Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Apakah Ribosom?
- Apa yang Dilakukan Ribosom?
- Tiga Langkah Pengeluaran Protein
- Apakah DNA Ribosom?
- Kepentingan untuk rDNA dan Penyakit
- DNA Ribosom dan Penuaan
Semua makhluk hidup memerlukan protein untuk pelbagai fungsi. Di dalam sel, para saintis menentukan ribosom sebagai pembuat protein tersebut. DNA Ribosom (rDNA), sebaliknya, berfungsi sebagai kod genetik prekursor bagi protein tersebut dan melakukan fungsi lain juga.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Ribosom berfungsi sebagai kilang protein di dalam sel-sel organisma. DNA ristosomal (rDNA) adalah kod prekursor bagi protein tersebut, dan berfungsi dengan fungsi penting lain dalam sel.
Apakah Ribosom?
Kita boleh menentukan ribosomes sebagai kilang protein molekul. Pada yang paling sederhana, ribosom adalah sejenis organelle yang terdapat dalam sel-sel semua makhluk hidup. Ribosom boleh melayang secara bebas dalam sitoplasma sel, atau boleh berada di permukaan retikulum endoplasma (ER). Bahagian ER ini dirujuk kepada ER kasar.
Protein dan asid nukleik terdiri daripada ribosom. Kebanyakannya berasal dari nukleolus. Ribosom diperbuat daripada dua subunit, satu lebih besar daripada yang lain. Dalam bentuk kehidupan yang lebih mudah seperti bakteria dan archaebacteria, ribosom dan subunitnya lebih kecil daripada bentuk kehidupan yang lebih maju.
Dalam organisma yang lebih mudah ini, ribosom dirujuk sebagai ribosom 70S dan diperbuat daripada subunit 50S dan subunit 30S. "S" merujuk kepada kadar pemendapan bagi molekul dalam sentrifuge.
Dalam organisma yang lebih kompleks seperti orang, tumbuhan dan kulat, ribosom lebih besar, dan dirujuk sebagai ribosom 80S. Mereka ribosom terdiri daripada 60S dan subunit 40S, masing-masing. Mitokondria mempunyai ribosom 70S mereka sendiri, membayangkan kemungkinan kuno bahawa eukariot memakan mitokondria sebagai bakteria, namun menyimpannya sebagai simbiosis yang berguna.
Ribosom boleh dibuat sebanyak 80 protein, dan sebahagian besarnya berasal dari RNA ribosom (rRNA).
Apa yang Dilakukan Ribosom?
The fungsi utama ribosom adalah untuk membina protein. Ini dilakukan dengan menerjemahkan kod yang diberikan dari nukleus sel melalui mRNA (asid ribonucleic messenger). Menggunakan kod ini, ribosom akan bersambung dengan asid amino yang dibawa oleh tRNA (pemindahan asid ribonukleik).
Akhirnya polipeptida baru ini akan dikeluarkan ke dalam sitoplasma dan diubah lagi sebagai protein yang berfungsi baru.
Tiga Langkah Pengeluaran Protein
Walaupun mudah untuk mentakrifkan ribosom sebagai kilang protein, ia membantu memahami sebenar langkah pengeluaran protein. Langkah-langkah ini perlu dilakukan dengan cekap dan tepat untuk memastikan tiada kerosakan pada protein baru yang berlaku.
Langkah pertama pengeluaran protein (aka terjemahan) dipanggil inisiasi. Protein khas membawa mRNA ke subunit kecil ribosom, di mana ia masuk melalui celah. Kemudian tRNA disiapkan dan dibawa melalui celah lain. Semua molekul ini melampirkan antara subunit ribosom yang lebih besar dan lebih kecil, menjadikan ribosom aktif. Subunit yang lebih besar terutamanya berfungsi sebagai pemangkin, sedangkan subunit kecil berfungsi sebagai penyahkod.
Langkah kedua, pemanjangan, bermula apabila mRNA adalah "dibaca." TRNA menyampaikan asid amino, dan proses ini berulang, memanjangkan rantai asid amino. Asid amino diambil dari sitoplasma; mereka dibekalkan oleh makanan.
Penamatan mewakili penghujung pengilangan protein. Ribosom tersebut membaca kodon berhenti, urutan gen yang mengarahkannya untuk menyelesaikan pembentukan protein. Protein yang dipanggil protein pelepasan protein membantu ribosom membebaskan protein lengkap ke dalam sitoplasma. Protein yang baru dikeluarkan boleh kali ganda atau dimodifikasi pengubahsuaian selepas translasi.
Ribosom boleh bekerja pada kelajuan tinggi untuk bergabung dengan asid amino bersama-sama, dan kadang-kadang boleh menyambung 200 daripadanya seminit! Protein yang lebih besar boleh mengambil masa beberapa jam untuk dibina. Protein ribosomes teruskan untuk melaksanakan fungsi penting untuk kehidupan, membentuk otot dan tisu lain. Sel mammal boleh mengandungi sebanyak 10 bilion molekul protein dan 10 juta ribosom! Apabila ribosom melengkapkan kerja mereka, subunitnya terpisah dan boleh dikitar semula atau dipecahkan.
