Ribosomen-Definition
Ein Ribosom ist ein komplexer zellulärer Mechanismus, der verwendet wird, um genetischen Code in Aminosäureketten zu übersetzen. Lange Ketten von Aminosäuren falten und fungieren als Proteine in Zellen.
Funktion eines Ribosoms
Die Funktion eines Ribosoms in jeder Zelle besteht darin, Proteine zu produzieren. Proteine werden in fast allen zellulären Funktionen verwendet; Als Katalysatoren beschleunigen sie die Reaktionszeit, als Fasern unterstützen sie und viele Proteine funktionieren bei bestimmten Aufgaben, wie der Kontraktion von Muskelzellen., Alle Proteine beginnen als Desoxyribonukleinsäure oder DNA. Ein spezielles Protein, RNA-Polymerase, ist ein Enzym, das Sequenzen in der DNA erkennt, mit Hilfe anderer Proteine an sie bindet und ein neues Informationsmolekül erzeugt, das vom Kern zum Zytosol der Zelle wandern kann. Der durch RNA-Polymerase produzierte Ribonukleinsäurestrang (RNA) wird auf seinem Weg aus dem Kern verarbeitet, und Bereiche der RNA, die nicht für Proteine codieren, werden entfernt. Das Molekül ist jetzt als Boten-RNA oder mRNA bekannt.,
Jede mRNA besteht aus 4 verschiedenen Nukleinsäuren, sogenannten Nukleinsäuren. Die Basispaare werden in Dreierreihen „gelesen“ und bilden Codons. Jedes codon gibt eine bestimmte Aminosäure. Alles Leben auf der Erde verwendet die gleichen 20 Aminosäuren, und die Codons, die verwendet werden, um diese Aminosäuren zu fordern, sind fast universell. Das Codon, das alle Proteine startet, ist „AUG“. Dies steht für die Sequenz von Nukleinbasen: Adenin, Uracil bzw., Ein spezielles RNA-Molekül, das an Aminosäuren binden kann, bekannt als Transfer-RNA oder tRNA, erkennt diese Sequenz und bindet daran. Diese besondere tRNA trägt eine Methionin-Aminosäure. Abhängig von dem Protein, das gebaut wird, könnte die nächste Aminosäure eine der zwanzig sein.
Hier kommt das Ribosom ins Spiel. In Anerkennung der Struktur der mRNA, die an eine tRNA gebunden ist, können die beiden Untereinheiten des Ribosoms (unten diskutiert) kombiniert werden, um Protein aus dem mRNA-Strang zu synthetisieren. Das Ribosom wirkt als großer Katalysator und bildet Peptidbindungen zwischen Aminosäuren., Die verwendete tRNA wird zurück in das Zytosol freigesetzt, so dass sie an eine andere Aminosäure binden kann. Schließlich wird die mRNA dem Ribosom ein Codon präsentieren, das „Stopp“bedeutet. Spezielle Proteine lösen die Aminosäurenfolge von der letzten tRNA und das Protein wird freigesetzt. Dieser Prozess der Synthese von neuem Protein ist im Bild unten abgebildet:
Verschiedene Proteine erfordern unterschiedliche Modifikationen und Transport zu verschiedenen Bereichen der Zelle, bevor sie funktionieren können., Ein Ribosom, das beispielsweise an das endoplasmatische Retikulum gebunden ist, lagert das neu gebildete Protein im Inneren ab, wo es weiter modifiziert und richtig gefaltet werden kann. Andere Proteine werden direkt im Zytosol gebildet, wo sie als Katalysatoren für verschiedene Reaktionen wirken können. Ribosomen erzeugen all diese Proteine, die Zellen benötigen, was viel ist. Pro Zellgewicht machen Proteine etwa 20 Prozent aus. Eine durchschnittliche Zelle kann 10.000 verschiedene Proteine haben, mit durchschnittlich einer Million Kopien von jedem., Das ist eine Menge Protein, das synthetisiert werden muss, weshalb sich das Ribosom zu einer effizienten und schnellen Maschine entwickelt hat. Im Durchschnitt können Ribosomen 3-5 Aminosäuren pro Sekunde zu einer Proteinkette hinzufügen. Da das größte bekannte Protein, Titin, etwa 30.000 Aminosäuren enthält, dauert die Synthese eines Ribosoms nur 2-3 Stunden. Kurze Proteine von nur wenigen hundert Aminosäuren können in wenigen Minuten synthetisiert werden.
