Ribosomen

Proteine übernehmen eine Vielzahl von funktionellen und strukturellen Funktionen in allen Organismen. Im Zuge der Proteinbiosynthese werden die Informationen auf dem Erbgut (DNA) in Proteine übersetzt. Hierbei spielen die Ribosomen eine entscheidende Rolle.

Ribosomen Definition

Bevor Du die Definition für Ribosomen kennenlernst, sollte Dir die Proteinbiosynthese ein Begriff sein.

Hierbei ist die Proteinbiosynthese in Transkription und Translation unterteilt. Während der Transkription wird die genetische Information auf ein Botenmolekül (mRNA) überschrieben. Daraufhin wird im Zuge der Translation der mRNA in eine Polypeptid (Protein) übersetzt.

Abbildung 1: Schematische Darstellung der Proteinbiosynthese.

Die Ribosomen spielen die entscheidende Rolle bei der Translationen. Sie ermöglichen die Übersetzung der mRNA in eine Polypeptid.

Ribosomen befinden sich im Cytoplasma von eukaryotischen und prokaryotischen Zellen. In eukaryotischen Zellen sind sie zusätzlich an der Membran des endoplasmatischen Retikulum (ER) zu finden. Endoplasmatisches Retikulum, an welches Ribosomen angelagert sind, wird raues endoplasmatisches Retikulum (raues ER) genannt.

Ribosomen Aufbau

Die Ribosomen in unterschiedlichen Organismen unterscheiden sich in einigen Punkten voneinander. Dennoch haben alle Ribosomen grundlegende Gemeinsamkeiten im strukturellen Aufbau.

• Alle Ribosomen sind aus zwei Untereinheiten aufgebaut. Hierbei wird zwischen der großen und der kleinen Untereinheit unterschieden.
• Die einzelnen Untereinheiten sind aus ein bis drei RNA-Molekülen und verschieden Proteinbausteinen aufgebaut. Hierbei stehen diese in einem Gewichtsverhältnis von ungefähr 60 % RNA und 40 % Protein.
• Bei den RNA-Molekülen, aus denen die Ribosomen aufgebaut sind, handelt es sich um sogenannte ribosomale RNA (rRNA).

Ribosomen Prokaryoten

In Prokaryoten kommen die sogenannten 70S Ribosomen vor. Diese sind aus einer großen 50S Untereinheit und einer kleinen 30S Untereinheit aufgebaut.Das S bezeichnet den sogenannten Sedimentationskoeffizienten, welcher in der Einheit Svedberg (S) angegeben wird. Der Sedimentationskoeffizient beschreibt das Verhalten von Teilchen in einer Zentrifuge, er ist von der Masse und der Form der Teilchen abhängig.

Eine Bakterienzelle besitzt unter guten Lebensbedingungen bis zu 20 000 Ribosomen, die bis zu ein Viertel ihrer Trockenmassen ausmachen. In diesen Zahlen spiegelt sich wider, wie wichtig die Rolle der Ribosomen und die der Proteinbiosynthese ist.

Ribosomen Eukaryoten

Ribosomen in eukaryotischen Zellen sind größer und komplexer als die von Prokaryoten. Eukaryotische Ribosomen sedimentieren in einer Zentrifuge bei 80S und sind aus einer 60S Untereinheit und einer 40S Untereinheit aufgebaut. Insgesamt ist das 80S Ribosom aus vier verschiedenen rRNAs aufgebaut und enthält 80 ribosomale Proteine.

Ribosomen Funktion

Ribosomen katalysieren die Translation der Proteinbiosynthese. Sie sind für die Übersetzung der mRNA in eine Aminosäuresequenz (Polypeptid) zuständig.

Neben der mRNA und des Ribosoms werden für die Translation sogenannte Transfer-RNAs (tRNAs) benötigt. Diese sind für den Zulieferung von den einzelnen Aminosäuren und für die Übertragung auf die Polypeptidkette zuständig.

Die Funktionen der beiden Untereinheiten des Ribosoms können bei der Translation unterschieden werden. Die kleinere Untereinheit bindet die mRNA, während die große Untereinheit Bindestellen für die tRNAs bereitstellt. Das Ribosom vermittel die Bindung zwischen den Anticodons der tRNAs und den Codons auf der mRNA. So können durch die Anlagerung der tRNA die Aminosäuren auf die entstehende Aminosäurekette übertragen werden.

Wenn Ribosomen gerade keine mRNA in ein Polypeptid übersetzen, liegen die Untereinheiten im Cytoplasma einzeln vor. Erst mit dem Beginn der Translation und im Komplex mit der mRNA bilden die Untereinheiten das vollständige Ribosom.

Raues Endoplasmatisches Retikulum

Als raues Endoplasmatisches Retikulum wird der Teil des endoplasmatischen Retikulums bezeichnet, welcher mit Ribosomen besetzt ist. Die grundlegende Funktion ist die gleiche, am rauen ER findet die Proteinbiosynthese bzw. die Translation statt.

Der Unterschied zur Translation im Cytoplasma besteht darin, dass weitere Schritte der Modifikation des Polypeptids sowie der Transport direkt im Anschluss an die Translation stattfinden. Hierzu gehören unter anderem die Faltung der Proteine im Inneren des ERs (Lumen) sowie der vesikuläre Transport der Proteine zu anderen Zellorganellen.

Insbesondere werden am rauem ER integrale Membranproteine und Proteine, welche im Anschluss sekretiert werden sollen, translatiert.