4.8 : Ribosomen

Ribosomen übersetzen die durch Boten-RNA (mRNA) kodierte genetische Information in Proteine. Sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Zellen besitzen Ribosomen. Zellen, die große Mengen an Proteinen synthetisieren, können Millionen von Ribosomen enthalten. Dazu gehören beispielsweise sekretorische Zellen in der menschlichen Bauchspeicheldrüse.

Ribosomen setzen sich aus ribosomaler RNA (rRNA) und Proteinen zusammen. Ribosomen sind nicht von einer Membran umgeben. Sie sind also trotz ihrer spezifischen Zellfunktion kein Organell. In Eukaryoten wird die rRNA von Genen im Nukleolus transkribiert. Es handelt sich um einen Teil des Zellkerns, der auf die Produktion von Ribosomen spezialisiert ist. Innerhalb des Nukleolus wird die rRNA mit Proteinen kombiniert, die aus dem Zytoplasma stammen. Der Zusammenbau produziert zwei Untereinheiten eines Ribosoms. Die große und die kleine Untereinheit.

Diese Untereinheiten verlassen dann den Kern durch Poren in der Kernhülle. Jeweils eine große und eine kleine Untereinheit binden aneinander, sobald die mRNA zu Beginn des Translationsprozesses an eine Stelle der kleinen Untereinheit bindet. Dabei entsteht ein funktionsfähiges Ribosom.

Ribosome befinden sich entweder im Zytosol, wo sie freie Ribosome genannt werden, oder an der Außenseite der Kernhülle bzw. des endoplasmatischen Retikulums. Dort bezeichnet man sie als gebundene Ribosomen. Im Allgemeinen synthetisieren freie Ribosomen Proteine, die im Zytoplasma verwendet werden. Gebundene Ribosomen synthetisieren währenddessen Proteine, die in Membranen eingefügt, in Organellen verpackt oder von der Zelle abgesondert werden.

Die Ribosomen synthetisieren Proteine, indem sie mRNA und Transfer-RNA (tRNA) zusammenführen. Spezialisierte Nukleotide der tRNA, Anticodonschleife genannt, binden komplementär an ein Codon der mRNA. Die tRNA trägt am anderen Ende immer eine Aminosäure. Auf diese Weise wird der genetische Code aus der mRNA in eine Kette von Aminosäuren, ein Codon nach dem anderen, übersetzt. Ribosomen katalysieren auch die Bildung von Peptidbindungen zwischen benachbarten Aminosäuren. Dadurch entstehen Polypeptide.

Wenn mRNA an die kleine Untereinheit des Ribosoms bindet, bindet tRNA an eine von drei Bindungsstellen auf der großen Untereinheit des Ribosoms. Die Bindungsstellen werden als A (Aminoacyl-tRNA), P (Peptidyl-tRNA) und E (Exit) bezeichnet. Wenn die mRNA übersetzt wird, werden neue tRNAs an der A-Stelle hinzugefügt, zur P-Stelle bewegt und an der E-Stelle freigesetzt. Die wachsende Polypeptidkette fädelt sich durch einen Ausgangstunnel in der großen Untereinheit. Wenn die Proteinsynthese abgeschlossen ist, dissoziieren die ribosomalen Untereinheiten wieder.