RIBOSOM: KARAKTERISTIK, JENIS, STRUKTUR, FUNGSI - BIOLOGI - 2025

The ribosom yang paling organel sel melimpah dan terlibat dalam sintesis protein. Mereka tidak dikelilingi oleh membran dan terdiri dari dua jenis subunit: besar dan kecil, sebagai aturan umum subunit besar hampir dua kali lipat kecil.

Garis keturunan prokariotik memiliki ribosom 70S yang terdiri dari subunit 50S besar dan subunit 30S kecil. Demikian juga, ribosom dari garis keturunan eukariotik terdiri dari subunit 60S besar dan subunit 40S kecil.

Ribosom dianalogikan dengan sebuah pabrik yang bergerak, yang mampu membaca messenger RNA, menerjemahkannya menjadi asam amino, dan menghubungkannya bersama melalui ikatan peptida.

Ribosom setara dengan hampir 10% dari total protein bakteri dan lebih dari 80% dari jumlah total RNA. Dalam kasus eukariota, mereka tidak melimpah sehubungan dengan protein lain tetapi jumlahnya lebih tinggi.

Pada tahun 1950, peneliti George Palade pertama kali memvisualisasikan ribosom dan penemuan ini dianugerahi Penghargaan Nobel dalam bidang fisiologi atau kedokteran.

Karakteristik umum

Ribosom adalah komponen penting dari semua sel dan terkait dengan sintesis protein. Ukurannya sangat kecil sehingga hanya dapat divisualisasikan di bawah cahaya mikroskop elektron.

Ribosom ditemukan bebas dalam sitoplasma sel, berlabuh di retikulum endoplasma kasar - ribosom memberikan tampilan "keriput" - dan di beberapa organel, seperti mitokondria dan kloroplas.

Ribosom yang terikat membran bertanggung jawab untuk sintesis protein yang akan dimasukkan ke dalam membran plasma atau akan dikirim ke luar sel.

Ribosom bebas, yang tidak digabungkan dengan struktur apa pun di sitoplasma, mensintesis protein yang tujuannya ada di dalam sel. Akhirnya, ribosom mitokondria mensintesis protein untuk penggunaan mitokondria.

Dengan cara yang sama, beberapa ribosom dapat bergabung dan membentuk "polibosom", membentuk rantai yang digabungkan ke RNA pembawa pesan, mensintesis protein yang sama, beberapa kali dan secara bersamaan.

Mereka semua terdiri dari dua subunit: satu disebut besar atau lebih besar dan yang lainnya kecil atau lebih kecil.

Beberapa penulis menganggap ribosom sebagai organel nonmembran, karena mereka tidak memiliki struktur lipid ini, meskipun peneliti lain tidak menganggapnya sebagai organel sendiri.

Struktur

Ribosom adalah struktur seluler kecil (dari 29 hingga 32 nm, tergantung pada kelompok organisme), bulat dan padat, terdiri dari RNA ribosom dan molekul protein, yang berasosiasi satu sama lain.

Ribosom yang paling banyak dipelajari adalah dari eubacteria, archaea dan eukariota. Pada garis keturunan pertama ribosom lebih sederhana dan lebih kecil. Ribosom eukariotik, pada bagiannya, lebih kompleks dan lebih besar. Dalam archaea, ribosom lebih mirip dengan kedua kelompok dalam hal tertentu.

Ribosom vertebrata dan angiosperm (tumbuhan berbunga) sangat kompleks.

Setiap subunit ribosom terutama terdiri dari RNA ribosom dan berbagai macam protein. Subunit besar dapat terdiri dari molekul RNA kecil selain RNA ribosom.

Protein digabungkan dengan RNA ribosom di daerah tertentu, mengikuti urutan. Di dalam ribosom, beberapa situs aktif dapat dibedakan, seperti zona katalitik.

RNA ribosom sangat penting bagi sel dan ini dapat dilihat dalam urutannya, yang hampir tidak berubah selama evolusi, mencerminkan tekanan selektif yang tinggi terhadap perubahan apa pun.

Fungsi ribosom

Ribosom bertanggung jawab untuk memediasi proses sintesis protein dalam sel semua organisme, menjadi mesin biologis universal.

Ribosom - bersama dengan transfer RNA dan messenger RNA - berhasil memecahkan kode pesan DNA dan menafsirkannya menjadi urutan asam amino yang akan membentuk semua protein dalam suatu organisme, dalam proses yang disebut translasi.

Dalam terang biologi, terjemahan kata mengacu pada perubahan "bahasa" dari triplet nukleotida menjadi asam amino.

Struktur ini merupakan bagian sentral dari translasi, dimana sebagian besar reaksi terjadi, seperti pembentukan ikatan peptida dan pelepasan protein baru.

Terjemahan protein

Proses pembentukan protein dimulai dengan penyatuan antara messenger RNA dan ribosom. Utusan berjalan melalui struktur ini pada ujung tertentu yang disebut "kodon rantai mulai".

