Ribozom Nedir? Yapısı ve Protein Sentezindeki Görevi

Ribozomun tanımı ve zarsız yapısı

Ribozom, amino asitleri belirli bir sırayla birbirine bağlayarak protein sentezleyen hücresel yapıdır. Yapısında ribozomal RNA (rRNA) ve çeşitli proteinler bulunur. Ribozomun çevresinde hücre zarı, çekirdek zarı ya da endoplazmik retikulum zarı gibi onu sınırlayan bir zar yoktur. Bu nedenle ribozom, zarla çevrili organellerden farklı olarak zarsız organel olarak tanımlanır.

Zarsız olması, ribozomun görev yapamayacağı anlamına gelmez. Ribozomun rRNA ve proteinlerden oluşan yapısı, mRNA’nın bağlanmasına ve tRNA’ların doğru konumda tutulmasına uygun bir çalışma alanı oluşturur. Böylece mRNA’daki nükleotit dizisi okunurken amino asitler doğru sırada birleştirilir. Örneğin bir hücre belirli bir enzimi üretmek istediğinde, bu enzime ait bilgi mRNA üzerinde ribozoma taşınır ve ribozom bu bilgiye göre amino asitlerden oluşan polipeptit zincirini kurar.

Ribozomlar prokaryotlarda sitoplazmada; ökaryotlarda ise sitoplazmada ve granüllü endoplazmik retikulum üzerinde bulunabilir. Mitokondri ve kloroplastların içinde de kendilerine ait ribozomlar vardır. Ribozomların hücre içinde üretilmesi ve birleştirilmesi farklı bir biyoloji konusudur.

Büyük ve küçük alt birimlerden oluşan yapı

Ribozom, küçük alt birim ve büyük alt birim adı verilen iki parçadan oluşur. Bu alt birimler protein sentezi yapılmadığında birbirinden ayrılabilir. Bir mRNA çevrileceği zaman alt birimler bir araya gelerek işlevsel ribozomu oluşturur. Bu düzen, ribozomun gerektiğinde parçalarına ayrılıp gerektiğinde protein sentezi için yeniden birleşmesini sağlar.

Alt birimlerin görevleri birbirini tamamlar. Küçük alt birim mRNA’ya bağlanır ve mRNA üzerindeki kodonların okunmasına yardımcı olur. Kodon, mRNA üzerinde belirli bir amino asidi ya da protein sentezindeki bir işareti belirleyen üç nükleotitlik dizidir. Büyük alt birim ise tRNA’ların bağlanabileceği yapıyı sağlar ve amino asitler arasında peptit bağlarının kurulmasına katkıda bulunur. Bu nedenle yalnızca bir alt birimin bulunması, tam bir ribozomun protein sentezini gerçekleştirmesi için yeterli değildir.

Örneğin bakterilerdeki Escherichia coli ribozomunda küçük alt birim 30S, büyük alt birim 50S olarak ifade edilir. Ökaryot canlıların memeli hücrelerindeki ribozomlarında ise küçük alt birim 40S, büyük alt birim 60S olarak belirtilir. Bu değerler alt birimlerin ölçü birimleri gibi düşünülmemeli; ribozom türlerini ayırt eden Svedberg ifadeleri olarak okunmalıdır.

Ribozomun protein sentezindeki görevi

Ribozomun temel görevi, mRNA üzerindeki genetik bilgiyi amino asitlerden oluşan bir polipeptit zincirine çevirmektir. DNA’daki bir genin bilgisi önce mRNA’ya aktarılır. mRNA daha sonra ribozoma gelir ve üzerindeki kodonların dizilişi, üretilecek proteindeki amino asitlerin sırasını belirler. Ribozom bu süreçte yalnızca bir taşıyıcı değildir; mRNA ile tRNA’yı doğru konumlarda buluşturan ve amino asitler arasında peptit bağlarının kurulmasına yardım eden etkin bir yapıdır.

