Ribosomen

Die Ribosomen gelten als winzige Körnchen in der Zelle, die aus Ribonukleinsäure (RNA) und Eiweiß bestehen. Als RNA bezeichnet sich jener Einzelstrang, der sich für die Umsetzung von Informationen an der DNA als zuständig erweist.

Ribosomen als Protein-Fabriken der Zelle

Es besteht keine Möglichkeit, es mit dem menschlichen Auge zu sehen, sondern ausschließlich mit dem Elektronen-Mikroskop. In den Ribosomen geschieht die Protein-Biosynthese, kurz Translation. Eine Zelle benötigt unwahrscheinlich viele Proteine.

Daher scheint die Zahl der Ribosomen mit mehreren Tausend pro Zelle hoch. Die Komplexe aus Proteinen und RNA kommen im Zytoplasma, in den Mitochondrien und in den Chloroplasten vor. Dabei handelt es sich um die Grundsubstanz der Zelle (Zytoplasma) und die „Zell-Kraftwerke“ (Mitochondrien). Die Protein-Biosynthese findet in allen Lebewesen statt.

Wie sehen Art und Aufbau von Ribosomen aus?

Dieses Gebilde setzt sich aus zwei Untereinheiten zusammen und umfasst 20 Nanometer. Die Untereinheiten gelten als unterschiedlich groß und funktionell. Die Größere verknüpft Aminosäuren während der Protein-Biosynthese zu einer Kette. Die Verantwortung für die Boten-Erkennung (mRNA) trägt die kleinere Untereinheit. Erst die mRNA bewirkt die Zusammenlagerung der beiden Untereinheiten zum vollständigen Ribosom. Dies bildet sich im Zellkern. Durch die Kernporen leiten sie sich ins Zytoplasma.

Es gibt verschiedene Arten von Ribosomen. Sie teilen sich in zwei unterschiedliche Typen: die eukaryotischen und die prokaryotischen Ribosomen. Eukaryotisch bedeutet, dass die jeweilige Zelle einen eigenen Zellkern besitzt. Dieser fehlt bei prokaryotischen Zellen. Ein Ribosom liegt entweder im Zytoplasma frei vor oder existiert membrangebunden. Der Aufbau des Ribosoms unterscheidet sich bei den beiden Arten nicht. Dafür nehmen sie verschiedene Aufgaben wahr. Freiliegende Ribosomen erzeugen Proteine.

Diese leitet ausschließlich das mit der Membran verbundene Ribosom ins endoplasmatische Retikulum. Die membrangebundenen Zellbestandteile finden sich gehäuft in Sekret bildenden Zellen. Als Beispiel gilt die Bauchspeicheldrüse.

Funktion und Funktionsweise dieser Zusammensetzungen

Grundlegend existieren Ribosomen zur Translation. Dies bedeutet „Übersetzung“ und beschreibt den Prozess der Eiweiß-Bildung in der Zelle. Dazu werden drei Bindungs-Stellen benötigt: die A-(Aminoacyl-), die P-(Peptidyl-) und die E-(Exit-) Stelle.

Die Exit-Stelle dient dabei zur Abkoppelung. Sie schleust „verwendete“ tRNA aus dem Ribosom. Dadurch übersetzt sich der kettenförmige Botenstrang (mRNA) in gleichmäßiger Form. Die Ribosomen wechseln zwischen zwei Zuständen. Diese bestehen vor und nach der Translation. Eine der drei Bindungs-Stellen besetzt sich mit einer Transfer-Substanz (tRNA). Vor der Umsetzung (prätranslational) liegt die E-Stelle frei. Die A- und P-Stellen übertragen die Eiweiße.

Danach wechselt das Ribosom in den Zustand nach der Translation (posttranslational). Es wandert um drei Basen auf der Boten-Substanz (mRNA) weiter. An diesem Punkt verschieben sich die Zellen. Die A-Stelle formt sich zur neuen P-Stelle. Die fortan leere P-Stelle koppelt sich in der E-Stelle ab.

Die beiden Hauptzustände der Ribosomen trennen sich durch hohe Aktivierungs-Energie-Barrieren. Erniedrigen sich diese Energie-Barrieren, versetzt sich das Ribosom in den jeweils anderen Zustand. Ein verknüpftes Peptid durchwandert einen ribosomalen Tunnel und scheidet aus der großen Untereinheit des Ribosoms aus. Der Zweck dieses Prozesses variiert. Freie Proteine im Ribosom übernehmen Aufgaben innerhalb der Zelle. Bei den gebundenen Ribosomen werden die Proteine durch Membranen transportiert. Sie übernehmen Funktionen außerhalb der Ursprungszelle.

Die Biosynthese der Ribosomen

Protein-Bestandteile eines neuen Ribosoms stellen sich an vorhandenen her. Eine Kern-Signal-Sequenz sorgt dafür, dass zukünftige Proteine in den Zellkern gelangen. Die Information für die herzustellende RNA steht im Erbgut. Dieses befindet sich in der Region des Zellkerns. Das genaue Verständnis für den Abbau von Ribosomen fehlt. In der Regel leitet er sich unter Nährstoffmangel ein. Unter Mangel-Bedingungen fährt die Translation in der Zelle herunter. Viele Ribosomen inaktivieren sich. Dadurch baut sich die ribosomale RNA weiter ab.

ribosomen

Welches Ziel verfolgt die Protein-Biosynthese?

Die Protein-Biosynthese setzt die Informationen auf der DNA zur richtigen Zeit am richtigen Ort um. Alle wichtigen Informationen bezüglich des Aussehens stehen in der DNA geschrieben. Die Augenfarbe erweist sich als ein Beispiel. Die Ribosomen helfen mit der Protein-Biosynthese, die Informationen auf der DNA in die Realität umzusetzen. Zu den Proteinen gehören unter anderem Enzyme. Als „Baumeister des Körpers“ bauen sie Stoffe auf und ab. Damit dies gelingt, erweist es sich als nötig, die Enzyme zuerst zu schaffen.

Letzte Aktualisierung am

Literatur:

  • Wolfgang Piper: Innere Medizin. 2. Auflage. Stuttgart 2012: Springer-Verlag.
  • Gerd Herold: Innere Medizin. Köln 2016: G. Herold Verlag
  • Duale Reihe Medizinische Mikrobiologie, Georg Thieme Verlag, 4. Auflage, 2009
  • Robert Koch-Institut: RKI-Ratgeber für Ärzte
  • Deutsches Ärzteblatt, Studien und aktuelle Nachrichten
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