Welchen Prozess führen Ribosomen durch?

Ribosomen sind Strukturen innerhalb von Zellen mit einer einzigen kritischen Funktion: Proteine ​​herzustellen.

Ribosomen selbst bestehen aus etwa einem Drittel der Masse Protein; die anderen zwei Drittel bestehen aus einer spezialisierten Form von Ribonukleinsäure (RNA), genannt ribosomale RNAoder rRNA. (Bald werden Sie die beiden anderen Hauptmitglieder der RNA-Familie kennenlernen, mRNA und tRNA.)

Ribosomen sind eine von vier verschiedenen Einheiten, die in allen Zellen vorkommen, so einfach die Zellen auch sein mögen. Die anderen drei sind Desoxyribonukleinsäure (DNA), a Zellmembran und Zytoplasma.

In den einfachsten Organismen, genannt Prokaryoten, Ribosomen schwimmen frei im Zytoplasma; im komplexeren Eukaryoten, sie finden sich im Zytoplasma, aber auch an einigen anderen Stellen.

Wie erwähnt, Prokaryoten – einzellige Organismen, die die Domänen Bakterien und Archaea bilden – besitzen die vier allen gemeinsamen Strukturen Zellen.

Diese sind:

• DNA: Diese Nukleinsäure enthält alle
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  genetische Information über seinen Elternorganismus, der an nachfolgende Generationen weitergegeben wird. Sein "Code" wird auch verwendet, um Proteine ​​durch die sequentiellen Prozesse der Transkription und Translation herzustellen.
• Eine Zellmembran: Diese Doppelplasmamembran, bestehend aus einer Phospholipid-Doppelschicht, ist eine selektiv durchlässige Membran, die es einigen Molekülen ermöglicht, ungehindert einzudringen, während sie anderen den Zutritt verwehrt. Es verleiht allen Zellen Form und Schutz.
• Zytoplasma: Das Zytoplasma, auch Zytosol genannt, ist eine gallertartige Matrix aus Wasser und Proteinen, die als Substanz des Zellinneren dient. Hier finden eine Reihe wichtiger Reaktionen statt, und hier befinden sich die meisten Ribosomen.
• Ribosomen: Im Zytoplasma aller Organismen und anderswo in Eukaryoten gefunden, sind dies die Protein-"Fabriken" der Zellen und bestehen aus zwei Untereinheiten. Sie enthalten die Seiten, auf denen Übersetzung tritt ein.

Eukaryoten haben komplexere Zellen, enthaltend Organellen, die von derselben Art doppelter Plasmamembran umgeben sind, die die Zelle als Ganzes umgibt (die Zellmembran). Einige dieser Organellen, vor allem die endoplasmatisches Retikulum, beherbergen sehr viele Ribosomen. Chloroplasten der Pflanzen haben sie, ebenso wie die Mitochondrien aller Eukaryoten.

Das endoplasmatische Retikulum (ER) ist wie eine "Autobahn" zwischen dem Zellkern und dem Zytoplasma und sogar der Zellmembran selbst. Es transportiert Proteinprodukte umher, weshalb es für Ribosomen, die diese Proteine ​​herstellen, von Vorteil ist, wenn sie Nachbarn des ER sind.

Wenn Ribosomen an ER gebunden gesehen werden, heißt das Ergebnis grobe ER (RER). Von Ribosomen unberührtes ER heißt glatt ER (SER).

Übersetzung ist der letzte Schritt im Prozess, in dem die Zelle genetische Anweisungen ausführt. Es beginnt gewissermaßen mit der DNA-Herstellung Boten-RNA (mRNA) in einem Prozess namens Transkription. Die mRNA ist eine Art "Spiegelbild" der DNA, von der sie kopiert wurde, enthält aber die gleichen Informationen. Die mRNA heftet sich dann an Ribosomen an.

Die mRNA wird am Ribosom durch spezifische Moleküle von Transfer-RNA (tRNA), die an eine und nur eine der 20 in der Natur vorkommenden Aminosäuren binden. Welche Aminosäure Rückstände auf die Baustelle gebracht werden – das heißt, welche tRNA ankommt – wird durch die Nukleotidbasensequenz auf dem mRNA-Strang bestimmt.

mRNA enthält vier Basen (A, C, G und U), und die Informationen für eine bestimmte Aminosäure sind in drei aufeinanderfolgenden Basen enthalten, die als a. bezeichnet werden Triplett-Codon (oder manchmal einfach codon), wie ACG, CCU usw. Dies bedeutet, dass es 4³oder 64 verschiedene Codons. Dies ist mehr als ausreichend, um 20 Aminosäuren zu kodieren, und deshalb werden einige Aminosäuren von mehr als einem Codon kodiert (Redundanz).

