Die Grundlagen der Translation

Die Translation ist ein wesentlicher Teil der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information der DNA in Proteine umgesetzt wird. Dieser Prozess findet bei Eukaryoten außerhalb des Zellkerns statt, während er bei Prokaryoten im Cytoplasma abläuft.

Definition: Die Proteinbiosynthese ist der Vorgang, bei dem der Körper Erbinformationen in eine Aminosäuresequenz übersetzt, um Proteine herzustellen.

Der Ablauf der Translation lässt sich in mehrere Schritte unterteilen:

1. Transport der mRNA: Die zuvor durch Transkription erstellte mRNA wird aus dem Zellkern zu den Ribosomen transportiert.

2. Synthese an Ribosomen: An den Ribosomen werden lange Aminosäureketten (Proteine) nach den Informationen der mRNA mithilfe der tRNA synthetisiert.

Highlight: Die Translation ist der zweite Schritt der Proteinbiosynthese, der auf die Transkription folgt.

Für ein tieferes Verständnis der Translation ist es wichtig, den Aufbau eines Ribosoms zu kennen:

• Ein Ribosom besitzt drei Stellen: die Aminoacyl-Stelle (A-Stelle), die Polypeptid-Stelle (P-Stelle) und die Exit-Stelle (E-Stelle).
• In jeder Stelle kann sich zur gleichen Zeit immer nur ein Triplett (Codon) befinden.
• Das Ribosom besteht aus einer großen und einer kleinen Untereinheit.

Vocabulary: Ein Codon ist eine Sequenz von drei Nukleotiden auf der mRNA, die für eine bestimmte Aminosäure kodiert.

Die tRNA spielt ebenfalls eine wichtige Rolle in der Translation:

• Sie transportiert die Aminosäuren, die Bausteine der Proteine, zur mRNA.
• Auf einer Seite der tRNA befindet sich ein Anticodon, das komplementär zum Codon auf der mRNA ist.
• Auf der anderen Seite der tRNA ist die entsprechende Aminosäure gebunden.

Example: Wenn das Codon auf der mRNA "UUU" lautet, wäre das entsprechende Anticodon auf der tRNA "AAA".

Der detaillierte Ablauf der Translation

Der Prozess der Translation lässt sich in drei Hauptphasen unterteilen: Initiation, Elongation und Termination. Jede dieser Phasen spielt eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung der genetischen Information in Proteine.

Initiation

Die Initiationsphase markiert den Beginn der Translation:

1. Die kleine Untereinheit des Ribosoms (40S) verbindet sich mit dem 5'-Ende der mRNA.
2. Das Ribosom beginnt, die mRNA von 5' nach 3' abzulesen, bis es auf das Startcodon AUG trifft.
3. Die große Untereinheit (60S) des Ribosoms kommt hinzu.
4. Eine mit Methionin beladene tRNA bindet mit ihrem Anticodon an das Startcodon in der P-Stelle des Ribosoms.

Highlight: Das Startcodon AUG signalisiert den Beginn der Proteinsynthese und kodiert für die Aminosäure Methionin.

Elongation

In der Elongationsphase wird die Aminosäurekette schrittweise verlängert:

1. Das Ribosom liest den mRNA-Strang weiter ab, wobei die Start-tRNA von der A- zur P-Stelle verschoben wird.
2. Eine neue tRNA bindet an das Codon in der A-Stelle.
3. Die Peptidyltransferase verbindet die Aminosäuren der tRNAs in der P- und A-Stelle.
4. Das Ribosom bewegt sich um ein Codon weiter, wodurch alle tRNA-Moleküle eine Stelle weiterrücken.
5. Die leere tRNA in der E-Stelle löst sich ab, während eine neue tRNA in die A-Stelle eintreten kann.

Vocabulary: Die Peptidyltransferase ist ein Enzym, das die Peptidbindung zwischen Aminosäuren katalysiert.

Termination

Die Terminationsphase beendet die Translation:

1. Das Ribosom trifft auf ein Stopcodon (UAA, UAG oder UGA).
2. Eine spezielle tRNA ohne Aminosäure bindet an das Stopcodon.
3. Die Aminosäurekette löst sich vom Ribosom.
4. Das Ribosom zerfällt in seine Untereinheiten.
5. Die fertige Polypeptidkette faltet sich in ihre endgültige Struktur.

Example: Ein Stopcodon wie UAA signalisiert das Ende der Proteinsynthese, ähnlich wie ein Punkt das Ende eines Satzes markiert.

Es ist wichtig zu beachten, dass an einer mRNA mehrere Ribosomen gleichzeitig Proteine bilden können. Dieses Phänomen wird als Polysom bezeichnet und erhöht die Effizienz der Proteinsynthese erheblich.

Definition: Ein Polysom ist eine Struktur, bei der mehrere Ribosomen gleichzeitig an einer mRNA arbeiten und Proteine synthetisieren.

Die Translation ist ein hochkomplexer Prozess, der präzise reguliert wird, um die korrekte Produktion von Proteinen sicherzustellen. Das Verständnis dieses Vorgangs ist fundamental für viele Bereiche der Biologie und Medizin, von der Grundlagenforschung bis hin zur Entwicklung neuer Therapien.