Welche Rolle spielt das Ribosom bei der Übersetzung?

Ribosomen sind sehr unterschiedliche Proteinstrukturen, die in allen Zellen vorkommen. In prokaryotischen Organismen, zu denen die Bakterien und Archaeen Domänen, Ribosomen "schweben" frei im Zytoplasma von Zellen. In dem Eukaryoten Domäne, finden sich auch Ribosomen frei im Zytoplasma, aber viele andere sind an einige der Organellen dieser eukaryotischen Zellen gebunden, die die Tier-, Pflanzen- und Pilzwelt bilden.

Sie werden feststellen, dass einige Quellen Ribosomen als Organellen bezeichnen, während andere behaupten, dass ihr Fehlen einer umgebenden Membran und ihre Existenz in Prokaryonten sie von diesem Status disqualifizieren. Diese Diskussion geht davon aus, dass sich Ribosomen tatsächlich von Organellen unterscheiden.

Die Funktion der Ribosomen besteht darin, Proteine ​​herzustellen. Sie tun dies in einem Prozess, der als. bekannt ist Übersetzung, bei dem Anweisungen, die in Boten-Ribonukleinsäure (mRNA) kodiert sind, verwendet werden, um Proteine ​​aus Aminosäuren.

Prokaryotische Zellen sind die einfachsten Zellen, und eine einzelne Zelle macht praktisch immer den gesamten Organismus aus, ist diese Klasse von Lebewesen, die die taxonomischen Klassifikationsdomänen umfasst Archaeen und Bakterien. Wie bereits erwähnt, haben alle Zellen Ribosomen. Prokaryontische Zellen enthalten außerdem drei weitere Elemente, die allen Zellen gemeinsam sind: DNA (Desoxyribonukleinsäure), eine Zellmembran und Zytoplasma.

Lesen Sie mehr über die Definition, Struktur und Funktion von Prokaryonten.

Da Prokaryonten einen geringeren Stoffwechselbedarf haben als komplexere Organismen, haben sie eine relativ geringe Dichte an Ribosomen in ihrem In, da sie nicht an der Übersetzung so vieler verschiedener Proteine ​​beteiligt sein müssen, wie aufwendiger Zellen tun.

Eukaryontische Zellen, gefunden in den Pflanzen, Tieren und Pilzen, aus denen die Domäne besteht Eukaryoten, sind weitaus komplexer als ihre prokaryotischen Gegenstücke. Neben den vier oben aufgeführten essentiellen Zellbestandteilen besitzen diese Zellen einen Zellkern und eine Reihe weiterer membrangebundener Strukturen, die als Organellen bezeichnet werden. Eine dieser Organellen, das endoplasmatische Retikulum, hat eine enge Beziehung zu Ribosomen, wie Sie sehen werden.

Damit die Translation stattfinden kann, muss ein mRNA-Strang translatiert werden. mRNA wiederum kann nur vorhanden sein, wenn eine Transkription stattgefunden hat.

Transkription ist der Prozess, bei dem die Nukleotidbasensequenz der DNA eines Organismus seine Gene oder DNA-Längen, die einem spezifischen Proteinprodukt entsprechen, im verwandten Molekül RNA kodiert. Nukleotide in DNA haben die Abkürzungen A, C, G und T, während RNA die ersten drei davon umfasst, aber T durch U ersetzt.

Wenn sich der DNA-Doppelstrang in zwei Stränge auflöst, kann die Transkription entlang eines von ihnen erfolgen. Dies geschieht auf vorhersehbare Weise, da A in der DNA in U in mRNA, C in G, G in C und T in A transkribiert wird. Die mRNA verlässt dann die DNA (und bei Eukaryoten den Zellkern; bei Prokaryoten sitzt die DNA im Zytoplasma in einem einzigen, kleinen, ringförmigen Chromosom) und bewegt sich durch das Zytoplasma, bis sie auf ein Ribosom trifft, wo die Translation beginnt.

Der Zweck von Ribosomen besteht darin, als Translationsstellen zu dienen. Bevor sie diese Aufgabe mit koordinieren können, müssen sie selbst zusammengestellt werden, denn Ribosomen existieren nur dann in ihrer funktionellen Form, wenn sie als Proteinhersteller aktiv sind. Unter Ruhebedingungen zerfallen Ribosomen in a Paar Untereinheiten, eine große und eine kleine.

Einige Säugerzellen haben bis zu 10 Millionen verschiedene Ribosomen. Bei Eukaryoten findet man einige davon an das endoplasmatische Retikulum (ER) gebunden, was zu dem sogenannten führt raues endoplasmatisches Retikulum (RER). Darüber hinaus finden sich Ribosomen in den Mitochondrien von Eukaryoten und in den Chloroplasten von Pflanzenzellen.

Einige Ribosomen können Aminosäuren, die sich wiederholenden Einheiten von Proteinen, mit einer Geschwindigkeit von 200 pro Minute oder über drei pro Sekunde aneinander binden. Sie haben mehrere Bindungsstellen aufgrund der vielen Moleküle, die an der Translation beteiligt sind, einschließlich Transfer-RNA (tRNA), mRNA, Aminosäuren und die wachsende Polypeptidkette, an die die Aminosäuren angehängt werden.

