Ribosomen

Ribosomen
Entstehung:
Im Nucleolus („Kernkörperchen“) wird ribosomale RNA (rRNA) gebildet, sowie die
ribosomalen Proteine der Ribosomen, die sich mit der rRNA zu den Untereinheiten
zusammensetzen. Die Untereinheiten verlassen den Kern durch die Kernporen und
lagern sich im Cytoplasma zusammen, jedoch erst zu Beginn der Proteinbiosynthese.
Vorkommen:
Ribosomen kommen bei prokaryotischen Zellen frei im Cytosol verstreut vor. Bei
eukaryotischen Zellen sind sie zusätzlich noch an die Membran des rauen
Endoplasmatischen Reticulums gebunden. Ihre Anzahl schwankt von etwa 104
Ribosomen in Prokaryoten-Zellen bis zu 105 bis 107 Ribosomen in Eukaryoten-Zellen.
Eukaryotische Plastiden und Mitochondrien enthalten ebenfalls Ribosomen. Diese
entsprechen jedoch in ihrem Aufbau denen der Prokaryoten. Dies ist auf die
Endosymbiontentheorie zurückzuführen, nach der Mitochondrien und Plastiden durch
symbiotische Aufnahme eines Prokaryoten entstanden sind.
Aufbau:
Ribosomen gehören zu den Zellorganellen, die nicht von einer Membran umgeben
sind. Sie bestehen aus zwei Untereinheiten, die sich erst bei der Proteinbiosynthese
zu einer funktionellen Einheit zusammenlagern. Ribosomen haben eine globuläre
Gestalt und einen Durchmesser von etwa 25nm-30nm.
Prokaryotische 70S-Ribosomen
große 50S-Untereinheit
kleine 30S-Untereinheit
Eukaryotische 80S-Ribosomen
große 60S-Untereinheit
kleine 40S-Untereinheit
„S“ = Sedimentationskoeffizient:
Geschwindigkeit mit der sich die RNA beim Zentrifugieren unter Einwirkung der
Zentripetalkraft ablagert.
Ribosomen bestehen aus ribosomaler RNA und Proteinen. Wenn sie sich bei der
Proteinbiosynthese zusammenlagern, bildet sich zwischen großer und kleiner
Untereinheit ein Tunnel, das sog. Peptidyltransferasezentrum. Dort erfolgt die durch
Ribozyme katalysierte Verknüpfung der Aminosäuren zur Peptidkette. Es ist auch der
Ort, an dem die mRNA lokalisiert ist. Der Tunnel schützt die entstehende Peptidkette
vor Proteasen, die jede lineare Peptidkette als defektes Protein erkennen und sie
somit abbauen würden. Bestimmte Antibiotika können den Tunnelausgang blockieren
und dadurch die Proteinbiosynthese der Bakterien verhindern. Durch den
unterschiedlichen Aufbau von eukaryotischen und prokaryotischen Ribosomen
können die bakteriellen Ribosomen sicher erkannt werden.
Polysomen sind die Gesamtheit aller an einem mRNA-Molekül sitzenden Ribosomen.
Aufgaben:
Während der Proteinbiosynthese vermitteln die Ribosomen die Bindung zwischen den
tRNA-Anticodons und den mRNA-Codons. Die große und die kleine Untereinheit
vereinigen sich jedoch erst zu einem Ribosom wenn sie an die mRNA binden.
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Die rRNA ist die Hauptkomponente der Kontaktregion und der tRNA-Bindungsstellen.
Sie führt die ribosomalen Funktionen aus. Die Proteine spielen dagegen
hauptsächlich eine strukturelle Rolle.
Die tRNA transportiert die Aminosäuren (AS) zum Ribosom. Dabei hat jede tRNA ein
Anticodon welches an sein komplementäres Codon auf der mRNA bindet.
Manche tRNAs erkennen und binden jedoch mehrere Codons (Wobble-Hypothese:
Basenpaarung zwischen der ersten Base des Anticodons und der dritten Base des
Codons weniger exakt als bei Transkription & Replikation).
Bei Inosin handelt es sich um ein modifiziertes Nucleotid. Es ist die erste Base des
Anticodons mancher tRNAs, und kann an U, A und C binden!
Das Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase (AtRNAS) sorgt für die Bindung der
korrekten Aminosäure an die entsprechende tRNA unter ATP-Verbrauch. Es gibt 20
verschiedene AtRNAS, also eine für jede AS.
2/3 der Masse des Ribosoms besteht aus rRNA. Die Ribosomen vermitteln die
Bindung des tRNA-Anticodons an sein komplementäres mRNA-Codon.
Im Ribosom gibt es drei Bindungsstellen für die tRNA: Die A- (Aminoacyl-tRNA)-, P(Peptidyl-tRNA-) und die E- (Exit-) Stelle sowie eine Bindungsstelle für die mRNA.
Die Translation besteht aus: Initiation, Elongation und Termination. Jeder Schritt
wird dabei von Enzymen unterstützt und verbraucht GTP.
1. Initiation:
Die kleine Untereinheit bindet an die mRNA, an das Startcodon AUG bindet die
tRNA mit Methionin. Die große Untereinheit bindet ebenfalls an die mRNA und es
ist ein funktionstüchtiges Ribosom entstanden.
2. Elongation:
Pro Zyklus wird eine neue AS an die Peptidkette gebunden. Die Ausbildung der
Peptidbindung wird dabei durch die rRNA katalysiert ( Ribozym)
3: Termination:
Die Elongation endet wenn eines der Stop-Codons (UAA, UAG, UGA) erreicht
wurde. Ein bestimmtes Protein (der Release-Factor) bindet an dem Stop-Codon
an der A-Stelle und spaltet die Bindung zwischen dem entstandenen Polypeptid
und der tRNA. Die mRNA und das Polypeptid werden freigesetzt und das Ribosom
dissoziiert wieder in die kleine und die große Untereinheit.
Bei den Prokaryoten erfolgen Transkription und Translation gleichzeitig, da sie keinen
Zellkern besitzen. Bei Eukaryoten jedoch erfolgen Transkription und Translation
getrennt voneinander, denn sie besitzen einen Zellkern. Dies bietet der Zelle die
Möglichkeit ihre kompliziert miteinander verbunden Aktivitäten besser zu
kontrollieren.
Quellen:


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
Campbell, Neil A.: Biologie, Pearson Studium, 6. Auflage, 2006
Probst, W. (Hg.): DUDEN Biologie. Gymnasiale Oberstufe, Duden Paetec
Schulbuchverlag, 1. Auflage, 2005
Fritsche,W.: Mikrobiologie, Spektrum, 2. Auflage, 1999
Bielka, H. und Börner T.: Molekulare Biologie der Zelle, Gustav Fischer Verlag,
1995
www.riboworld.com (Stand: 01.11.08 15:00 Uhr)
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