Proteinbiosynthese ablauf pdf

Die Proteinbiosynthese ist ein essenzieller, zellulärer Vorgang, der sich in drei Hauptetappen gliedert: Transkription, RNA-Bearbeitung und Translation.

Dieser Prozess ist von höchster Bedeutung für die Produktion von Proteinen, die für alle lebensnotwendigen Funktionen unentbehrlich sind.

Transkription bei Prokaryonten und Eukaryonten

Die Transkription stellt den ersten Schritt der Proteinbiosynthese dar und umfasst drei Phasen:

1. Initiation: Die DNA liegt als Doppelhelix im Zellkern vor.

   Die RNA-Polymerase löst die Wasserstoffbrückenbindungen des Doppelstrangs, beginnend am Promotor. Definition: Der Promotor ist eine spezielle DNA-Sequenz, die den Ausgangspunkt für die Transkription kennzeichnet.

2. Elongation: Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang des codogenen Strangs in 3'-5'-Richtung.

   Komplementäre RNA-Nukleotide lagern sich an und formen eine prä-mRNA. Vokabular: Der codogene Strang ist der DNA-Strang, der als Matrize für die RNA-Synthese dient.

3. Termination: Sobald die RNA-Polymerase auf eine Terminatorsequenz trifft, löst sie sich von der DNA.

   Die prä-mRNA ist nun vollständig transkribiert. Highlight: Die Terminatorsequenz signalisiert das Ende des zu transkribierenden Gens.

4. 

RNA-Prozessierung

Nach der Transkription unterliegt die prä-mRNA bei Eukaryonten diversen Modifikationen, um zur reifen mRNA zu werden:

1. Capping: Ein modifiziertes Guaninnukleotid wird am 5'-Ende der mRNA angebracht. Dies schützt vor Abbau und fungiert als Signal für die Übersetzung in ein Protein.

2. Polyadenylierung: Ein Poly-A-Schwanz (Adenosinphosphat) wird am 3'-Ende hinzugefügt. Dieser bewahrt ebenfalls vor Abbau und reguliert die Lebensdauer der RNA.
3. Editing: Einzelne Basen auf der mRNA können verändert werden.

   Dies gestattet die Codierung für unterschiedliche Proteine.

4. Splicing: Introns werden entfernt, da sie nicht translatiert werden. Exons werden zusammengefügt, was zu einer größeren Proteinvielfalt führt. Beispiel: Durch alternatives Splicing können aus einem einzigen Gen verschiedene Proteine entstehen, was als "Mosaikgene" bezeichnet wird.

Nach Abschluss der RNA-Bearbeitung verlässt die reife mRNA über eine Kernpore den Zellkern.

Translation bei Prokaryoten und Eukaryoten

Die Translation ist der abschließende Schritt der Proteinbiosynthese und beinhaltet die folgenden Phasen:

1. Anlagerung der Ribosomen an die mRNA: Ribosomen setzen sich an die mRNA und beginnen, sie vom 5'-Ende zum 3'-Ende zu übersetzen, beginnend mit dem Startcodon AUG.
2. tRNA mit komplementärem Basentriplett: Transfer-RNA ist Träger der komplementären Basen eines Codons.

   Das Ribosom besitzt drei entscheidende Stellen:

   • A-Stelle (Aminoacyl-Stelle): tRNA bindet an Codon
   • P-Stelle (Polypeptid-Stelle): tRNA gibt Aminosäure ab
   • E-Stelle (Exit-Stelle): tRNA verlässt Ribosom
   Definition: Ein Codon ist ein Basentriplett, das für eine spezifische Aminosäure codiert.

3. Ende der Translation: Wenn das Ribosom das Stoppcodon UAG/UAA/UGA erreicht, trennen sich Ribosomen, tRNA und die fertige Aminosäurekette von der mRNA.

Highlight: Der Prozess der Translation wird so lange wiederholt, bis die mRNA in ihre Einzelteile (Nukleotide) zerlegt wird.

Mehrere Ribosomen können gleichzeitig die mRNA übersetzen.

Diese ausführliche Erläuterung der Proteinbiosynthese demonstriert die Komplexität und Genauigkeit, mit der Zellen Proteine produzieren. Das Verständnis dieses Ablaufs ist fundamental für zahlreiche Gebiete der Biologie und Medizin, einschließlich der Entwicklung neuer Therapieansätze und der Erforschung von Krankheiten auf molekularer Ebene.