ריבוזום

מבנה הריבוזום

קוטרם של הריבוזומים כ-20 ננומטר, והם מורכבים מ-65% RNA-ריבוזומלי (rRNA) ומ-35% חלבונים ריבוזומליים.
הריבוזום מורכב משתי תת-יחידות (ראו תמונה), הקרויות לרוב "תת-היחידה הקטנה" ו"תת-היחידה הגדולה". כל יחידה מכילה רצועות ארוכות של rRNA. מחקרים שפגעו בחלקים החלבוניים של הריבוזום הראו שפעילותו הקטליטית, כלומר יצירת הקשר הפפטידי, יכולה להתקיים בנוכחות תת-היחידה הגדולה בלבד וללא צורך בפקטורים נוספים למעט סובסטרטים מתאימים, אולם בקצב איטי בהרבה. לפי ממצאים אלו, ולפי עדויות גנטיות ומבניות נוספות, ניתן להסיק שהחלקים החלבוניים של הריבוזום מהווים תוספת אבולוציונית מאוחרת ומשמשים כמעין פיגום המסייע ליעילות תהליך התרגום ולהאצתו.
מנגנון הפעילות והמבנה של הריבוזומים שמור עבור כל האורגניזמים, אך קיימים מספר הבדלים קטנים בין המחלקות של הפרוקריוטיים והאיקריוטיים, המתבטאים בין השאר בגודלי התת-יחידות של הריבוזום. יחידת סוודברג המשמשת ביוכימאים (המסומנת בסימול S), משמשת להגדרת גודלן של תת-היחידות של הריבוזום. יחידה זו מבטאת את קצב השיקוע של החומר בצנטריפוגה. בעוד שבפרוקריוטיים גודל הריבוזום כולו הוא 70S, המתחלק ל-30S לתת-יחידה הקטנה ו-50S לתת-יחידה הגדולה, באיקריוטיים הריבוזום כולו בגודל 80S המתחלק ל-60S ו-40S.
בפרוקריוטיים תת-היחידה הגדולה (50S) מורכבת מתת-יחידה 5S rRNA (מורכב מ-120 נוקלאוטידים), תת-יחידה של 23S rRNA ‏(2,900 נוקלאוטידים) ו-34 חלבונים. תת-היחידה הקטנה (30S) מורכבת מתת-יחידה של rRNA בן 1540 נוקלאוטידים (16S) הקשור ל-21 חלבונים. באיקריוטיים תת-היחידה הגדולה (60S) מורכבת מתת-יחידה 5S RNA (מורכב מ-120 נוקלאוטידים), 28S rRNA ‏(4700 נוקלאוטידים), 5.8S rRNA ‏(160 נוקלאוטידים) וכ-49 חלבונים. תת-היחידה הקטנה (40S) מורכבת תת-יחידה של 18S rRNA (בן 1900 נוקלאוטידים) וכ-33 חלבונים.
באאוקריוטים, בעוד שהריבוזומים בחלל התא הם מסוג 80S, הרי שהריבוזומים המצויים בכלורופלסטים ובמיטוכונדריה הם מן הדגם הפרוקריוטי של 70S. עובדה זו מחזקת את ההשערה שאברונים אלו מקורם מחיידקים קדמונים (על פי תאוריית האנדוסימביוזה) אשר חברו לתא האאוקריוטי והפכו לחלק ממנו.
ההבדלים במבני הריבוזומים בין איקריוטיים לפרוקריוטים מאפשרים פיתוח אנטיביוטיקות היכולות לפגוע בחיידקים ללא פגיעה בתאים של האדם החולה. בשל ההבדלים במבנים, הריבוזומים של החיידקים (70S) פגיעים לאנטיביוטיקות אלו, בעוד הריבוזומים של האיקריוטיים (80S) אינם פגיעים. אף על פי שבמיטוכונדריה יש ריבוזומים הדומים לאלו של חיידקים, המיטוכונדריה אינה נפגעת מאנטיביוטיקות אלו מאחר שהיא מוקפת ממברנה כפולה שלא מאפשרת מעבר קל של האנטיביוטיקות לאברון.
המבנה המולקולרי של הריבוזומים היה ידוע עוד משנות ה-70 של המאה ה-20. בתחילת שנות האלפיים הושגה הבנה של מבנה הריבוזומים ברזולוציות גבוהות, בסדר גודל של מספר אנגסטרומים (ככול שסדר הגודל קטן יותר, הרזולוציה גבוהה יותר) וכן הבנה של אופן הפעולה שלהם.
הפרסומים הראשונים בנגוע למבנה הריבוזומים ברמה המולקולרית התפרסמו בסוף 2000. ראשית התפרסם המבנה של תת-יחידה 50S של הארכאון Haloarcula marismortui ‏. מעט אחר כך התפרסם המבנה של תת-יחידה 30S של החיידק התרמופילי Thermus thermophilus‏. זמן קצר לאחר מכן התפרסם מבנה מפורט יותר של תת-יחידה 30S‏. על גילויים אלו זכו ונקטרמן רמאקרישנן מאוניברסיטת קיימברידג', תומאס סטייץ מאוניברסיטת ייל ועדה יונת ממכון ויצמן למדע בפרס נובל לכימיה בשנת 2009. במאי 2001 נפתר באמצעות קריסטלוגרפיה המבנה המלא של תת-יחידה 70S של החיידק T. thermophilus ברזולוציה של 5.5 אנגסטרומים.

ריבוזומים חופשיים

הריבוזומים החופשיים (Free Ribosomes) מצויים בציטופלזמה ובתוך אברוני המיטוכונדריה והכלורופלסט ומייצרים חלבונים שלרוב מיועדים להישאר בציטופלזמה או בתוך האברון המתאים.

ריבוזומים אחוזי קרום

ריבוזומים אחוזי קרום (Membrane Bound Ribosomes) נמצאים לרוב על גבי קרום אברוני הרשתית התוך-פלזמית (ER). הם מייצרים חלבונים ממברנליים - חלבונים החוצים את קרום התא או את קרום אחד האברונים. מחלקה נוספת של חלבונים שמסונתזים על ידי ריבוזומים אחוזי קרום הם חלבונים המופרשים מהתא דרך אקסוציטוזה (exocytosis). החלבון המסונתז על גבי ריבוזומים אחוזי ממברנה מוחדר לרוב בחלקו לתוך הרשתית התוך-פלזמית וכך נוצרים בו אזורים חודרי קרום - טרנסממברנליים.