Para penyelidik menggunakan pengetahuan mereka mengenai ribosom untuk membuat antibiotik baru dan ubat-ubatan lain. Misalnya, antibiotik baru wujud yang menyerang serangan ribosom 70S di dalam bakteria. Sebagai saintis mempelajari lebih lanjut mengenai ribosomes, lebih banyak pendekatan untuk ubat-ubatan baru tidak akan dinafikan.
Apakah DNA Ribosom?
DNA Ribosom, atau asid ribosomal deoxyribonucleic (rDNA), adalah DNA yang menyusun protein ribosom yang membentuk ribosom. RDNA ini membentuk sebahagian kecil DNA manusia, tetapi peranannya penting untuk beberapa proses. Kebanyakan RNA yang terdapat dalam eukariota berasal dari RNA ribosom yang ditranskripsikan dari rDNA.
Transkripsi ini rDNA dinyalakan semasa kitaran sel.RDNA itu sendiri berasal dari nukleolus, yang terletak di dalam nukleus sel.
Tahap pengeluaran RDNA dalam sel berbeza-beza bergantung kepada tekanan dan tahap nutrien. Apabila ada kelaparan, transkripsi titisan rDNA. Apabila terdapat sumber yang banyak, penghasilan RDNA meningkat.
DNA Ribosomal bertanggungjawab untuk mengawal metabolisme sel, ekspresi gen, tindak balas kepada tekanan dan juga penuaan. Perlu ada transkripsi rDNA tahap stabil untuk mengelakkan kematian sel atau pembentukan tumor.
Ciri RDNA yang menarik ialah siri besarnya gen berulang. Terdapat lebih banyak ulangan rDNA daripada yang diperlukan untuk rRNA. Walaupun sebab ini tidak jelas, para penyelidik berpendapat ini mungkin ada kaitannya dengan keperluan untuk kadar sintesis protein yang berlainan sebagai titik yang berbeza dalam pembangunan.
Urutan rDNA berulang ini boleh membawa kepada masalah dengan integriti genom. Mereka sukar untuk menyalin, meniru dan membaiki, yang seterusnya menyebabkan ketidakstabilan keseluruhan yang boleh membawa kepada penyakit. Apabila transkripsi rDNA berlaku pada kadar yang lebih tinggi, terdapat risiko yang lebih tinggi untuk pemecahan dalam rDNA dan kesilapan lain. Peraturan DNA berulang adalah penting untuk kesihatan organisma.
Kepentingan untuk rDNA dan Penyakit
Isu-isu Ribosomal DNA (rDNA) telah dikaitkan dengan beberapa penyakit pada manusia, termasuk gangguan neurodegenerative dan kanser. Apabila ada yang lebih besar ketidakstabilan rDNA, masalah berlaku. Ini disebabkan oleh urutan berulang yang dijumpai di rDNA, yang terdedah kepada peristiwa rekombinasi yang menghasilkan mutasi.
Sesetengah penyakit mungkin berlaku daripada ketidakstabilan rDNA yang meningkat (dan sintesis ribosom dan protein yang lemah). Penyelidik telah mendapati bahawa sel-sel dari pesakit sindrom Cockayne, sindrom Bloom, Sindrom Werner dan ataxia-telangiectasia mengandungi ketidakstabilan rDNA yang meningkat.
Ketidakstabilan DNA mengulang juga ditunjukkan dalam sejumlah penyakit saraf seperti penyakit Huntington, ALS (sclerosis lateral amyotrophic) dan demensia frontotemporal. Para saintis berfikir bahawa neurodegenerasi berkaitan rDNA timbul daripada transkripsi rDNA yang tinggi yang menghasilkan kerosakan rDNA dan transkrip rRNA yang lemah. Masalah dengan pengeluaran ribosom juga boleh memainkan peranan.
Sejumlah kanser tumor pepejal berlaku untuk mempamerkan susunan semula rDNA, termasuk beberapa urutan ulang. Nombor salinan RDNA mempengaruhi bagaimana bentuk ribosomes, dan oleh itu bagaimana protein mereka berkembang. Meningkatkan pengeluaran protein oleh ribosomes memberikan petunjuk kepada hubungan antara urutan ribosomal DNA dan perkembangan tumor.
Harapannya ialah terapi kanser novel boleh dibuat yang mengeksploitasi kerentanan tumor akibat rDNA berulang.
DNA Ribosom dan Penuaan
Para saintis baru-baru ini membongkar bukti bahawa rDNA juga memainkan peranan dalam penuaan. Penyelidik mendapati bahawa sebagai usia haiwan, rDNA mereka menjalani perubahan epigenetik yang dipanggil metilasi. Kumpulan metil tidak mengubah urutan DNA, tetapi mereka mengubah bagaimana gen dinyatakan.
Satu lagi petunjuk yang berpotensi dalam penuaan adalah pengurangan rDNA berulang. Lebih banyak penyelidikan diperlukan untuk menjelaskan peranan rDNA dan penuaan.
Sebagai saintis mempelajari lebih lanjut mengenai rDNA dan bagaimana ia boleh mempengaruhi ribosomes dan pembangunan protein, masih ada janji besar untuk ubat-ubatan baru untuk merawat bukan penuaan, tetapi juga keadaan yang merosakkan seperti kanser dan gangguan neurologi.