Proteine sind maßgeblich für die Struktur und Funktion eines Organismus verantwortlich. Wie wir wissen, kodiert die DNA für Anweisungen zur Herstellung bestimmter Proteine. Ein RNA-Strang dient als Anweisungsvorlage für die Bildung des Proteins an einem Ribosom. Die Proteinsynthese am Ribosom kann im Zytoplasma oder an einer Organelle namens endoplasmatisches Retikulum erfolgen.
In Organismen mit einem organisierten Kern, den Eukaryoten, spielen das endoplasmatische Retikulum und die Ribosomen eine wichtige Rolle bei der Synthese von Proteinen. Insbesondere ist es das raue endoplasmatische Retikulum, nicht das glatte endoplasmatische Retikulum, das eine Rolle in der Zeitachse der Proteinsynthese spielt.
Die Anheftungsstelle zwischen einem Ribosom und dem ER ist eine ausgeklügelte Pore, die als Translokon bekannt ist. Es ist die Aufgabe des Translokons, Ribosomen zu greifen und neu geprägten Proteinen den Eintritt in das ER zu ermöglichen.
Definition des endoplasmatischen Retikulums
Das ER ist eine Reihe von Röhren und Säcken, die als Zisternen bezeichnet werden und von einem Netzwerk von Membranen umgeben sind. Das ER erstreckt sich von der äußeren Oberfläche der Kernmembran in den Zellkörper. Raues ER ist ein Wirt für Ribosomen, die sich kontinuierlich an die ER-Oberfläche anheften und sich von dieser lösen. Im Wesentlichen arbeiten das endoplasmatische Retikulum und Ribosomen zusammen, um Proteine zu synthetisieren und an ihren endgültigen Bestimmungsort zu transportieren.
Die Hauptfunktion des rauen ER besteht darin, Proteine zu bilden und zu speichern, während das glatte ER Lipide, eine Art Fett, speichert. Der ganze Grund, warum es "rauh" genannt wird, ist, dass die daran anhaftenden Ribosomen ihm ein "holpriges" oder "raues" Aussehen verleihen.
Lesen Sie mehr über den Aufbau und die Funktion des endoplasmatischen Retikulums (mit Diagramm).
Viele der Proteine, die von angehängten Ribosomen erzeugt werden, gelangen in das raue ER und wandern dann zu anderen Teile der Zelle für die Verwendung, Lagerung oder den Transport aus der Zelle zu einem anderen Teil der Zelle Organismus.
Das Ribosom
Ribosomen bestehen aus ribosomaler RNA und Proteinen. Sie werden im Zellkern in zwei Arten von Untereinheiten hergestellt, der großen und der kleinen. Die Untereinheiten gelangen in den Zellkörper, wo sie frei im Zytoplasma schweben oder sich an das raue ER anlagern.
Ribosomen lesen Stränge von Boten-RNA (mRNA) und binden passende Einheiten der Transfer-RNA (tRNA) an den aktuell gelesenen Teil. Das Ribosom und seine assoziierten Enzyme übertragen eine Aminosäure von der Transfer-RNA auf ein sich verlängerndes Protein in einem als Translation bezeichneten Prozess.
Lesen Sie mehr über die Struktur und Funktion von Ribosomen in Eukaryonten und Prokaryonten.
Die Translocon
Die Translokone sind winzige Andockstationen auf der rauen ER-Oberfläche, die an Ribosomen binden. Wenn ein Ribosom mit der Proteinproduktion beginnt, öffnet sich das Translokon so weit, dass das neu geschaffene Protein in die Pore des endoplasmatischen Retikulums eindringen kann. Das neue Protein gelangt in linearer oder helixförmiger Form in die Pore, da die Pore zu klein ist, um ein gefaltetes Protein darin passieren zu lassen. Die Pore des Translokons öffnet sich nur, wenn sie eine spezielle Sequenz von Aminosäuren erkennt, die Ribosomen verwenden, um ein neu gebildetes Protein zu starten.
Schicksal des Proteins
Das Translokon kontrolliert, ob das neue Protein in die Plasmamembran eingebaut oder in löslicher Form im ER gespeichert wird. Die Proteine, die in die engen Grenzen der ER-Membranen eindringen, werden gebogen und in ihre charakteristischen Endformen gefaltet. Diese Formen resultieren teilweise aus atomaren Bindungen zwischen verschiedenen Teilen des Proteinmoleküls.
Das ER führt eine "Qualitätskontrolle" durch, indem es abnormale oder missgebildete Proteine zurück in den Zellkörper transportiert, wo sie recycelt werden. Gespeicherte Proteine wandern in eine andere Zellorganelle, den sogenannten Golgi-Apparat, und verlassen die Zelle schließlich über ein Vesikel. Wenn das Ribosom die Synthese eines Proteins beendet hat, wirft das Translokon das Ribosom aus und verstopft die Pore, bis ein anderes Protein synthetisiert werden muss.