Ribosomen werden allgemein als Proteine ​​bezeichnet. Etwa zwei Drittel der Masse der Ribosomen bestehen jedoch aus einer Art RNA, die treffenderweise ribosomale RNA (rRNA) genannt wird. Sie sind nicht wie die Organellen und die Zelle als Ganzes von einer doppelten Plasmamembran umgeben. Sie haben jedoch eine eigene Membran.

Die Größe ribosomaler Untereinheiten wird nicht streng in Masse gemessen, sondern in einer Größe, die als Svedberg (S)-Einheit bezeichnet wird. Diese beschreiben die Sedimentationseigenschaften der Untereinheiten. Ribosomen haben eine 30S-Untereinheit und eine 50S-Untereinheit. Der größere der beiden fungiert hauptsächlich als Katalysator bei der Übersetzung, während der kleinere hauptsächlich als Decoder arbeitet.

Es gibt etwa 80 verschiedene Proteine ​​in den Ribosomen von Eukaryoten, von denen 50 oder mehr nur bei Ribosomen vorkommen. Wie bereits erwähnt, machen diese Proteine ​​etwa ein Drittel der Gesamtmasse der Ribosomen aus. Sie werden im Nukleolus innerhalb des Zellkerns hergestellt und dann in das Zytoplasma exportiert.

Lesen Sie mehr über Definition, Struktur und Funktion von Ribosomen.

Proteine sind lange Ketten von Aminosäuren, davon gibt es 20 verschiedene Sorten. Aminosäuren sind miteinander verbunden, um diese Ketten durch Wechselwirkungen, die als Peptidbindungen bekannt sind, zu bilden.

Alle Aminosäuren enthalten drei Bereiche: eine Aminogruppe, eine Carbonsäuregruppe und eine Seitenkette, die in der Sprache der Biochemiker üblicherweise als "R-Kette" bezeichnet wird. Die Aminogruppe und die Carbonsäuregruppe sind unveränderlich; es ist somit die Natur der R-Kette, die die einzigartige Struktur und das Verhalten der Aminosäure bestimmt.

Einige Aminosäuren sind hydrophil wegen ihrer Seitenketten, was bedeutet, dass sie Wasser "suchen"; andere sind hydrophob und widerstehen Wechselwirkungen mit polarisierten Molekülen. Dies diktiert tendenziell, wie die Aminosäuren in einem Protein im dreidimensionalen Raum zusammengesetzt werden, sobald die Die Polypeptidkette wird lang genug, damit Wechselwirkungen zwischen nicht benachbarten Aminosäuren zu einem Problem.

Eingehende mRNA bindet an Ribosomen, um den Translationsprozess einzuleiten. Bei Eukaryoten kodiert ein einzelner mRNA-Strang nur für ein Protein, während bei Prokaryoten ein mRNA-Strang mehrere Gene umfassen kann und daher für mehrere Proteinprodukte kodiert. Während der Einführungsphase, Methionin ist immer die Aminosäure, für die zuerst kodiert wird, normalerweise durch die Basensequenz AUG. Tatsächlich wird jede Aminosäure durch eine spezifische Drei-Basen-Sequenz auf der mRNA kodiert (und manchmal kodiert mehr als eine Sequenz für dieselbe Aminosäure).

Dieser Vorgang wird durch eine "Andockstelle" an der kleinen ribosomalen Untereinheit ermöglicht. Hier binden sowohl eine Methionyl-tRNA (das spezialisierte RNA-Molekül, das Methionin transportiert) als auch die mRNA an das Ribosom und kommt näher beieinander und ermöglicht es der mRNA, die richtigen tRNA-Moleküle (es gibt 20, eines für jede Aminosäure) zu ankommen. Dies ist die "A"-Site. An einem anderen Punkt liegt die "P"-Stelle, wo die wachsende Polypeptidkette an das Ribosom gebunden bleibt.

Wenn die Translation über die Initiation mit Methionin hinaus fortschreitet, wird jede neu eintreffende Aminosäure durch das mRNA-Codon an die "A"-Stelle gerufen, wird es bald zur Polypeptidkette am "P" verschoben Seite? ˅ (Dehnungsphase). Dadurch kann das nächste Drei-Nukleotid-Codon in der mRNA-Sequenz den nächsten benötigten tRNA-Aminosäure-Komplex aufrufen und so weiter. Schließlich wird das Protein vervollständigt und vom Ribosom freigesetzt (Beendigungsphase).

Die Termination wird durch Stoppcodons (UAA, UAG oder UGA) eingeleitet, die keine entsprechenden tRNAs aufweisen, sondern stattdessen Freisetzungsfaktoren signalisieren, um die Proteinsynthese zu beenden. Das Polypeptid wird abgeschickt und die beiden ribosomalen Untereinheiten trennen sich.