Ribozom Nedir? Yapısı, Protein Sentezi ve 70S-80S Farkı

Ribozomun zarsız yapısı: iki alt birim ne işe yarar?

Ribozom, ribozomal RNA’dan (rRNA) ve proteinlerden oluşan zarsız bir hücresel yapıdır. Ribozom, kendisini çevreleyen bir zarla sınırlanmamış zarsız bir yapıdır; sitoplazmada serbest bulunabileceği gibi endoplazmik retikulum zarına bağlanabilir. Bu yönüyle Hücre Zarı, lizozom ve koful gibi zarla çevrili yapılardan ayrılır.

Ribozom tek parça hâlinde sürekli çalışan bir yapı gibi düşünülmemelidir. Genellikle büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşur. Protein sentezi sırasında bu alt birimler mRNA ve tRNA molekülleriyle birlikte işlevsel hâle gelir. Küçük alt birim, mRNA üzerindeki bilgilerin okunmasına katılır; büyük alt birim ise amino asitler arasında peptit bağlarının kurulmasına katkı sağlar. Bu ayrım, ribozomun yalnızca mRNA’yı tutan pasif bir yüzey olmadığını; okuma ve amino asitleri zincir hâline getirme işlerini birlikte yürüttüğünü gösterir.

Ribozomun temel ürünü doğrudan 'olgun ve görevini tamamlamış protein' olarak düşünülmemelidir. İlk aşamada amino asitlerden oluşan bir polipeptit zinciri meydana gelir. Bu zincir daha sonra hücre içindeki hedef yerine ulaşabilir ve işlev kazanacak biçimde düzenlenebilir. Bu nedenle ribozomun temel görevi, protein sentezinin amino asitleri sıraya koyup bağlayan aşamasıdır.

mRNA, tRNA ve amino asitler aynı üretim hattında nasıl buluşur?

Protein sentezinde üç temel unsurun görevi birbirinden ayrılmalıdır:

1. mRNA: DNA’daki genetik bilginin ribozoma taşınan kopyasıdır. Hangi amino asitlerin hangi sırayla dizileceğine ilişkin talimatı taşır.
2. tRNA: Hücrede bulunan amino asitleri ribozoma getirir. Aminoasil-tRNA sentetazlar doğru amino asidi ilgili tRNA’ya bağlar. Ribozomda tRNA’nın antikodonu mRNA kodonuyla eşleşir ve taşınan amino asit zincire eklenir.
3. Ribozom: mRNA’yı okur ve tRNA’ların getirdiği amino asitleri birbirine bağlar.

Süreçte önce mRNA ribozomla buluşur. Ardından mRNA üzerindeki bilgi ribozom tarafından sırasıyla okunur. Uygun tRNA’lar amino asitleri ribozoma taşır. Ribozom, bu amino asitleri peptit bağlarıyla birbirine ekler. Böylece tek tek amino asitlerden daha uzun bir polipeptit zinciri oluşur.

Burada kritik karar kuralı şudur: mRNA’nın sırası, oluşacak zincirdeki amino asitlerin sırasını belirler; ribozom ise bu sırayı kendiliğinden değiştiren bir yapı değildir. Bu yüzden mRNA’da bulunan bilgi ile tRNA’nın getirdiği amino asidin uygunluğu, sentezlenen proteinin doğru oluşması açısından önemlidir.

Basitleştirilmiş gösterim şu şekilde yazılabilir: $mRNA\ bilgisi + tRNA\ ile\ taşınan\ amino\ asitler \rightarrow peptit\ bağlarıyla\ polipeptit\ zinciri$. Bu ifade, ribozomun amino asit üretmediğini; var olan amino asitleri belirli bir sırayla birleştirdiğini vurgular.

