рибосомы, связаны лабильно и легко обмениваются с ионами Mg + среды. Напротив, ионы Mg +, ответственные за поддержание компактной целостной структуры субъединиц, прочно связаны и медленно обмениваются с ионами Mg среды Важными компонентами рибосом являются также диамины и полиамины (1,3-диаминопропан, путресцин, кадаверин, спермидин, спермин и др.). Диамины и полиамины, по-видимому, выполняют существенную роль в нейтрализации фосфатных групп РНК и поддержании структуры рибосомы. Показано, что вариации молекулярного веса рибосом (2,8— 5)-10 обусловлены разным содержанием в них белкового компонента. Абсолютное содержание РНК во всех рибосомах является постоянным и соответствует суммарному весу 1,7-10 . [c.460] рибосомы Е. oli имеют мол. в. 2,8-10 и содержат около 60% РНК, т. е. суммарный вес присутствующей РНК составляет 1,7-10 . Аналогично для рибосом дрожжей и ретикулоцитов характерны мол. в. 4,1 -10 и содержание РНК 40%, т. е. суммарный вес РНК и в этом случае равен приблизительно 1,7-10 . [c.461] Рибосомальная РНК неоднородна и подразделяется в зависимости от седиментационных свойств и молекулярного веса на три типа высокомолекулярная РНК с молекулярным весом более 1-10 и константой седиментации 23—28 S высокомолекулярная РНК с молекулярным весом менее 1-10 и константой седиментации 16—18 S низкомолекулярная РНК с молекулярным весом 4-10 и константой седиментации 5 S. [c.461] Следовательно, в состав рибосомы входит по одной молекуле РНК каждого типа 23—28 S, 16—18 S и 5 S. [c.461] РНК в составе рибосом представляет собой длинные полинуклеотидные цепи, построенные из 3200—3500 (в случае РНК 23—28 S) или из 1600—2500 мононуклеотидов (для РНК 16—18 S). Обе высокомолекулярные рРНК очень близки по нуклеотидному составу, хотя и расположены в различных субъединицах рибосом. Об этом свидетельствуют, например, данные, приведенные в табл. 15. [c.461] Для низкомолекулярной РНК 5 S из соИ, содержащей 120 нуклеотидов, определена полная нуклеотидная последовательность Показано, что на концах цепи имеются специфические нуклеотидные последовательности, отличные от тРНК, в частности у З -конца последовательность нуклеотидов p pApU. [c.461] Структурные белки в бактериальных и животных рибосомах представлены большим набором различных полипептидных цепей с молекулярным весом от 3000 до 27 ООО. Бактериальные рибосомы 70 S содержат около 65 полипептидных цепей, соответственно 40—45 в субъединицах 50 S и 20—23 в субъединицах 30 S, в животных рибосомах 80 S число полипептидных цепей достигает 150 с включением 100 из них в состав субъединицы 60 S и 50 — в состав субъединицы 40 S. Длина полипептидных цепей структурных белков рибосом варьирует в широких пределах от 30—40 до 200—250 аминокислот. Около 50% структурного белка рибосом представлено полипептидами со 100—150 аминокислотными остатками. [c.462] Внутренняя организация рибосом. Внутренняя организация рибосом до настоящею времени окончательно не выяснена, хотя в последние годы и достигнуты значительные успехи в этой области. [c.462] Согласно данным различных физико-химических исследований (рентгеноструктурного анализа, дисперсии оптического вращения, изучения УФ-гипохромизма), считают, что РНК в составе рибосом обнаруживает вторичную структуру, аналогичную структуре свободной рРНК в растворе с высокой ионной силой при умеренной солевой концентрации и комнатной температуре Следовательно, РНК в рибосоме содержит ряд двухспиральных областей, образовавшихся за счет комплементарного связывания отдельных участков одной и той же цепи. Спиральные участки, располагаясь в параллельных плоскостях, образуют в целом палочкообразную структуру, в которой спиральные участки перпендикулярны оси палочки. Свободная РНК и РНК внутри рибосом имеют одинаковую степень спиральности, что следует из данных измерения УФ-гипохромизма. [c.462] Данные электронной микроскопии и изучение действия РНК-азы на рибосомы позволили предположить, что наиболее вероятным типом взаимного расположения РНК и белка в рибосоме является их равномерное размещение, взаимопроникновение по всему объему рибосомной частицы. По-видимому, молекулы белка взаимодействуют с РНК по ее неспиральным участкам, что обеспечивает сохранение вторичной структуры РНК в составе рибосомы и в то же время делает возможным образование рибо-нуклеопротеидного тяжа. Последний, в свою очередь, компактно укладывается с образованием рибосомальной частицы. [c.462] Внутририбосомная укладка белков осуществляется не только в результате электростатического взаимодействия ионных групп РНК и белков. Решающая роль здесь отводится межбелковым взаимодействиям. [c.463] Структурные превращения рибосом. К известным в настоящее время структурным превращениям рибосом следует отнести их обратимую диссоциацию на j-бъединицы, разворачивание и разборку субъединиц. [c.463] Увеличение концентрации Mg приводит к ассоциации этих субъединиц соответственно в рибосомы 70 S и 80 S, т. е. процессы диссоциации и ассоциации обратимы. Для бактериальной рибосомы, например из Е. соИ, диссоциация на субъединицы происходит при концентрации Mg + 10 — 10 М, а ассоциированное состояние наблюдается при концентрации 5-10 М в присутствии одновалентных катионов (10 М). [c.463] Вернуться к основной статье