Saat RNA pembawa pesan melewati ribosom, molekul protein terbentuk, karena ribosom mampu menafsirkan pesan yang dikodekan dalam pembawa pesan.

Pesan ini dikodekan dalam triplet nukleotida, dengan setiap tiga basa menunjukkan asam amino tertentu. Misalnya jika messenger RNA membawa urutan: AUG AUU CUU UUG GCU maka peptida yang terbentuk akan terdiri dari asam amino: metionin, isoleusin, leusin, leusin, dan alanin.

Contoh ini menunjukkan “degenerasi” kode genetik, karena lebih dari satu kodon - dalam hal ini CUU dan UUG - mengkode untuk jenis asam amino yang sama. Ketika ribosom mendeteksi kodon stop pada messenger RNA, translasi berakhir.

Ribosom memiliki situs A dan situs P. Situs P menahan peptidil-tRNA dan aminoasil-tRNA memasuki situs A.

Transfer RNA

Transfer RNA bertanggung jawab untuk mengangkut asam amino ke ribosom dan memiliki urutan yang melengkapi triplet. Ada transfer RNA untuk masing-masing dari 20 asam amino yang menyusun protein.

Langkah kimia sintesis protein

Prosesnya dimulai dengan aktivasi setiap asam amino dengan pengikatan ATP dalam kompleks adenosin monofosfat, melepaskan fosfat berenergi tinggi.

Langkah sebelumnya menghasilkan asam amino dengan energi berlebih dan terjadi pengikatan dengan RNA transfer masing-masing, untuk membentuk kompleks asam amino-tRNA. Di sini terjadi pelepasan adenosin monofosfat.

Di ribosom, RNA transfer bertemu dengan messenger RNA. Pada tahap ini urutan RNA transfer atau antikodon berhibridisasi dengan kodon atau triplet dari messenger RNA. Ini mengarah pada penyelarasan asam amino dengan urutan yang tepat.

Enzim peptidil transferase bertanggung jawab untuk mengkatalisasi pembentukan ikatan peptida yang mengikat asam amino. Proses ini menghabiskan energi dalam jumlah besar, karena memerlukan pembentukan empat ikatan energi tinggi untuk setiap asam amino yang terikat pada rantai.

Reaksi tersebut menghilangkan radikal hidroksil di ujung COOH dari asam amino dan menghilangkan hidrogen di ujung NH ₂ dari asam amino lainnya. Daerah reaktif dari dua asam amino bersatu dan menciptakan ikatan peptida.

Ribosom dan antibiotik

Karena sintesis protein merupakan peristiwa penting bagi bakteri, antibiotik tertentu menargetkan ribosom dan tahapan proses translasi yang berbeda.

Misalnya, streptomisin berikatan dengan subunit kecil untuk mengganggu proses penerjemahan, sehingga menyebabkan kesalahan dalam pembacaan RNA messenger.

Antibiotik lain, seperti neomisin dan gentamisin, juga dapat menyebabkan kesalahan dalam penerjemahan, terkait dengan subunit kecil.

Jenis ribosom

Ribosom dalam prokariota

Bakteri, seperti E. coli, memiliki lebih dari 15.000 ribosom (dalam proporsi ini setara dengan hampir seperempat berat kering sel bakteri).

Ribosom pada bakteri memiliki diameter sekitar 18 nm dan terdiri dari 65% RNA ribosom dan hanya 35% protein dengan berbagai ukuran, antara 6.000 dan 75.000 kDa.

Subunit besar disebut 50S dan 30S kecil, yang bergabung untuk membentuk struktur 70S dengan massa molekul 2,5 × 10 ⁶ kDa.

Subunit 30S berbentuk memanjang dan tidak simetris, sedangkan subunit 50S lebih tebal dan pendek.

Subunit kecil E. coli terdiri dari 16S ribosom RNA (1542 basa) dan 21 protein, dan subunit besar mengandung 23S ribosom RNA (2904 basa), 5S (1542 basa), dan 31 protein. Protein yang menyusunnya bersifat basa dan jumlahnya bervariasi sesuai dengan strukturnya.

Molekul RNA ribosom, bersama dengan protein, dikelompokkan bersama dalam struktur sekunder yang mirip dengan jenis RNA lainnya.

Ribosom pada eukariota

Ribosom pada eukariota (80S) berukuran lebih besar, dengan kandungan RNA dan protein yang lebih tinggi. RNA lebih panjang dan disebut 18S dan 28S. Seperti pada prokariota, komposisi ribosom didominasi oleh RNA ribosom.

Dalam organisme ini, ribosom memiliki massa molekul 4,2 × 10 ⁶ kDa dan didekomposisi menjadi 40S dan 60S subunit.

Subunit 40S mengandung satu molekul RNA, 18S (1874 basa), dan sekitar 33 protein. Demikian pula, subunit 60S berisi RNA 28S (4718 basa), 5.8S (160 basa) dan 5S (120 basa). Selain itu, ini terdiri dari protein dasar dan protein asam.

