Ribosom adalah struktur sel untuk membuat protein. Protein diperlukan untuk banyak fungsi sel seperti memperbaiki kerusakan atau mengarahkan proses kimia.
Ini adalah struktur kecil dalam bentuk butiran yang hadir dalam sel prokariotik dan eukariotik.
Mereka sangat penting untuk pertumbuhan, regenerasi sel dan kontrol metabolisme.
Ribosom adalah struktur sel, hadir dalam sel prokariotik dan eukariotik, yang bertanggung jawab untuk sintesis protein. Struktur ini dibentuk oleh dua subunit, satu lebih besar dan satu lebih kecil, terdiri dari molekul dan protein RNA (asam ribonukleat).
Sel dapat memiliki dua jenis ribosom, terhubung dan bebas.
Apa itu ribosom?
Ribosom adalah molekul biologis yang dibuat dari asam ribonukleat (RNA) dan protein (protein ribosom). Struktur ribosom cukup kompleks, dan ia berfungsi untuk membuat jutaan protein yang dibutuhkan oleh sel-sel. Pikirkan ribosom sebagai pabrik biosintesis protein kecil yang menerjemahkan DNA informasi genetik menjadi urutan asam amino (struktur primer protein) Ribosom berbentuk butiran kecil dengan diameter sekitar 20 – 22 nm.
Ribosom adalah struktur seluler yang terdiri dari RNAr (RNA ribosom) dan protein. Struktur ini kecil, lebar sekitar 12 nm dan panjang 25 nm, dan dibentuk oleh dua subunit, yang lebih besar dan lebih kecil. Subunit-subunit ini dipisahkan, menyatu hanya selama proses sintesis protein. Karena mereka tidak memiliki membran, beberapa penulis tidak menganggap struktur ini sebagai organel.
Ribosom adalah struktur yang bertanggung jawab untuk proses sintesis protein. Mereka hadir dalam sel prokariotik dan eukariotik, ditemukan dalam jumlah yang lebih besar dalam sel di mana ada sintesis protein yang intens. Meskipun sangat mirip, ribosom dalam sel eukariotik lebih besar dari prokariota, mereka disintesis dalam nukleolus dan kemudian ditransfer ke sitoplasma.
Pada sel-sel tertentu dengan laju sintesis protein yang tinggi (misalnya, sel hati), akan memiliki jumlah ribosom yang sangat banyak hingga mencapai jutaan ribosom. Ribosom dapat dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:
- Ribosom bebas, tersuspensi didalam sitosol. Ribosom bebas mensintesis protein yang akan berfungsi di dalam sitosol, seperti enzim metabolisme.
- Ribosom terikat, menempel pada retikulum endoplasma (RE). Ribosom terikat mensintesis protein yang akan dimasukan ke dalam membran RE, sekresi protein, serta pembungkusan pada organel sel tertentu seperti lisosom.
Sintesis protein adalah proses pencetakan protein di dalam sel. Protein merupakan senyawa yang tersusun dai polimer-polimer yang dihubungkan dengan ikatan peptida. Sifat protein sebagai pengendali zat pembangunan mahluk hidup, ditentukan oleh jumlah, jenis, dan urutan asam amino yang menyusunnya. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA. Sintesis protein bertujuan untuk pembentukan sifat, struktural, fungsional, serta reproduksi dalam proses pertumbuhan dan perkembangan sel. Di dalam tubuh, sintesis protein bermanfaat untuk menghasilkan hormon enzim, antibodi, sumber energi, serta pembentukan dan perbaikan sel-sel atau jaringan tubuh.
Fungsi ribosom
Fungsi ribosom adalah untuk membantu dalam produksi dan sintesis protein dalam sel. Selain itu, molekul DNA dan RNA berpartisipasi dalam proses ini.
Ribosom menyatukan berbagai asam amino selama sintesis protein melalui ikatan kimia yang disebut ikatan peptida.
Fungsi ribosom selama translasi dapat dikarakteristikkan dengan model tiga digit. Dengan demikian, ribosom memiliki tiga situs pengikatan tRNA, situs A (aminoasil), P (peptidil) dan E (exit). Selama siklus elongasi, ribosom berosilasi antara dua keadaan, keadaan pra dan pasca translasi, dengan dua dari tiga situs pengikatan tRNA ditempati oleh tRNA. Dalam keadaan pra-translasi, situs A dan P ditempati, situs P membawa tRNA dengan rantai polipeptida dan situs A ditempati oleh tRNA aminoasil yang baru ditambahkan. Dalam ribosom, rantai polipeptida sekarang ditransfer dari tRNA P-situs ke tRNA A-situs dengan menggunakan peptidil transferase. Ribosom kemudian berubah ke keadaan pasca-translasi dan bermigrasi dengan tiga basis pada mRNA, di mana tRNA A-situs sebelumnya menjadi tRNA P-situs dan bekas tRNA P-site yang sekarang kosong melalui E-site (Keluar ) dikeluarkan dari ribosom.
