Ribosomen übersetzen genetische Informationen, die von Boten-RNA (mRNA) kodiert werden, in Proteine. Sowohl prokaryotische als auch eukaryotische Zellen besitzen Ribosomen. Zellen, die große Mengen an Protein synthetisieren – wie z. B. sekretorische Zellen in der menschlichen Bauchspeicheldrüse – können Millionen von Ribosomen enthalten.

Struktur und Aufbau von Ribosomen

Ribosomen bestehen aus ribosomaler RNA (rRNA) und Proteinen. In Eukaryoten wird rRNA aus Genen im Nukleolus transkribiert – einem Teil des Zellkerns, der auf die Ribosomenproduktion spezialisiert ist. Innerhalb des Nukleolus ist rRNA mit Proteinen kombiniert, die aus dem Zytoplasma importiert werden. Die Assemblierung erzeugt zwei Untereinheiten eines Ribosoms – die große und die kleine Untereinheit. Diese Untereinheiten verlassen dann den Kern durch Poren in der Kernhülle. Zu Beginn der Translation bindet die mRNA an eine Stelle auf der kleinen Untereinheit, und anschließend wird auch eine große Untereinheit rekrutiert. Dieser Schritt bildet ein funktionelles Ribosom.

Ribosomen können sich im Zytosol ansammeln – freie Ribosomen genannt – oder während sie an der Außenseite der Kernhülle oder des endoplasmatischen Retikulums befestigt sind – sogenannte gebundene Ribosomen. Im Allgemeinen synthetisieren freie Ribosomen Proteine, die im Zytoplasma verwendet werden, während gebundene Ribosomen Proteine synthetisieren, die in Membranen eingefügt, in Organellen verpackt oder aus der Zelle sezerniert werden.

Eiweißsynthese

Ribosomen synthetisieren Proteine, indem sie mRNA und Transfer-RNA (tRNA) zusammenbringen. Spezialisierte Nukleotide der tRNA, die sogenannte Anticodon-Schleife, binden an das Codon der mRNA. Die tRNA trägt am anderen Ende eine Aminosäure. Auf diese Weise wird der genetische Code von mRNA in eine Kette von Aminosäuren übersetzt, ein Codon nach dem anderen. 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 (Austritt) bezeichnet. Wenn die mRNA translatiert wird, werden neue tRNAs an der A-Stelle hinzugefügt; Sie wandern an den Standort P und werden am Standort E wieder freigegeben. Ribosomen katalysieren die Bildung von Peptidbindungen zwischen benachbarten Aminosäuren, was zu einem Polypeptid führt. Die wachsende Polypeptidkette fädelt sich durch einen Austrittstunnel in der großen Untereinheit. Wenn die Proteinsynthese abgeschlossen ist, dissoziieren die ribosomalen Untereinheiten.