5. Endoplasmatisches Retikulum und Golgi Apparat

5. Endoplasmatisches Reticulum und
Golgi-Apparat
Institut für medizinische Physik und Biophysik
Ramona Wesselmann
Endoplasmatisches Reticulum
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Umfangreiches Membransystem
„endoplasmatisch“ → im Cytoplasma
„reticulum“ → Netz
ER-Lumen ist durch eine Membran vom Cytosol getrennt
ER-Membran geht direkt in die Kernhülle über
Zwei Bereiche:
- glattes ER, trägt auf der dem Cytosol zugewandten Seite
der Membran keine Ribosomen
- rauhes ER, mit Ribosomen besetzt
Zellaufbau
ER (Fluoreszenzaufnahme)
(rauhes ER)
(glattes ER)
Rauhes ER (elektronenmikroskopische Aufnahme)
• der mit Ribosomen besetzte Teil des
endoplasmatischen Reticulums
• Ort der Proteinbiosynthese
• Ort der Membransynthese
• wächst durch Einlagerung neuer Phospholipdund Proteinmoleküle
Glattes ER (elektronenmikriskopische Aufnahme)
• Stoffwechselwege (Kohlenhydratstoffwechsel,
Beseitigung von Giften und Arzneimitteln)
• Enzyme: Synthese von Fettsäuren, Phospholipiden,
Steroiden (Geschlechtshormone und
verschiedene Steroidhormone der Nebennieren)
und anderen Lipiden
• Zellen (Hoden und Eierstöcke), die Steroidhormone
produzieren, besitzen große Mengen an glattem ER, ein
Strukturmerkmal, das zur Funktion der Zelle passt.
ER
Trennung durch Gradientenzentrifugation
Golgi-Apparat
• Ort der posttranslationalen Modifikation
und Sortierung der Proteine
• Ort der Synthese von Glykolipiden und
Polysacchariden
• Modifikation von lysosomalen Proteinen zur
Bindung an M-6-Rezeptoren im
Trans-Golgi-Netzwerk und Transport zu
Lysosomen
Golgi-Apparat (elektronenmikroskopische Aufnahme)
Proteinbiosynthese
Prinzip der Translation
•
Synthese von Polypeptiden, wird von der mRNA gesteuert
•
Die Zelle muss die Basenfolge eines mRNA-Moleküls in die
Aminosäuresequenz eines Polypeptids übersetzen
•
Die Translation ist somit der letzte Schritt in einem Prozess, bei dem
anhand des genetische Codes aus Erbinformationen ein Eiweißmolekül
hergestellt wird.
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Dieser letzte Schritt geschieht in lebenden Zellen an besonderen Strukturen,
den Ribosomen
Das Ribosom
Der genetische Code
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Regel, nach der Dreiergruppen aufeinander folgender Nucleotide
(Nucleobasen), Tripletts oder Codons genannt in Aminosäuren (AS)
übersetzt werden, findet nur bei der Bindung der AS an tRNA statt.
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Nucleobasen: Adenin, Guanin, Cytosin, Uracil
• einige Codons stehen nicht für eine AS, sondern werden als STOPP-Codon
bezeichnet, welche die Proteinsynthese beenden (Beispiel: UGA)
•
AUG dient sowohl als Codon für Methionin als auch als Startsignal der
Translation
Der genetische Code
t-RNA (tansfer-RNA)
• Ribonucleinsäure, die aus 80 Nucleotiden
besteht
• vermittelt bei der Translation die richtige
Aminosäure zum entsprechenden Codon auf
der mRNA
• Kleeblattartige Struktur (Paarungen
konjungierender Basen: Adenin – Uracil,
Cytosin – Guanin)
t-RNA
• tatsächliche dreidimensionale Struktur
ist einem L ähnlich
• Aminosäuren-Akzeptorstamm
• Anticodonschleife
1. Beladung von t-RNAs mit Aminosäuren
Stufen der Peptidsynthese am Ribosom (Elongation)
1. Codonerkennung:
Eine ankommende Aminoacyl-tRNA
bindet an das an der A-Stelle befindliche
Codon.
2. Peptidbindung:
Zwischen der neuen AS und der
wachsenden Polypeptidkette wird eine
Peptidbindung geknüpft.
3. Translokation:
Die tRNA an der P-Stelle wird entlassen.
Die tRNA an der A-Stelle wird zur P-Stelle
verschoben. Bei diesem Vorgang bewegt
sich das Ribosom um ein Codon
in 5`→ 3`-Richtung vorwärts.
Posttranslationaler und cotranslationaler
Proteintransport
Proteintargeting
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Alle Proteine erhalten eine typische N-terminale Signal-Sequenz, die von
einem speziellen Protein, dem signal recognition particle (SRP) erkannt
wird.
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SRP bindet an ein Rezeptorprotein in der ER-Membran
•
SRP wird freigesetzt, während sich das wachsende Polypeptid durch ein
Kanalprotein in der ER-Membran schlängelt.
•
SRP wird enzymatisch entfernt und die fertige Polypeptidkette faltet sich
zu ihrer, für das betreffende Protein typische Konformation
Proteinsynthese am rauhen ER: Lösliche Proteine
Der sekretorische Weg: 1. Vom ER zum Golgi
Der sekretorische Weg: 2. Wege im Golgi
Der sekretorische Weg: 3. Vom Golgi zu
Plasmamembran und Lysosomen
Modifikation in ER und Golgi: Glykosylierung
os
Medizinische Bedeutung der spezifische Glykosylierung:
Beispiel AB0-Blutgruppensystem
Beispiel AB0-Blutgruppensystem