Bei der Proteinsynthese wird die Übertragung der genetischen Information realisiert. Es entstehen Proteine, die als Strukturproteine am Zellaufbau beteiligt oder als Enzyme für Stoffwechselvorgänge verantwortlich sind.

Worum geht´s?

1. Sie können die zwei Syntheseschritte der Proteinsyntehse erläutern.

Genexpression – kurz Expression

Die Expression ist im engeren Sinn der Vorgang der Proteinsynthese, das heißt, ein Gen wird in eine m-RNA umgeschrieben (Transkription) und in ein Protein übersetzt (Translation).

Transkription

Übertragung der Reihenfolge der DNA-Nucleotidbasensequenz in die Reihenfolge der Nucleotidbasensequenz der mRNA. Für diesen Synthesevorgang sind RNA-Polymerasen verantwortlich.

Verlauf

1. RNA – Polymerase entwindet die DNA und bildet eine Transkriptionsblase
2. der Ablesevorgang findet am Matrizenstrang (Antisense-Strang; codogener Strang) statt.
3. Die mRNA-Synthese erfolgt in 5′ -> 3′ Richtung. In die mRNA wird statt Thymin Uracil eingebaut.
4. Am Terminationspunkt (Stoppsignal) verlässt die Polymerase die DNA.
5. Die DNA nimmt ihren ursprünglichen Zustand wieder an.
6. Die mRNA verlässt den Zellkern.

Ergebnis

Die fertige m-RNA verlässt den Zellkern. Sie enthält eine Kopie der im abgelesenen Gen gespeicherten Information.

Translation

Die Reihenfolge der Nucleotidbasen (Nucleotidbasensequenz) wird in die Reihenfolge der Aminosäuren (Aminosäurensequenz) übersetzt.

Den Transport der Aminosäuren übernehmen t-RNA Moleküle. Die Synthese erfolgt am Ribosom.

Die t-RNA

Die t-RNA transportiert die Aminosäuren zum Ribosom. Für jede Aminosäure gibt es eine spezifische t-RNA, die sich nur an ein passendes Codon anheften kann. Ein Codon bestimmt genau eine Aminosäure: Codon – Anticodon – Wechselwirkung

Das Ribosom

Das Ribosom besteht aus einer großen und kleinen Untereinheit, die, wenn sie in Wechselwirkung treten, ihre Funktionsfähigkeit erhalten.

Verlauf

1. Initiation (Startvorgang)
   • Zusammenbau des Ribosoms
   • kleine Untereinheit verbindet sich mit der mRNA
   • t-RNA für das Startcodon lagert sich an
   • das ist das Signal für die große Untereinheit sich anzulagern
   • das Ribosom ist fertig, der Ablesevorgang kann beginnen
2. Elongation (Ablesevorgang)
   • die erste t-RNA wandert in den Ausgang
   • der Eingang ist frei und die nächste t-RNA mit der entsprechenden Aminosäure kann sich im Eingang komplementär anlagern
   • zwischen den Aminosäuren entsteht eine Peptidbindung
   • die erste Aminosäure hängt nun an der zweiten t-RNA, ein Dipeptid ist entstanden
   • die noch beladene t-RNA wandert in den Ausgang, der Eingang ist frei und die nächste t-RNA kann sich anlagern
   • der Vorgang beginnt von vorn…
3. Termination (Syntheseabbruch)
   • erfolgt, wenn das Ribosom ein Stoppcodon erreicht hat

Ergebnis

Die Reihenfolge der Nucleotidbasen ist in die Reihenfolge der Aminosäuren übersetzt worden. Das Protein ist fertig.