Serbest ribozom ile endoplazmik retikuluma bağlı ribozomun hedef farkı

Ökaryot hücrelerde ribozomlar iki farklı konumda bulunabilir: sitoplazmada serbest hâlde veya endoplazmik retikulumun yüzeyine bağlı olarak. Bu iki konum, ribozomun yaptığı temel kimyasal işlemi değiştirmez; her ikisi de mRNA’yı okuyup amino asitleri peptit bağlarıyla birleştirir. Fark, sentezlenen proteinin hücre içindeki hedefiyle ilgilidir.

Serbest ribozomlar, hücrenin sitoplazmasında kullanılacak proteinleri sentezler. Örneğin hücrenin kendi içindeki bazı enzimlerin veya sitoplazmik yapıların üretimi bu gruptaki ribozomlarla ilişkilendirilir. Bu proteinler, sentezden sonra sitoplazmada ya da hücre içindeki belirli hedeflerde kullanılabilir.

Endoplazmik retikuluma bağlı ribozomlar ise genellikle hücre dışına salgılanacak, hücre zarına yerleşecek ya da lizozom ve koful gibi yapılarla ilişkili bölümlere gönderilecek proteinleri üretir. Yeni polipeptit, proteinin sinyal dizisine göre ER lümenine aktarılabilir veya ER zarına yerleştirilebilir. Salgı ve endomembran sistemi proteinlerinin önemli bir bölümü daha sonra Golgi’ye gönderilir; ancak tüm bağlı ribozom ürünleri Golgi’den geçmez.

Bu konum farkı, 'bağlı ribozom farklı protein sentezler' şeklinde basitçe ezberlenmemelidir. Bağlı ve serbest ribozomların temel üretim mekanizması aynıdır; ayırt edici nokta, yeni polipeptit zincirinin hücre içindeki hangi güzergâha yönlendirildiğidir. Ayrıca aynı ribozomun, sentezlenen proteinin yönlendirme bilgisine bağlı olarak farklı konumlarda görev alabilmesi mümkündür; bu nedenle ribozomları kalıcı olarak yalnızca tek bir sınıfa aitmiş gibi düşünmek doğru değildir.

70S ve 80S ayrımı: sayı neyi gösterir, neyi göstermez?

Ribozomlar büyüklük ve çökelme özelliklerine göre 70S ve 80S olarak anılır. Prokaryotik hücrelerde 70S ribozomlar bulunur. Ökaryotik hücrelerin sitoplazmasında ise 80S ribozomlar yer alır. Fotosentetik ökaryotların kloroplastlarında ve çoğu ökaryotun mitokondrilerinde prokaryot ribozomlarına benzer ribozomlar bulunur; ders düzeyinde bunlar genellikle 70S olarak verilir. Bu organel ribozomları, organellerin geçmişte bağımsız prokaryotik canlılarla ilişkili olabileceğini savunan endosimbiyoz görüşüyle bağlantılı bir kanıt olarak ele alınır.

Buradaki 'S' ifadesi, ribozomun alt birimlerinin sayısal olarak basitçe toplanması anlamına gelmez; çökelme davranışını ifade eden bir sınıflandırmadır. Bu yüzden 70S ribozomun iki alt birimini toplayarak 80S sonucuna ulaşmak doğru değildir. S değerleri, parçaların birlikteki fiziksel davranışını da içerdiği için matematiksel toplama gibi yorumlanmamalıdır.

Sınavlarda doğru sınıflandırma yapmak için önce hücre tipine bakılmalıdır:

• Prokaryot hücrenin sitoplazması: 70S.
• Ökaryot hücrenin sitoplazması: 80S.
• Fotosentetik ökaryotların kloroplastları ve çoğu ökaryotun mitokondrisi: ders düzeyinde genellikle 70S.

Bu bilgi, ribozomun 'tüm hücrelerde bulunması' ile 'tüm hücrelerde aynı tipte bulunması' ifadelerinin farklı olduğunu gösterir. Ribozomun varlığı ortak bir özellikken, 70S-80S ayrımı bulunduğu hücresel bölmeye göre değişir.

