Proteinbiosynthese (PBS)

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Proteinbiosynthese (PBS) – Einleitung

Die Proteinbiosythese besteht aus zwei Schritten, der Transkription und der Translation. In diesem Beitrag geht es um den generellen Ablauf dieser beiden Schritte. Mehr Informationen zum Ablauf bei Prokaryoten und Eukaryoten findet ihr hier (Prokaryot) und hier (Eukaryot).

Das Ziel der PBS ist die Übersetzung eines Gens der DNA in eine Polypeptidkette/Aminosäurensequenz eines Proteins.

Somit beschreibt sie den Vorgang, wie ein Gen zum Protein wird.

 

Proteinbiosynthese (PBS) – Transkription

Der erste Schritt der PBS ist die Transkription. Das Ziel dieser ist es, am DNA-Matrizenstrang eine RNA-Kopie zu erzeugen, die dann für die Translation benötigt wird. Diese RNA nennt sich bei der Transkription, welche der Proteinbiosynthese dient, messenger-RNA = mRNA.

Es beginnt alles damit, dass die Doppelhelix der DNA entwunden wird und die Promotoren anzeigen, an welcher Stelle der ganze Vorgang anfängt. Dort werden ca. 15-20 Nukleotidpaare aufgelöst, bzw die WBB zwischen ihnen. Dieses Loch sieht aus wie eine Blase inmitten der DNA. Die RNA-Polymerase 2 kann die m-RNA-Synthese nur in Richtung 5′-3′-Ende durchführen, somit ist die enstehende m-RNA komplementär zum codogenen Strang (auch Matrizenstrang genannt). Die RNA-Polymerase 2 kopiert also die Basenabfolge des codogenen Stranges in eine einsträngige m-RNA. Sobald die m-RNA zu Ende synthetisiert worden ist, schließt sich die DNA wieder und ändert ihre Form in die eigentliche Helix-Form zurück. Die m-RNA ist somit sehr viel kürzer als die DNA und dadurch auch beweglicher, so kann sie bei eukaryotischen Zellen zum Beispiel den Kern verlassen und zu den Ribosomen transportiert werden.

Proteinbiosynthese (PBS) – Translation

Die Translation wird noch einmal in drei Schritte unterteilt, der Initiation, Elongation und der Termination, dazu gleich mehr. Sie bezeichnet eine, durch die RNA gesteuerte Synthese eines Polypeptids und findet im Cytoplasma, an den Ribosomen einer Zelle statt.

Die erste Phase der Translation ist die Initiation. Hier binden die zwei ribosomalen Untereinheiten an das 5′-Ende der m-RNA und wandern in Richtung des 3′-Endes, bis sie auf ein Startcodon (AUG) treffen. Dort bilden sie zusammen eine Einheit, an welche sich, nach dem Prinzip der komplementären Basenpaarung, Methionin-t-RNA-Moleküle anlagern.

Es beginnt mit dem Anticodon des Startcodons der m-RNA (UAC). Dieses bindet an der P-Stelle des Ribosoms und somit ist die A-Stelle noch frei. Das ändert sich im zweiten Schritt, der Elongation. Nun bindet auch an die A-Stelle ein Anticodon, passend zur Basenabfolge der m-RNA. Wenn beide Anticodons passen, werden sie chemisch miteinander verbunden und bilden ein Dipeptid.

Dieser Vorgang wird vom Ribosom unter Energieverbrauch katalysiert. Sobald dies geschehen ist, gleitet das Ribosom um ein Basentriplett in Richtung 3′-Ende weiter unter die t-RNA, welche sich vorher an der P-Stelle befunden hat, löst sich vom Ribosom ab. Die verbliebene t-RNA rückt nach an die P-Stelle und macht die A-Stelle frei, an welche sich eine neue beladende t-RNA bindet und auch hier wird die Aminosäure mit den beiden vorherigen chemisch verbunden, sie bilden zusammen ein Tripeptid. Dieser Vorgang wird so lange wiederholt, bis das Ribosom auf das Stoppcodon trifft.

Hier kommen wir zum dritten und letzten Schritt der Translation, der Termination. Denn zum Stoppcodon der m-RNA gibt es kein passendes Gegenstück und somit wird die entstandene Polypeptidkette (oder auch Aminosäurensequenz genannt) abgespalten und mithilfe von Hilfsproteinen zu einer 3D-Struktur geformt. Das Ribosom verlässt die m-RNA und zerfällt wieder in die beiden Untereinheiten.

 

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