mRNA, protein sentezi için okunacak şablondur. tRNA ise sitoplazmadan uygun amino asidi ribozoma taşıyan RNA çeşididir. Her tRNA’nın bir ucunda belirli bir amino asidin bağlanma bölgesi, diğer ucunda ise mRNA’daki tamamlayıcı kodonu tanıyan üç nükleotitlik antikodon bulunur. tRNA’nın antikodonu mRNA’daki kodonla eşleştiğinde taşıdığı amino asit, büyüyen polipeptit zincirine eklenir. Ribozom mRNA boyunca ilerledikçe uygun tRNA’lar sırayla gelir ve amino asitler belirlenmiş sırada birbirine bağlanır.

Bu mekanizma, aynı mRNA’nın birden fazla ribozom tarafından aynı anda okunmasına da izin verir. Böyle bir ribozom topluluğuna poliribozom denir ve aynı proteinden kısa sürede çok sayıda üretilmesine katkı sağlar. Örneğin protein üretimi yüksek olan pankreas hücrelerinde çok sayıda ribozom bulunur; çünkü bu hücreler sindirimde görev alan çeşitli enzimleri üretir. Protein sentezinin başlama, uzama ve sonlanma evreleri ayrı bir başlık altında ayrıntılı olarak incelenir.

Prokaryot ve ökaryot hücrelerde ribozom farkları

Prokaryot ve ökaryot hücrelerde ribozomların temel yapısı benzerdir: Her ikisi de rRNA ve proteinlerden oluşan küçük ve büyük alt birimlere sahiptir. Temel fark, ribozomların büyüklüklerini ifade eden Svedberg değerlerinde ve hücre içindeki dağılımlarında görülür. Prokaryot hücrelerde yaygın ribozom tipi 70S, ökaryot hücrelerin sitoplazmasındaki ribozom tipi ise 80S olarak adlandırılır. Svedberg birimi, parçacıkların çözelti içinde çökelme davranışını ifade eden bir ölçüdür; bu nedenle 30S ve 50S değerleri doğrudan toplanarak 70S’nin matematiksel toplamı gibi düşünülmez.

Prokaryotlarda ribozomlar sitoplazmada bulunur. Ökaryotlarda ise ribozomlar sitoplazmada serbest hâlde bulunabildiği gibi granüllü endoplazmik retikuluma da bağlanabilir. Ökaryot hücrelerdeki mitokondri ve bitki hücrelerindeki kloroplast ribozomları ise sitoplazmadaki ribozomlardan farklı özellikler taşır ve prokaryot ribozomlarına daha çok benzer. Böylece bir ökaryot hücrenin farklı bölgelerinde, temel görevleri aynı olan ancak yapı bakımından farklılık gösterebilen ribozomlar bulunabilir.

Serbest ve granüllü endoplazmik retikuluma bağlı ribozomlar

Serbest ribozomlar sitoplazmada bulunur; granüllü endoplazmik retikuluma bağlı ribozomlar ise endoplazmik retikulumun sitoplazmaya bakan yüzeyinde yer alır. İki ribozom grubunun protein sentezleme mekanizması temelde aynıdır. Aralarındaki temel fark, sentezlenen proteinin hücre içindeki hedefiyle ilişkilidir.

Serbest ribozomlarda üretilen proteinler genellikle sitoplazmada görev yapan proteinlerdir. Zara bağlı ribozomlarda üretilen proteinler ise hücre zarında kullanılacak, hücre dışına gönderilecek veya hücre içindeki salgı yollarına katılacak proteinlerdir. Granüllü endoplazmik retikulumun yüzeyindeki ribozomlar proteini sentezlerken yeni polipeptit zinciri endoplazmik retikulumun kanalına aktarılabilir. Burada protein üzerinde sonraki işlemler gerçekleşebilir ve protein daha sonra hücre içinde taşınabilir. Örneğin hücre dışına salgılanacak bir protein için ribozomların granüllü endoplazmik retikulumla ilişkili çalışması gerekir; sitoplazmada görev yapacak bir protein ise serbest ribozomlarda üretilebilir.