Dua keadaan utama ribosom (sebelum dan sesudah translasi) dipisahkan satu sama lain oleh penghalang energi aktivasi yang tinggi. Peran sentral dari dua faktor perpanjangan adalah untuk menurunkan penghalang energi ini dan dengan demikian menempatkan ribosom di negara lain.
Terkadang beberapa ribosom prokariotik membentuk polisom pada molekul mRNA yang sama seperti untaian mutiara.
Setelah peptida dikaitkan di ribosom, ia bergerak melalui terowongan ribosom. Ini sebagian besar terdiri dari rRNA dan muncul dari subunit ribosom besar. Ia memiliki panjang sekitar 100 Å (10 nm) dan diameter rata-rata 15 Å (1,5 nm). Pada titik tersempitnya, saluran tersebut dibatasi oleh dua protein ribosomal, L4e dan L22.
Jenis ribosom
Sel dapat memiliki dua jenis ribosom:
- Ribosom bebas: mereka didispersikan dalam sitosol, dan protein yang dihasilkan oleh mereka akan bertindak di dalam sitosol;
- Ribosom terikat: mereka melekat pada retikulum endoplasma dan amplop nuklir, dan protein mereka dapat dimasukkan ke dalam membran untuk digunakan oleh beberapa organel atau disekresikan di luar sel.
Letak
Lokasi ribosom dalam sel menentukan apa jenis protein yang akan dibuat. Ribosom dapat ditemukan mengambang dalam sitoplasma atau melekat pada retikulum endoplasma. Jika ribosom mengambang bebas di seluruh sel, itu akan membuat protein yang akan digunakan dalam sel itu sendiri. Ketika ribosom yang melekat pada retikulum endoplasma, ini disebut retikulum endoplasma kasar atau RE kasar. Protein dibuat pada RE kasar digunakan untuk penggunaan di dalam sel atau di luar sel.
Protein merupakan bagian penting dari semua sel. Pada eukariota dan prokariota memerlukan protein untuk berfungsi dan melaksanakan kegiatan sehari-hari. Untuk alasan ini, ribosom adalah sangat penting untuk kelangsungan hidup makhluk hidup.
Ribosom dan sintesis protein
Sintesis protein adalah proses produksi protein dan terjadi pada ribosom, baik dalam sel prokariotik maupun eukariotik. Agar hal itu terjadi, informasi yang terkandung dalam DNA sel (asam deoksiribonukleat) diteruskan ke RNA, dalam proses yang disebut transkripsi, maka informasi ini akan diterjemahkan ke dalam pembentukan protein (General Dogma of Molecular Biology).
Sintesis terjadi melalui proses yang disebut translasi, di mana informasi yang ada dalam mRNA akan diterjemahkan ke dalam urutan asam amino, yang akan menimbulkan polipeptida (protein). Sebagaimana dinyatakan, proses ini terjadi di ribosom. Dua subunit dari ribosom dikaitkan dengan mRNA dan tRNA, yang memulai sintesis.
Selama sintesis, mRNA dipindahkan oleh ribosom, sementara tRNA menerjemahkan setiap seri kodon (retakan nukleotida) yang ada dalam mRNA menjadi asam amino. Sintesis berakhir ketika kodon terminasi ditemukan, yang merupakan celah yang menunjukkan akhir dari proses translasi. Polipeptida yang dihasilkan kemudian dilepaskan, dan dua subunit dari ribosom terpisah.
Penjelasan struktur
Ribosom ditemukan oleh peneliti Albert Claude pada pertengahan abad ke-20. Pada tahun 1940 ia menggunakan mikroskop lapangan gelap untuk mengidentifikasi butiran yang mengandung RNA dari sitosol sel hewan yang lebih kecil dari mitokondria. Dia menyebutnya “mikrosom”, kemudian analisis menunjukkan bahwa mereka adalah kompleks fosfolipid dan ribonukleotida. Fragmen RE saat ini disebut mikrosom. Kemajuan dalam mikroskop elektron pada tahun 1955 memungkinkan George Emil Palade untuk dengan jelas mengidentifikasi “mikrosom” tersebut sebagai komponen sel dan bukan hanya sebagai artefak dari puing-puing sel.
