Proteinbiosynthese

Die zur Synthese von Proteinen notwendigen Informationen sind in der DNA gespeichert. Einen DNA- Abschnitt welcher ein Protein codiert bezeichnet man als Gen. Jeder Organismus unterscheidet sich in seiner DNA- Basensequenz. Die Aminosäuresequenz der Proteine wird durch diese Abfolge von Basen bestimmt. Dabei codieren immer drei aufeinanderfolgende Basen eine Aminosäure.

Die Informationen der DNA werden mittels der messenger-RNA (m-RNA) zu den Ribosomen transportiert. Dort erfolgt dann die Synthese des jeweiligen Proteins oder Peptids. Die RNA stellt eine einsträngige, langkettige und unverzweigte Verbindung dar, welche komplementär zum jeweiligen DNA- Abschnitt ist. Die RNA unterscheidet sich jedoch im enthaltenen Zuckermolekül und in der Tatsache, dass anstalle der Base Thymin ein anderes Derivat des Pyrimidins tritt- das Uracil.

Die Proteinbiosynthese erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt, der sogenannten Transkription, wird die m-RNA synthetisiert. Dabei werden die Wasserstoffbrückenbindungen DNA-Doppelhelix lokal gelöst und ein Enzym (RNA-Polymerase) verknüpft die Nucleotide, komplementär zur DNA, m-RNA-Molekül zusammen. Das an der Reaktion beteiligte Enzym steuert die Transkription und erkennt auch Start, sowie Stoppsignale der DNA.

Die Basensequenz der m-RNA dient nun als „Bauanleitung“ für Proteine. Ihre Basentripletts werden auch als Codon bezeichnet und codieren die jeweiligen Aminosäuren des Peptids. Die eigentliche Proteinsynthese findet im Ribosom statt. Dazu muss zunächst die Information der DNA mittels der m-RNA zum Ribosom transportiert werde. Dort findet die „Übersetzung“ der Basensequenz in Aminosäuren statt. Dieser Vorgang wird als Translation bezeichnet. Im Ribosom lager sich nun komplementär zur m-RNA-Basensequenz, sogenannte transfer-RNA Moleküle an. Diese sind lange, unverzweigte Moleküle, welche die komplementäre Basensequenz zu einem Codon der m-RNA besitzt. Das komplementäre Basentriplett der t-RNA wird als Anticodon bezeichnet. Am Ende eines t-RNA-Moleküls befindet eine von 20 verschiedenen Aminosäuren, welche an das Adenin des letzten Tripletts (CCA) der RNA gebunden ist. Das letzte Triplett der t-RNA ist bei allen 64 t-RNA-Molekülen gleich.

Hat sich nun das Anticodon an die m-RNA angelagert erfolgt eine nucleophile Addition der Aminosäure, wobei ein t-RNA-Molekül abgespalten wird. Nach diesem Mechanismus wird die gesamte m-RNA in Aminosäuren umgesetzt. Die Synthese wird durch ein Stoppcodon auf der m-RNA beendet. Nun erfolgt eine Reaktion mit Wasser, wobei das Protein von der t-RNA abgespalten und freigesetzt wird.

 

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