Proteinsynthese
Die Herstellung der verschiedenen Arten von Proteinen ist eines der wichtigsten Ereignisse für eine Zelle, weil Proteine nicht nur strukturelle Komponenten der Zelle bilden, sondern auch die Enzyme, die die Produktion der übrigen organischen Biomoleküle katalysieren, die für das Leben notwendig sind. Im Allgemeinen wird der Genotyp, für den die DNA kodiert, als Phänotyp durch das Protein und andere enzymkatalysierte Produkte ausgedrückt.
Die DNA im Zellkern ist zu groß, um sich durch die Kernmembran zu bewegen, daher muss sie von der kleineren, einzelsträngigen RNA kopiert werden (Transkription), die sich aus dem Zellkern zu den Ribosomen im Zytoplasma und im rauen endoplasmatischen Retikulum bewegt, um den Zusammenbau des Proteins zu steuern (Translation). Die Gene stellen das Protein nicht selbst her, aber sie liefern den Bauplan in Form von RNA, die die Proteinsynthese steuert.
Transkription
Die Transkription findet im Zellkern statt und ist die Übertragung des genetischen Codes von der DNA auf eine komplementäre RNA. Das Enzym RNA-Polymerase
- heftet sich an das DNA-Molekül an und öffnet es, so dass zwei getrennte Stränge entstehen.
- Bindet an Promotorsegmente der DNA, die den Beginn des zu kopierenden DNA-Einzelstrangs anzeigen.
- Bewegt sich entlang der DNA und gleicht die DNA-Nukleotide mit einem komplementären RNA-Nukleotid ab, um ein neues RNA-Molekül zu schaffen, das der DNA nachempfunden ist.
Das Kopieren der DNA wird so lange fortgesetzt, bis die RNA-Polymerase ein Terminierungssignal erreicht, d. h. eine bestimmte Gruppe von Nukleotiden, die das Ende des zu kopierenden Gens markiert und auch die Trennung der DNA von der neu entstandenen RNA signalisiert.
Die drei Arten von RNA sind?
- mRNA (Boten-RNA) wird von der DNA transkribiert und trägt die genetische Information von der DNA zur Übersetzung in Aminosäuren.
- tRNA (Transfer-RNA) ?interpretiert? die Drei-Buchstaben-Codons der Nukleinsäuren in ein Ein-Buchstaben-Aminosäure-Wort
- rRNA (ribosomale RNA) ist der häufigste RNA-Typ und bildet zusammen mit assoziierten Proteinen die Ribosomen.
Wenn die RNA-Polymerase mit dem Kopieren eines bestimmten DNA-Segments fertig ist, konfiguriert sich die DNA wieder in die ursprüngliche Doppelhelixstruktur. Die neu entstandene mRNA verlässt den Zellkern und wandert ins Zytoplasma.
Translation
Translation ist die Umwandlung der in einer Sequenz von mRNA-Nukleotiden enthaltenen Informationen in eine Sequenz von Aminosäuren, die sich zu einem Protein verbinden. Die mRNA wandert zu den Ribosomen und wird von der tRNA „gelesen“, die Abschnitte von drei benachbarten Nukleotidsequenzen, den so genannten Codons, auf der mRNA analysiert und die entsprechende Aminosäure zum Einbau in die wachsende Polypeptidkette bringt. Die drei Nukleotide in einem Codon sind spezifisch für eine bestimmte Aminosäure. Daher signalisiert jedes Codon die Aufnahme einer bestimmten Aminosäure, die in der richtigen Reihenfolge kombiniert wird, um das spezifische Protein zu bilden, für das die DNA kodiert hat.
Der Aufbau des Polypeptids beginnt, wenn ein Ribosom an ein Startcodon auf der mRNA anknüpft. Die tRNA transportiert dann die Aminosäure zu den Ribosomen, die aus rRNA und Protein bestehen und drei Bindungsstellen haben, um die Synthese zu fördern. Die erste Bindungsstelle richtet die mRNA so aus, dass die Codons für die tRNA zugänglich sind, die die beiden anderen Stellen besetzen, wenn sie ihre Aminosäuren ablegen und sich dann von der mRNA lösen, um nach weiteren Aminosäuren zu suchen. Die Übersetzung wird fortgesetzt, bis das Ribosom ein Codon erkennt, das das Ende der Aminosäuresequenz signalisiert. Wenn das Polypeptid fertiggestellt ist, befindet es sich in seiner Primärstruktur. Es wird dann vom Ribosom freigegeben, um sich in die endgültige Form zu bringen und seine Funktion zu erfüllen.
Nachdem die Proteine hergestellt sind, werden sie verpackt und zu ihrem endgültigen Bestimmungsort transportiert, und zwar auf einem interessanten Weg, der in drei Schritten beschrieben werden kann, an denen drei Organellen beteiligt sind:
- Vesikel transportieren die Proteine von den Ribosomen zum Golgi-Apparat, auch bekannt als Golgi-Komplex, wo sie in neue Vesikel verpackt werden.
- Die Vesikel wandern zur Membran und geben ihr Protein an die Zellaußenwelt ab.
- Lysosomen verdauen und recyceln die Abfallstoffe zur Wiederverwendung durch die Zelle.
Enzyme im Golgi-Apparat modifizieren die Proteine und schließen sie in ein neues Vesikel ein, das sich von der Oberfläche des Golgi-Apparats ablöst. Der Golgi-Apparat wird oft als Verpackungs- und Verteilungszentrum der Zelle angesehen.
Vesikel sind kleine, membranumhüllte Hüllen, die normalerweise im endoplasmatischen Retikulum oder im Golgi-Apparat gebildet werden und dem Transport von Substanzen durch die Zelle dienen.
Lysosomen sind eine besondere Art von Vesikeln, die die Verdauungsenzyme für die Zelle enthalten und nützlich sind, um übrig gebliebene Abfallprodukte von Proteinen, Lipiden, Kohlenhydraten und Nukleinsäuren in ihre Bestandteile zu zerlegen, damit sie von der Zelle wieder zusammengesetzt und wiederverwendet werden können.
Auszug aus The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 von Glen E. Moulton, Ed.D.. Alle Rechte vorbehalten, einschließlich des Rechts auf Vervielfältigung im Ganzen oder in Teilen in jeder Form. Verwendet nach Absprache mit Alpha Books, einem Mitglied der Penguin Group (USA) Inc.
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