Ribosom di archaea

Archaea adalah sekelompok organisme mikroskopis yang menyerupai bakteri, tetapi berbeda dalam banyak karakteristik sehingga mereka membentuk domain terpisah. Mereka hidup di lingkungan yang beragam dan mampu menjajah lingkungan yang ekstrim.

Jenis ribosom yang ditemukan di archaea mirip dengan ribosom organisme eukariotik, meskipun mereka juga memiliki karakteristik ribosom bakteri tertentu.

Ini memiliki tiga jenis molekul RNA ribosom: 16S, 23S dan 5S, digabungkan dengan 50 atau 70 protein, tergantung pada spesies penelitian. Dalam hal ukuran, archaea ribosom lebih dekat dengan bakteri (70S dengan dua subunit 30S dan 50S) tetapi dalam hal struktur utama mereka lebih dekat dengan eukariota.

Karena archaea cenderung menghuni lingkungan dengan suhu tinggi dan konsentrasi garam tinggi, ribosomnya sangat tahan.

Koefisien sedimentasi

S atau Svedbergs, mengacu pada koefisien sedimentasi partikel. Ini mengungkapkan hubungan antara kecepatan konstan sedimentasi dan percepatan yang diterapkan. Ukuran ini memiliki dimensi waktu.

Perhatikan bahwa Svedberg bukanlah aditif, karena Svedberg memperhitungkan massa dan bentuk partikel. Untuk alasan ini, pada bakteri ribosom yang terdiri dari subunit 50S dan 30S tidak berjumlah 80S, demikian juga subunit 40S dan 60S tidak membentuk ribosom 90S.

Sintesis ribosom

Semua mesin seluler yang diperlukan untuk sintesis ribosom ditemukan di nukleolus, wilayah padat nukleus yang tidak dikelilingi oleh struktur membran.

Nukleolus adalah struktur variabel yang bergantung pada jenis sel: ia besar dan mencolok dalam sel dengan kebutuhan protein tinggi dan merupakan area yang hampir tidak terlihat dalam sel yang mensintesis sedikit protein.

Pemrosesan RNA ribosom terjadi di daerah ini, di mana ia berpasangan dengan protein ribosom dan menimbulkan produk kondensasi granular, yang merupakan subunit belum matang yang membentuk ribosom fungsional.

Subunit diangkut keluar nukleus - melalui pori-pori inti - ke sitoplasma, di mana mereka dirangkai menjadi ribosom matang yang dapat memulai sintesis protein.

Gen RNA ribosom

Pada manusia, gen yang mengkode RNA ribosom ditemukan pada lima pasangan kromosom spesifik: 13, 14, 15, 21, dan 22. Karena sel membutuhkan ribosom dalam jumlah besar, gen tersebut diulang beberapa kali pada kromosom ini. .

Gen nukleolus menyandikan RNA ribosom 5.8S, 18S, dan 28S dan ditranskripsi oleh RNA polimerase menjadi transkrip prekursor 45S. RNA ribosom 5S tidak disintesis di nukleolus.

Asal dan evolusi

Ribosom modern pasti muncul pada masa LUCA, nenek moyang bersama universal terakhir, mungkin di dunia hipotetis RNA. Diusulkan bahwa RNA transfer sangat penting untuk evolusi ribosom.

Struktur ini dapat muncul sebagai kompleks dengan fungsi yang mereplikasi diri sendiri yang kemudian memperoleh fungsi untuk sintesis asam amino. Salah satu karakteristik RNA yang paling menonjol adalah kemampuannya untuk mengkatalisasi replikasinya sendiri.

Referensi

1. Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. (2002). Biokimia. Edisi ke-5. New York: WH Freeman. Bagian 29.3, Ribosom Adalah Partikel Ribonukleoprotein (70S) yang Terbuat dari Subunit Kecil (30S) dan Besar (50S). Tersedia di: ncbi.nlm.nih.gov
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2006). Undangan ke Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Fox, GE (2010). Asal dan evolusi ribosom. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 2 (9), a003483.
4. Hall, JE (2015). Guyton dan Hall buku teks fisiologi medis e-Book. Ilmu Kesehatan Elsevier.
5. Lewin, B. (1993). Gen Volume 1. Kembalikan.
6. Lodish, H. (2005). Biologi seluler dan molekuler. Panamerican Medical Ed.
7. Ramakrishnan, V. (2002). Struktur ribosom dan mekanisme penerjemahan. Sel, 108 (4), 557-572.
8. Tortora, GJ, Funke, BR, & Case, CL (2007). Pengantar mikrobiologi. Panamerican Medical Ed.
9. Wilson, DN, & Cate, JHD (2012). Struktur dan fungsi ribosom eukariotik. Perspektif Cold Spring Harbor dalam biologi, 4 (5), a011536.