Aminosäuren sind die Bausteine ​​von Proteinen. Wo Proteine ​​aus Polymeren von Aminosäuren bestehen, auch genannt Polypeptide, Aminosäuren sind die Monomere dieser Ketten.

(Die Unterscheidung zwischen einem Polypeptid und einem Protein ist weitgehend willkürlich.)

Aminosäuren enthalten ein zentrales Kohlenstoffatom, das mit vier verschiedenen Komponenten verbunden ist: einem Wasserstoffatom (H), einer Aminogruppe (NH₂), eine Carbonsäuregruppe (COOH) und eine R-Seitenkette, die jeder Aminosäure ihre einzigartige Formel und charakteristischen chemischen Eigenschaften verleiht. Einige der Seitenketten haben eine Affinität zu Wasser und anderen elektrisch polaren Molekülen, während sich die Seitenketten anderer Aminosäuren umgekehrt verhalten.

Die Synthese von Proteinen, die einfach die End-an-End-Addition von Aminosäuren ist, beinhaltet die Verknüpfung der Aminogruppe einer Aminosäure mit der Carboxylgruppe der nächsten. Dies nennt man a Peptidbindung, und es kommt zum Verlust eines Wassermoleküls.

Ribosomen bestehen aus Ribonukleoprotein, da sie, wie oben beschrieben, aus einer ungleichen Mischung von rRNA und Proteinen zusammengesetzt sind. Sie bestehen aus zwei Untereinheiten, die nach ihrem Sedimentationsverhalten klassifiziert werden: einer großen, 50S-Untereinheit und ein kleiner, 30S-Untereinheit. ("S" steht hier für Svedberg-Einheiten.)

Die große Untereinheit enthält 34 verschiedene Proteine, zusammen mit zwei Arten von rRNA, einer 23S-Art und einer 5S-Art. Die kleine Untereinheit enthält 21 verschiedene Proteine ​​und eine Art rRNA, die bei 16S eincheckt. Beiden Untereinheiten ist nur ein Protein gemeinsam.

Die Komponenten der Untereinheiten werden selbst in der Nukleolus in den Kernen von Prokaryoten. Sie werden dann durch eine Pore in der Kernhülle in das Zytoplasma transportiert.

Ribosomen existieren in ihrer vollständig zusammengesetzten Form erst, wenn sie zu ihrer Arbeit aufgefordert werden. Das heißt, die Untereinheiten verbringen ihre gesamte "Freizeit" allein. Wenn also die Translation in einem bestimmten Teil einer bestimmten Zelle in Gang kommt, lernen sich benachbarte Ribosomen-Untereinheiten wieder kennen.

Ein Großteil der Funktion der größeren Untereinheit bezieht sich auf Katalyse, oder die Beschleunigung chemischer Reaktionen. Dies ist normalerweise der Zuständigkeitsbereich von Proteinen, die als Enzyme, aber auch andere Biomoleküle wirken gelegentlich als Katalysatoren, wie zum Beispiel Teile der großen ribosomalen Untereinheit. Damit ist die Funktionskomponente a Ribozym.

Im Gegensatz dazu scheint die kleine Untereinheit eher eine Decoderfunktion zu haben und die Übersetzung über den Anfang hinaus zu erhalten Stadien, indem sie sich zur richtigen Zeit an der richtigen großen Untereinheit an der richtigen Stelle einrasten und das tragen, was das Paar braucht Szene.

Die Übersetzung hat drei Hauptphasen: Initiierung, Dehnung und Beendigung. Um jeden dieser Teile der Transkription kurz zusammenzufassen:

Einleitung: In diesem Schritt bindet die ankommende mRNA an einen Punkt auf der kleinen Untereinheit eines Ribosoms. Ein spezifisches mRNA-Codon löst eine Initiation durch tRNA-Methionin. Dazu kommt eine spezifische tRNA-Aminosäure-Kombination, die durch die mRNA-Sequenz von stickstoffhaltige Basen. Dieser Komplex ist mit der großen ribosomalen Untereinheit verbunden.

Verlängerung: In diesem Schritt werden Polypeptide zusammengesetzt. Wenn jeder eingehende Aminosäure-tRNA-Komplex seine Aminosäure an die Bindungsstelle anfügt, wird diese auf a. übertragen nahe gelegene Stelle auf dem Ribosom, eine zweite Bindungsstelle, die die wachsende Aminosäurekette (d. h. die Polypeptid). So werden ankommende Aminosäuren von einer Stelle zur anderen am Ribosom "weitergereicht".

Beendigung: Wenn die mRNA am Ende ihrer Botschaft ist, signalisiert sie dies mit einer bestimmten Basensequenz, die "Stopp" markiert. Dadurch kommt es zur Anhäufung von „Release-Faktoren“, die die Bindung weiterer Aminosäuren an die Polypeptid. Die Proteinsynthese an dieser ribosomalen Stelle ist nun abgeschlossen.