Ribosomen - Die Proteinbauer einer Zelle

Es gibt zwei Haupttypen von Zellen, prokaryotische und eukaryotische Zellen. Ribosomen sind Zellorganellen, die aus RNA und Proteinen bestehen. Sie sind für die Zusammenstellung der Proteine der Zelle verantwortlich. Je nach Proteinproduktionsniveau einer bestimmten Zelle können Ribosomen in Millionenhöhe liegen.

• Ribosomen sind Zellorganellen, die in der Proteinsynthese funktionieren. Ribosomen in Pflanzen- und Tierzellen sind größer als in Bakterien.
• Ribosomen bestehen aus RNA und Proteinen, die ribosomische Untereinheiten bilden. Eine große Ribosom-Untereinheit und eine kleine Untereinheit. Diese beiden Untereinheiten werden im Zellkern produziert und vereinen sich im Zytoplasma während der Proteinsynthese.
• Freie Ribosomen werden im Zytosol suspendiert gefunden, während gebundene Ribosomen am endoplasmatischen Retikulum befestigt sind.
• Mitochondrien und Chloroplasten sind in der Lage, ihre eigenen Ribosomen herzustellen.

Die Struktur eines Ribosoms und die Wechselwirkung eines Ribosoms mit mRNA.

Ribosomen bestehen in der Regel aus zwei Untereinheiten, einer großen Untereinheit und einer kleinen Untereinheit. Eukarotische Ribosomen, wie sie in Pflanzenzellen und tierischen Zellen enthalten sind, sind größer als prokaryotische Ribosomen, wie z. B. in Bakterien. Ribosomale Untereinheiten werden im Nukleolus synthetisiert und kreuzen sich über die Kernmembran durch Kernporen zum Zytoplasma.

Beide ribosomale Untereinheiten verbinden sich, wenn sich das Ribosom während der Proteinsynthese an Boten-RNA (mRNA) anheftet. Ribosomen zusammen mit einem anderen RNA-Molekül, Transfer-RNA (tRNA), helfen, die proteinkodierenden Gene in mRNA in Proteine zu übersetzen. Ribosomen verbinden Aminosäuren zu Polypeptidketten, die weiter modifiziert werden, bevor sie zu funktionellen Proteinen werden.

Lage in der Zelle

Ribosomen können am endoplasmatischen Retikulum befestigt oder frei innerhalb des Zytoplasmas gefunden werden. Es gibt zwei Stellen, an denen Ribosomen häufig innerhalb einer eukaryotischen Zelle existieren, im Zytosol suspendiert und an das endoplasmatische Retikulum gebunden. Diese Ribosomen werden freie Ribosomen bzw. gebundene Ribosomen genannt. In beiden Fällen bilden die Ribosomen bei der Proteinsynthese in der Regel Aggregate, sogenannte Polysomen oder Polyribosomen. Polyribosomen sind Cluster von Ribosomen, die sich während der Proteinsynthese an ein mRNA-Molekül anheften. Dadurch können mehrere Kopien eines Proteins gleichzeitig aus einem einzelnen mRNA-Molekül synthetisiert werden. Freie Ribosomen bilden in der Regel Proteine, die im Zytosol (Fluidkomponente des Zytoplasmas) funktionieren, während gebundene Ribosomen in der Regel Proteine bilden, die aus der Zelle exportiert oder in den Membranen der Zelle enthalten sind. Interessanterweise sind freie Ribosomen und gebundene Ribosomen austauschbar und die Zelle kann ihre Anzahl entsprechend den Stoffwechselbedürfnissen ändern. Organellen wie Mitochondrien und Chloroplasten in eukaryotischen Organismen haben ihre eigenen Ribosomen. Ribosomen in diesen Organellen sind eher wie Ribosomen in Bakterien in Bezug auf die Größe. Die Untereinheiten, die Ribosomen in Mitochondrien und Chloroplasten umfassen, sind kleiner (30S bis 50S) als die Untereinheiten von Ribosomen, die im Rest der Zelle (40S bis 60S) gefunden werden.

Ribosomen und Protein-Montage

Ribosomen interagieren mit mRNA, um Proteine in einem Prozess namens Translation zu produzieren.

Die Proteinsynthese erfolgt durch die Prozesse der Transkription und Translation. Bei der Transkription wird der in der DNA enthaltene genetische Code in eine RNA-Version des als Boten-RNA (mRNA) bekannten Codes transkribiert. Das mRNA-Transkript wird vom Kern zum Zytoplasma transportiert, wo es einer Übersetzung unterzogen wird. In der Übersetzung wird eine wachsende Aminosäurekette, auch Polypeptidkette genannt, hergestellt. Ribosomen helfen, mRNA zu übersetzen, indem sie an das Molekül binden und Aminosäuren miteinander verbinden, um eine Polypeptidkette zu erzeugen. Die Polypeptidkette wird schließlich zu einem voll funktionsfähigen Protein. Proteine sind sehr wichtige biologische Polymere in unseren Zellen, da sie an praktisch allen Zellfunktionen beteiligt sind.

Es gibt einige Unterschiede zwischen der Proteinsynthese in Eukaryoten und Prokaryoten. Da eukaryotische Ribosomen größer sind als bei Prokaryoten, benötigen sie mehr Proteinkomponenten. Weitere Unterschiede sind verschiedene Initiator-Aminosäuresequenzen, um die Proteinsynthese zu starten, sowie verschiedene Dehnungs- und Beendigungsfaktoren.