Welche Rolle spielen Ribosomen bei der Proteinsynthese?
Ribosomen sind Strukturen in einer biologischen Zelle, die aufgrund ihrer einzigartigen Rolle bei der Zusammenstellung der Proteine, die die Funktion der Zelle bilden und definieren, als „Fabriken“ bezeichnet werden. Proteine sind komplexe chemische Verbindungen, die als "Bausteine des Lebens" bezeichnet wurden. Die Anweisungsformeln sind in der genetischen DNA (Desoxyribonukleinsäure) innerhalb des zentralen Zellkerns kodiert. Die Proteinsynthese ist das Gebiet der Molekularbiologie, das die Prozesse untersucht, mit denen dieser DNA-Code in funktionelle Proteine übersetzt wird. Die Rolle der Ribosomen bei der Proteinsynthese ist entscheidend.
Erstens stellt die DNA in einem Prozess namens Transkription eine funktionelle Kopie von sich selbst her, die als RNA (Ribonukleinsäure) bezeichnet wird. Dies wird speziell als Messenger-RNA (mRNA) bezeichnet, da es die Aufgabe hat, die codierten Anweisungen an die Ribosomen weiterzuleiten. Auf dem Weg dorthin erstellt RNA fragmentierte Kopien der Transfer-RNA (tRNA). Diese Kopien werden freigesetzt, um sich an freie organische Verbindungen in der Zelle zu binden, die Aminosäuren genannt werden.
Währenddessen bindet sich mRNA an ein Ribosom, das die Informationen in einem Prozess, der als Translation bezeichnet wird, zu „lesen“ beginnt. Die Information repräsentiert eine Sequenz von vielen verschiedenen Aminosäuren. Während des Lesens werden die passenden Codes der tRNA vom Ribosom angezogen und übertragen die angehängte Nutzlast. So entsteht nacheinander eine Kette von Aminosäuren, bis das Protein vollständig ist und die mRNA die Freisetzung aus dem Ribosom signalisiert.
Die Rolle der Ribosomen bei der Proteinsynthese ähnelt einer linearen Assemblierungslinie von Aminosäuren zu fertigen Proteinen. DNA und RNA sind selbst lineare Ketten von vier chemischen Molekülen, die als Nukleotide bezeichnet werden - Adenin, Cytosin, Thymin in DNA oder Uracil in RNA und Guanin - abgekürzt mit A, C, T oder U bzw. G. Die sehr lange Kette dieser Nukleotide in mRNA ähnelt einem Tickerband, das Ribosomen lesen und in die spezifischen Aminosäuren übersetzen, die der Code darstellt.
Ribosomen bestehen selbst aus Proteinen und RNA-Strängen. Es kann angenommen werden, dass sie zwei funktionelle Untereinheiten aufweisen, von denen jede entweder an Messenger- oder Transfer-RNA bindet. Die Ribosomen in der Proteinsynthese beginnen den Prozess des Zusammenbaus, wenn sie auf eine bestimmte Reihe von Nukleotiden in mRNA treffen, nämlich AUG. Als Codon bezeichnet, ist die Sequenz der Nukleotide UAG die Anweisung, die Produktion zu stoppen, und die beiden Untereinheiten eines Ribosoms trennen sich, wobei das Protein freigesetzt wird.
Im letzten Schritt sind Ribosomen an der Proteinsynthese überhaupt nicht beteiligt. In einem nicht gut verstandenen Prozess verwandelt sich die gerade Kette von Aminosäuren, aus denen ein Protein besteht, in seine vorgegebene physikalische Form. Die als Proteinfaltung bezeichneten Faktoren, die am häufigsten genannt werden, um zu bestimmen, wie sich die Kette in eine dreidimensionale Form komprimiert, sind: Temperatur, umgebende Lösungsmittel wie Wasser, das Vorhandensein von Salzen sowie die molekulare Anziehung und Wechselwirkung aller Wasserstoffbrücken eines Proteins.