Budowa i funkcja rybosomów

Rybosomy są miejscem biosyntezy białek, czyli translacji. Ta nazwa jest dosłowna, bo translacja to tłumaczenie: rybosom przekłada zapis w języku nukleotydów, czyli kolejne kodony mRNA, na język aminokwasów, czyli kolejność ogniw w łańcuchu polipeptydowym. Rybosom jest zbudowany z rRNA i białek i nie ma błony, więc zalicza się go do struktur niebłoniastych. Mają go wszystkie organizmy komórkowe, od bakterii po człowieka. Nie mają go wirusy, dlatego do wytwarzania swoich białek wykorzystują rybosomy zakażonej komórki.

Rybosom składa się z dwóch podjednostek. Mała przyłącza się do mRNA, a cały rybosom przesuwa się potem po nim kodon po kodonie. Do każdego kodonu tRNA przynosi aminokwas, a mała podjednostka sprawdza, czy antykodon tRNA pasuje do kodonu. Duża podjednostka łączy kolejne aminokwasy wiązaniem peptydowym, a rosnący łańcuch wysuwa się z niej przez kanał. Wiązanie peptydowe tworzy rRNA, a nie białko, więc rybosom jest rybozymem.

Rybosom eukariotyczny ma 80S i składa się z podjednostek 40S oraz 60S. Liczby przy rybosomach to jednostki Svedberga, oznaczane literą S. Mierzy się je w ultrawirówce, która obraca probówkę tak szybko, że zawieszone w roztworze cząstki zaczynają opadać na dno. Wartość S mówi, jak szybko to robią. Cięższa cząstka opada szybciej, ale hamuje ją opór roztworu, który zależy od jej wielkości i kształtu. Po połączeniu dwóch podjednostek masa się sumuje, a opór rośnie wolniej, bo połączona cząstka jest bardziej zwarta niż dwie osobne. Dlatego 40S i 60S dają razem 80S, a nie 100S, a u bakterii 30S i 50S dają 70S.

U eukariontów rybosomy powstają w jąderku. Budują je dwa składniki. Pierwszy to rRNA, które jąderko samo przepisuje z genów rRNA. Drugi to białka rybosomowe. Wytwarzają je w cytoplazmie inne, już działające rybosomy, a potem białka te przechodzą przez pory do jądra. W jąderku rRNA łączy się z białkami i powstają dwie osobne podjednostki: mała i duża.

Podjednostki wychodzą z jądra osobno i łączą się dopiero w cytoplazmie, na cząsteczce mRNA. Dzięki temu w jądrze nie ma działającego rybosomu, który mógłby zacząć tłumaczyć nieobrobione mRNA. Po zakończeniu translacji podjednostki znów się rozchodzą. Bakterie nie mają jądra ani jąderka, więc ich rybosomy powstają wprost w cytoplazmie.

Rybosomy wolne i związane mają tę samą budowę, a różni je miejsce pracy. Wolne wytwarzają białka dla cytoplazmy, jądra i mitochondriów. Związane z siateczką szorstką wytwarzają białka na eksport, czyli wydzielane poza komórkę, a także białka lizosomów i białka błon. Decyduje o tym sekwencja sygnałowa na początku powstającego łańcucha: jeśli jest, rybosom zostaje przyciągnięty do siateczki już w trakcie syntezy, a łańcuch trafia do jej wnętrza. Stamtąd białko przechodzi w pęcherzykach do aparatu Golgiego, który je modyfikuje, na przykład dołącza reszty cukrowe, i sortuje. W czerwcu 2025 roku CKE nie uznawała odpowiedzi, w której aparat Golgiego tylko sortuje białka, bo przy białkach na eksport punktowana jest synteza na siateczce i modyfikacja w aparacie Golgiego.

Na jednej cząsteczce mRNA pracuje zwykle kilka rybosomów naraz, jeden za drugim. Taki zespół nazywa się polisomem, a na zdjęciu z mikroskopu elektronowego wygląda jak sznur paciorków nawleczonych na nitkę mRNA. Każdy rybosom składa osobny łańcuch, więc z jednej cząsteczki mRNA komórka wytwarza w krótkim czasie wiele cząsteczek tego samego białka.

Rybosomy pracują w kilku miejscach komórki eukariotycznej: swobodnie w cytoplazmie, na siateczce śródplazmatycznej szorstkiej i na zewnętrznej błonie otoczki jądrowej. Własne rybosomy mają też mitochondria, w macierzy, i chloroplasty, w stromie. Są one typu bakteryjnego i mniejsze od cytoplazmatycznych. W podręcznikach szkolnych dla obu organelli podaje się 70S. Podobieństwo tych rybosomów do bakteryjnych jest jednym z argumentów za endosymbiotycznym pochodzeniem mitochondriów i chloroplastów.

Rybosomy bakterii różnią się budową od rybosomów w cytoplazmie człowieka i wykorzystuje to część antybiotyków. Tetracykliny i streptomycyna wiążą się z rybosomem 70S i blokują translację, a rybosomy 80S rozpoznają słabo. Linezolid wiąże się z podjednostką 50S i nie pozwala jej połączyć się z podjednostką 30S. Bakteria bez działających rybosomów nie wytwarza białek, w tym enzymów, więc przestaje rosnąć i się dzielić, a komórki pacjenta pracują dalej.