Çözümlü örnekler: hücre tipinden ribozom tipine ve hedef proteine

Örnek 1 — Ribozom tipini belirleme

Verilenler: Bir yapının bakterinin sitoplazmasında bulunduğu ve protein sentezlediği belirtiliyor.

Çözüm adımları:

1. Bakteri prokaryot bir canlıdır.
2. Prokaryot hücrelerin sitoplazmasında 70S ribozom bulunur.
3. Yapı protein sentezlediğine göre bu yapı ribozomdur.

Sonuç: Verilen yapı, bakterinin sitoplazmasında bulunan 70S ribozomdur. 'Bakteride ribozom vardır' ifadesi doğrudur; ancak 'bakteride 80S ribozom vardır' ifadesi bu bağlamda doğru değildir.

Örnek 2 — Ribozomun konumundan proteinin hedefini çıkarma

Verilenler: Ökaryot bir hücrede üretilen proteinin hücre dışına salgılanacağı belirtiliyor.

Çözüm adımları:

1. Hücre dışına gönderilecek protein, sitoplazmada kalacak bir protein değildir.
2. Bu tip proteinlerin sentezi, endoplazmik retikuluma bağlı ribozomlarla ilişkilendirilir.
3. Protein sentez sırasında endoplazmik retikulumun içine aktarılabilir.
4. Daha sonra Golgi aygıtına taşınarak işlenip hücre dışına gönderilme yoluna girer.

Sonuç: Protein için beklenen ribozom tipi '80S' demekten önce ribozomun konumunu belirtmektir: ökaryot hücrede endoplazmik retikuluma bağlı ribozom. Çünkü 80S ifadesi sitoplazmik ribozom tipini, bağlı-serbest ayrımı ise proteinin izlediği hücresel güzergâhı açıklar.

Sık yapılan hatalar ve karıştırılan kavramlar

Ribozomu zarla çevrili organellerle karıştırmak: Ribozom zarsızdır. Mitokondri, lizozom ve koful gibi yapılarla aynı yapısal sınıfa konulmamalıdır.

Ribozomun amino asit ürettiğini düşünmek: Ribozom amino asit üretmez; tRNA ile getirilen amino asitleri mRNA’daki bilgiye göre birbirine bağlar.

mRNA ile tRNA’nın görevlerini ters çevirmek: mRNA talimatı taşır, tRNA amino asit taşır. Bu iki molekülün görevleri aynı değildir.

70S ve 80S değerlerini doğrudan alt birimlerin toplamı sanmak: S değerleri basit bir aritmetik toplam değildir. Bu nedenle 70S ribozomun iki alt birimi toplandığında 80S olduğu söylenemez.

Ökaryot hücredeki bütün ribozomları 80S kabul etmek: Ökaryot hücrenin sitoplazmasında 80S ribozom bulunur; fakat mitokondri ve kloroplastlarda 70S tipi ribozom yer alır.

Serbest ribozomun her zaman tek bir ürünü sentezlediğini sanmak: Serbest ve bağlı ribozomların temel işi aynıdır. Ayrım, sentezlenen proteinin hücre içinde kullanılacağı veya endoplazmik retikulum-Golgi güzergâhına aktarılacağı konusundadır.

Ribozomun ürettiği her molekülü hormon olarak adlandırmak: Ribozomun ürünü polipeptit veya protein zinciridir. Hormon kavramı ise daha geniştir; her hormon protein yapısında değildir. Bu nedenle ribozomun görevi 'tüm hormonları üretmek' biçiminde genellenmemelidir.

Protein sentezini yalnızca ökaryotlara özgü sanmak: Prokaryotlarda da ribozom bulunur ve protein sentezi gerçekleşir. Ribozomun ortaklığı, Hücre Teorisi bağlamında tüm canlı hücrelerin ortak özellikleri arasında değerlendirilir.