Ada bukti yang berkembang bahwa partikel protein ribonukleotida ini ada hubungannya dengan translasi. Pada tahun 1959, bukti juga diberikan dalam E. coli bahwa ribosom diperlukan untuk biosintesis polipeptida.
Pada tahun 1958 Richard B. Roberts mengambil saran dalam simposium untuk mengubah nama “mikrosom” atau “partikel mikrosom” menjadi nama yang terdengar lebih baik dan sederhana – demikian Roberts – “ribosom”. Singkatan ini mengacu pada jenis partikel, kompleks RNA dan protein (ribonukleopartikel). Istilah “ribosom” dapat berlaku dan digunakan dalam bahasa sehari-hari.
Karena ukurannya, struktur ribosom resolusi tinggi baru-baru ini diperoleh, walaupun struktur molekul kasar telah dikenal sejak tahun 1970-an. Beberapa detail protein ribosom dapat dijelaskan dengan menggunakan pelabelan afinitas dan ikatan silang kimiawi. Pada akhir tahun 2000, subunit 50S dari Archaeon Haloarcula marismortui diselesaikan dalam resolusi 2,4 Å. Molekul individu dapat dilarutkan dalam resolusi ini. Pada saat yang sama, struktur subunit ribosom kecil dari Thermus thermophilus diterbitkan dalam resolusi atom 3 Å. Karena data struktural ribosom lengkap tidak tersedia pada saat ini, data yang tersedia digunakan untuk merekonstruksi ribosom prokariotik.
Sementara situs A dan P telah lama diketahui, situs E hanya ditemukan pada tahun 1981 (Knud Nierhaus dan rekannya, teori Alpha-Epsilon tentang ikatan t-RNA dalam ribosom).
Pada tahun 2005, data struktural kristalografi dari ribosom utuh dari E. coli disajikan untuk pertama kalinya dalam resolusi 3,5 Å. Pada waktu yang hampir bersamaan, kelompok penelitian lain dapat menyajikan struktur yang diperoleh dengan bantuan mikroskop cryoelectron. Resolusi relatif rendah pada lebih dari 10 Å, tetapi menunjukkan snapshot terjemahan di translocon.
Belakangan, semakin banyak data struktural diterbitkan dari ribosom (prokariotik) yang baru saja mengikat mRNA atau tRNA dan dengan demikian memberikan wawasan yang lebih baik ke dalam proses penerjemahan.
Tidak ada data struktural yang sebanding untuk ribosom eukariotik (80S). Namun, rekonstruksi tiga dimensi dimungkinkan dari data yang dikumpulkan oleh mikroskopi cryo-electron, kristalografi sinar-X komponen ribosom individu dan perbandingan homologi dengan ribosom prokariotik.
Thomas A. Steitz, Ada Yonath dan Venkatraman Ramakrishnan menerima Hadiah Nobel Kimia untuk pekerjaan mereka pada penjelasan struktural pada tahun 2009.
Mitoribosom dan kloroplas
Ribosom mitokondria dan kloroplas mirip dengan ribosom prokariotik, yang mendukung hipotesis endosimbiotik. Ribosom mitokondria manusia dan mamalia lainnya terdiri dari banyak protein, 21 di antaranya hanya ditemukan di mitokondria, dan hanya menghasilkan protein membran mitokondria.
Ribosom 80S dalam plastida kompleks
Sebaliknya, plastida kompleks, seperti Chlorarachniophyta dengan nukleus sel tambahan (nucleomorph), dapat mengandung ribosom 80S eukariotik mereka sendiri. Plastida kompleks diinterpretasikan sebagai hasil endosimbiosis sekunder (plastid sekunder).
Ribosom bebas dan terikat membran
Ribosom dapat dibedakan dalam sel eukariotik sesuai dengan lokasi aktivitas sintesisnya. Ribosom bebas tersebar di sitoplasma dan menghasilkan protein yang sebagian besar juga menjalankan fungsinya dalam plasma sel. Ribosom yang terikat membran terhubung ke membran retikulum endoplasma. Protein yang disintesis di sana diarahkan ke lumen retikulum endoplasma melalui transportasi protein kotranslasional. Ribosom yang terikat membran sering ditemukan dalam sel pembentuk sekresi seperti B. di pankreas.