Ribozom, hücrenin en önemli organelleridir. Çünkü çeviri süreci üzerlerinde gerçekleşmektedir. Haberci RNA (mRNA) üzerinde bir polipeptit sentezi bulunmaktadır. Başka bir deyişle, ribozomlar protein sentezinin yeri olarak hizmet etmektedir.
Ribozom yapısı
Ribozomlar zar olmayan organellerdir. Çok küçüktürler (yaklaşık 20 nm). Ancak çok sayıdalardır (hücre başına binlerce ve hatta milyonlarca). İki bölümden oluşmaktalardır. Bunlar; alt birimler. Alt parçacıklar, ribozomal RNA (rRNA) ve ribozomal proteinleri içermektedir. Yani ribozomlar kimyasal bileşimde ribonükleoproteinlerdir. Bununla birlikte, az miktarda düşük moleküler ağırlıklı bileşikler de içerirler. Çok sayıda ribozom nedeniyle, rRNA, hücrenin toplam RNA’sının yarısından fazlasını oluşturmaktadır.
Alt birimlerden birine “küçük”, ikincisine “büyük” denmektedir.
Alt birimlerden oluşan ribozomda, site adı verilen iki (bazı kaynaklara göre) veya üç (bazı kaynaklara göre) bölüm izole edilecektir. Bölümlerden biri A (aminoasil) olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca ikinci – P (peptidil) olan aminoasil olarak adlandırılmaktadır. Bu siteler, ribozomlarda meydana gelen reaksiyonların ana katalitik merkezleridir. Üçüncü bölüm, sentezlenen polipeptidden salınan transfer RNA’nın (tRNA) ribozomdan ayrıldığı E (çıkış) olarak adlandırılmaktadır.
Ribozomlarda listelenen sitelere ek olarak, çeşitli enzimleri bağlamak için kullanılan başka siteler de vardır. Alt birimler ayrıldığında site özgüllüğü kaybolmaktadır. Yani bunlar her iki alt birimin ilgili bölgelerinin kombinasyonu ile belirlenmektedir.
Prokaryotlarda ve ökaryotlarda ribozomlar arasındaki fark
Ribozomdaki proteinlerin ve RNA’nın kütlece oranı yaklaşık olarak eşittir. Ancak prokaryotlarda daha az protein bulunmaktadır (yaklaşık %40).
Hem ribozomların, hem de alt birimlerin boyutları, santrifüjleme sırasında çökelme (biriktirme) hızında ifade edilmektedir. Bu durumda S, santrifüjdeki çökelme oranını karakterize eden bir birim olan Svedberg sabitini belirtmektedir (S ne kadar büyükse, parçacık o kadar hızlı çöker ve dolayısıyla daha ağırdır). Prokaryotlarda ribozomların boyutu 70S iken ökaryotlarda 80S’dir (yani daha ağır ve daha büyüktürler). Aynı zamanda prokaryotik ribozomların alt birimleri 30S ve 50S değerlerine sahipken, ökaryotik ribozomların alt birimleri 40S ve 60S değerlerine sahiptir. Ökaryotların mitokondri ve kloroplastlarındaki ribozomların boyutları, prokaryotlarınkine benzerdir. Boyut olarak belirli bir değişkenliğe sahip olmalarına rağmen durum budur. Bu da kökenlerinin eski prokaryotik organizmalardan geldiğini gösterebilmektedir.
Prokaryotlarda, ribozomların büyük alt birimi iki rRNA molekülü ve 30’dan fazla protein molekülü içerirken, küçük alt birim bir rRNA molekülü ve yaklaşık 20 protein içermektedir. Ökaryotların alt birimlerinde daha fazla protein molekülü ve büyük alt birimde üç rRNA molekülü bulunur. Ribozomu oluşturan proteinler ve rRNA molekülleri, kendi kendine bir araya gelme ve sonunda karmaşık bir üç boyutlu yapı oluşturma yeteneğine sahiptir. rRNA yapısı magnezyum iyonları tarafından desteklenmektedir.
rRNA sentezi
Ökaryotların ribozomlarında 4 tip rRNA bulunur. Bu durumda, bir öncü transkript, 45S rRNA’dan üç tane oluşturulur. RNA polimeraz-1 yardımıyla nükleolusta (onu oluşturan kromozomların ilmeklerinde) sentezlenir. rRNA genlerinin birçok kopyası (onlarca ve yüzlerce) vardır. Genellikle farklı kromozom çiftlerinin uçlarında bulunurlar. Sentezden sonra 45S rRNA, her biri bir veya başka modifikasyona tabi tutulan 18S, 5.8S ve 28S rRNA’ya kesilmektedir.
Dördüncü tip rRNA, RNA polimeraz-3 enzimi tarafından nükleolusun dışında sentezlenmektedir. Bu durum, sentezden sonra işlem gerektirmeyen bir 5S RNA’dır.
Ribozomlardaki rRNA’nın üçüncül yapısı çok karmaşık ve kompakttır. Yapı ve işlevselliği korumak için yardımcı işlevleri yerine getiren ribozomal proteinleri barındırmak için bir iskele görevi görmektedir.
Ribozom işlevi
İşlevsel olarak ribozomlar, sentezde yer alan moleküllerin (mRNA, tRNA, çeşitli faktörler) bağlanma bölgesidir. Moleküllerin birbirlerine göre bir kimyasal reaksiyonun hızlı bir şekilde ilerlemesini sağlayacak bir pozisyon alabilmesi ribozomdadır.
Ökaryotik hücrelerde, ribozomlar sitoplazmada serbestçe bulunabilmektedir. Ya da özel proteinler yardımıyla EPS’ye (endoplazmik retikulum, ayrıca ER – endoplazmik retikulum olarak da bilinir) eklenebilmektedir.
Translasyon sırasında ribozom, mRNA boyunca hareket edebilmektedir. Genellikle birkaç (veya daha fazla) ribozom, iplik benzeri bir mRNA boyunca hareket ederek polisom (poliribozom) olarak adlandırılmaktadır.
