Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten - eine Erklärung

Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten

• Die Proteinbiosynthese unterscheidet sich in manchen Details bei Pro- und Eukaryonten. Bei Eukaryonten wie dem Menschen findet Sie zum Beispiel außerhalb des Zellkerns statt. 
• Prokaryonten haben keinen Zellkern, Ihre DNA liegt ungeschützt im Zytoplasma. Die DNA spielt eine wesentliche Rolle bei der Proteinbiosynthese

Der Ablauf der Proteinbiosynthese bei Eukaryonten

Der erste Schritt der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten wird Transkription genannt. Hierbei stellt die Zelle eine Kopie der abzulesenden Gene dar (mRNA) und transportiert diese durch die Kernporen zu den Ribosomen.

1. Zu Beginn der Proteinbiosynthese öffnet sich der DNA-Strang an einer bestimmten Stelle. Diese Stelle stellt das Gen dar, welches kopiert werden soll und für ein bestimmtes Protein codiert. 
2. Es lagern sich freie RNA-Nukleotide an die komplementären Basen der DNA. Diese Nucleotide bestehen ebenfalls aus einem Phosphat und einer Base. Sie unterscheiden sich von der DNA in dem Zucker. Der Zucker der RNA ist eine Ribose und keine Desoxyribose, wie bei der DNA. Die Nukleotide lagern sich bei Pro- und Eukaryonten nur am codogenen Strang an. Das ist der DNA-Strang, der die genetische Information enthält. 


Vom Gen zum Genprodukt

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3. Ist der Strang vollständig kopiert, löst sich die mRNA von der DNA. 
4. Die mRNA enthält Exons und Introns. Introns sind Bereiche, die keine genetische Information enthalten und daher überflüssig sind. Beim sogenannten Spleißen werden sie entfernt.
5. Sie wird unter Vermittlung des Poly-A-Schwanzes und der Kappe (beides enzymatische Transportmittel) durch die Zellporen zu den Ribosomen gebracht.

An den Ribosomen findet die Translation statt, der zweite Schritt der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryonten. Während der Translation wird die Abfolge der Basentripletts der mRNA in eine Abfolge von Aminosäuren übersetzt.

1. Zu Beginn der Translation lagert sich die mRNA mit seinem Startcodon in das Ribosom ein. Das Startcodon besteht aus einem bestimmten Basentriplett, welches die Translation initiiert. 
2. Nach der Anlagerung der mRNA liegen nun zwei Basentripletts in dem Ribosom vor. An diese Basentripletts binden nun freie Transport-RNA-Moleküle mit einem spezifischen Anticodon. An der tRNA hängt außerdem noch eine Aminosäure, welche die Grundbasis einer Proteinkette bildet. Wenn sich die tRNA-Moleküle komplementär mit der mRNA verbunden haben, dann werden auch die beiden Aminosäuren durch eine Peptidbindung aneinander gebunden. 
3. Die mRNA bewegt sich in Triplettschritten durch das Ribosom. Sind die zwei Bindestellen des Ribosoms besetzt, so wird die erste Aminosäure bzw. Aminosäurekette mit der folgenden verbunden und die mRNA wandert ein Stück aus dem Ribosom. Dabei löst sich eine tRNA und eine Bindestelle wird frei. Eine neue tRNA setzt sich in das Ribosom und die Aminosäurekette wird Schritt für Schritt verlängert. 
4. Die Proteinbiosynthese findet ihr Ende, wenn ein Stoppcodon in das Ribosom gelangt. Zu diesem Basentriplett ist keine passende tRNA zu finden. Das Ribosom fällt auseinander und die Aminosäurekette wird freigesetzt. 
5. Die Aminosäurekette wird in der Zelle enzymatisch weiter verarbeitet, bis sie ihre spezifische Endstruktur gefunden hat.

Es gibt dennoch Unterschiede bei der Proteinbiosynthese von Pro- und Eukaryonten

• Bei Prokaryonten verläuft die Proteinbiosynthese in den Grundzügen gleich. Allerdings gibt es kleine Unterschiede zu den Eukaryonten.
• Die Peptidbindungen der Prokaryonten sind etwas anders, als die der Eukaryonten.
• Bei Prokaryonten gibt es keine Introns. Das Spleißen fällt also weg.
• Die Eukaryonten haben eine Kappe und einen Poly-A-Schwanz, der die mRNA unter anderem vor enzymatischen Abbau schützt. Dieser fehlt bei den Prokaryonten. Die Lebensdauer ihrer mRNA ist dadurch geringer. 
• Die DNA der Prokaryonten liegt frei im Zytoplasma vor und ist nicht im Zellkern gelagert. Die Proteinbiosynthese findet daher in unmittelbarer Nähe der DNA statt und die mRNA muss nicht erst aus dem Zellkern geholt werden. Dies verschnellert die Proteinbiosynthese bei Prokaryonten.