Рибосомы и эндоплазматическая сеть: строение и функции.

Рибосомы

Рибосомы — немембранные клеточные структуры, на которых происходит синтез белка. Они имеются у всех живых организмов: бактерий, растений, животных, грибов и человека.

Строение рибосом

Рибосома состоит из двух субъединиц — большой и малой. Каждая из них образована рибосомной РНК (рРНК) и белками.

У эукариот, к которым относятся животные, растения и грибы, рибосомы имеют размер 80S и состоят из:

• малой субъединицы — 40S;

• большой субъединицы — 60S.

У бактерий, а также в митохондриях и хлоропластах эукариотических клеток, рибосомы мельче — 70S, с субъединицами 30S и 50S. Буква S обозначает скорость оседания частиц при центрифугировании и характеризует их размер и форму.

В рибосоме есть участки, к которым присоединяются матричная РНК (мРНК) и транспортные РНК (тРНК). Именно здесь аминокислоты соединяются в определённой последовательности, заданной генетической информацией.

Функции рибосом

Главная функция рибосом — биосинтез белка, или трансляция.

Процесс происходит так:

1. Молекула мРНК несёт информацию о строении белка.

2. Рибосома считывает эту информацию по три нуклеотида — кодонами.

3. тРНК доставляют соответствующие аминокислоты.

4. Рибосома соединяет аминокислоты пептидными связями.

5. Образуется полипептидная цепь, которая затем сворачивается в полноценный белок.

Рибосомы могут располагаться в клетке свободно или быть прикреплёнными к мембранам шероховатой эндоплазматической сети.

Свободные рибосомы синтезируют главным образом белки, которые будут использоваться внутри цитоплазмы, ядра, митохондрий или других внутриклеточных структур.

Связанные с ЭПС рибосомы синтезируют белки, предназначенные для выделения из клетки, встраивания в клеточную мембрану или переноса в лизосомы и некоторые другие органоиды.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть, или эндоплазматический ретикулум, ЭПС, — это система мембранных полостей, трубочек и уплощённых мешочков в цитоплазме эукариотической клетки. Она образует единую внутреннюю мембранную сеть и связана с наружной мембраной ядерной оболочки.

ЭПС ограничена одной мембраной. Внутри неё находится особое внутреннее пространство — просвет, или люмен ЭПС.

Выделяют два основных типа эндоплазматической сети:

• шероховатую, или гранулярную;

• гладкую, или агранулярную.

Шероховатая эндоплазматическая сеть

Шероховатая ЭПС имеет на наружной поверхности мембран рибосомы, поэтому под микроскопом выглядит «шероховатой». Обычно она представлена системой уплощённых мембранных цистерн.

Основные функции шероховатой ЭПС:

• синтез белков на прикреплённых рибосомах;

• поступление синтезируемых белков внутрь ЭПС или в её мембрану;

• первичная обработка белков;

• сворачивание белковых молекул в правильную пространственную форму;

• образование некоторых углеводных компонентов белков — гликозилирование;

• контроль качества белков и разрушение неправильно собранных молекул;

• транспорт белков в пузырьках к аппарату Гольджи.

Шероховатая ЭПС особенно хорошо развита в клетках, активно вырабатывающих белки. Например, в клетках поджелудочной железы, синтезирующих пищеварительные ферменты, и в плазматических клетках иммунной системы, образующих антитела.

Гладкая эндоплазматическая сеть

Гладкая ЭПС не имеет прикреплённых рибосом. Она чаще состоит из тонких разветвлённых трубочек.

Её основные функции:

• синтез липидов: фосфолипидов, холестерина, жиров;

• синтез стероидных гормонов, например половых гормонов и гормонов коры надпочечников;

• участие в обновлении клеточных мембран;

• обезвреживание токсичных веществ и лекарств, особенно в клетках печени;

• участие в обмене углеводов;

• накопление и выделение ионов кальция.

В мышечных клетках гладкая ЭПС образует саркоплазматический ретикулум. Он запасает кальций и быстро высвобождает его при сокращении мышцы.

Связь рибосом и эндоплазматической сети

Рибосомы и шероховатая ЭПС работают как единая система синтеза и доставки белков.

Сначала рибосома начинает синтезировать белок в цитоплазме. Если в начале белковой цепи есть специальный сигнальный участок, рибосома направляется к мембране шероховатой ЭПС. Далее белок поступает внутрь ЭПС либо встраивается в её мембрану.

Затем белки, прошедшие обработку в ЭПС, упаковываются в транспортные пузырьки и направляются в аппарат Гольджи. Там они могут дополнительно изменяться, сортироваться и отправляться к месту назначения: на клеточную мембрану, в лизосомы или за пределы клетки.

Таким образом:

• рибосомы создают белковые молекулы;

• шероховатая ЭПС обеспечивает синтез, обработку и транспорт части белков;

• гладкая ЭПС в основном участвует в синтезе липидов, обезвреживании веществ и регуляции содержания кальция.

Рибосомы и эндоплазматическая сеть особенно важны для клеток, которые интенсивно производят белки, гормоны, ферменты, мембранные вещества или секреты.