Einmal hergestellt, können Ribosomen nicht abgeschaltet werden., Sobald eine tRNA an eine mRNA gebunden ist, heften sie sich mit Hilfe verschiedener anderer Proteine an und der Prozess der Proteinsynthese wird eingeleitet. Viren haben diese Tatsache ausgenutzt. Ein Virus ist ein kleiner DNA-oder RNA-Strang, der sich repliziert, indem er die normale Maschinerie einer Zelle, einschließlich Ribosomen, entführt. Die Ribosomen einer Zelle werden vom Virus verwendet, um Proteine zu erzeugen, die es benötigt, um sein Genom zu replizieren und sich selbst einzukapseln, damit es die Zelle verlassen kann. Wenn ein Virus sein Genom in eine Zelle injiziert, wird das Molekül genauso behandelt, als hätte die Zelle es erstellt., Wenn das Virus DNA-basiert ist, gelangt die DNA in den Kern, wo die Proteine der Zelle sie in RNA übersetzen, die von Ribosomen in Proteine übersetzt wird. Wenn das Virus auf RNA basiert, bleibt die virale RNA im Zytoplasma, wo sie direkt mit Ribosomen interagieren und neue Proteine erzeugen kann. In jedem Fall kann das Virus alle Proteine erzeugen, die für die Replikation seines Genoms erforderlich sind, und die Kopien in neue Proteinkapseln verpacken, die in eine neue Wirtszelle gelangen und die Krankheit verbreiten können.,
Struktur eines Ribosoms
Ribosomen haben in allen Lebensformen eine unglaublich ähnliche Struktur. Wissenschaftler führen dies darauf zurück, dass das Ribosom eine sehr effektive und effiziente Art der Proteinsynthese ist. So wurde das Ribosom zu Beginn der Evolution der verschiedenen Lebensformen allgemein als Methode zur Umwandlung von RNA in Proteine angenommen. Ribosomen verändern sich daher sehr wenig zwischen verschiedenen Organismen. Ribosomen bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit, die bei der Translation um ein mRNA-Molekül zusammenkommen., Jede Untereinheit ist eine Kombination von Proteinen und RNA, ribosomale RNA (rRNA) genannt. Diese rRNA ist in verschiedenen Strängen unterschiedlicher Länge vorhanden und wird von den vielen Proteinen umgeben, die ein Ribosom bilden. Die rRNA dient sowohl zur Sicherung der mRNA als auch der tRNA im Ribosom und als Katalysator zur Beschleunigung der Bildung von Peptidbindungen zwischen Aminosäuren.
Die kleine Untereinheit, wie im Bild oben zu sehen, hilft, die mRNA an Ort und Stelle zu halten, während das Ribosom sie in Protein umwandelt., Die größere Untereinheit hat verschiedene Stellen, die an verschiedenen Teilen des Proteinsyntheseprozesses beteiligt sind. Wenn die tRNA zuerst an die mRNA bindet, kann die P-Stelle an diese Moleküle binden. Die P-Stelle ist nach der Polymerisation oder Konstruktion von Polymeren benannt, die dort auftritt. Konformationsänderungen treten in den Proteinen des Ribosoms auf, wodurch es während der verschiedenen Schritte der Proteinsynthese seine Form ändert., Wenn Aminosäuren der Kette zugesetzt werden, bewegen sich tRNAs von der A-Stelle (wo neue Aminosäuren mit tRNAs eintreten) zur P-Stelle und schließlich zur E-Stelle (nicht abgebildet), wo sie das Ribosom ohne ihre Aminosäure verlassen. Die rRNA, die mit dem Ribosom assoziiert ist, hilft, sich an die tRNAs zu binden, wenn sie sich durch das Ribosom bewegen, und es wurde festgestellt, dass sie die Bildung von Peptidbindungen katalysiert. Diese RNA ist als Ribozyme oder RNA-Katalysator bekannt.
Ein bemerkenswerter Unterschied zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Ribosomen ist die Größe., Ribosomen werden in Svedberg-Einheiten gemessen, die ein Maß dafür sind, wie lange es dauert, bis ein Molekül in einer Zentrifuge aus der Lösung sediert. Je größer die Zahl, desto größer das Molekül. Prokaryotische Ribosomen sind typischerweise 70ER-oder Svedberg-Einheiten. Ein eukaryotisches Ribosom ist in der Regel größer. Eukaryotische Ribosomen sind größer, weil sie mehr Proteine und mehr RNA enthalten. Prokaryotische Ribosomen enthalten 3 RNA-Moleküle, während eukaryotische Ribosomen 4 RNA-Moleküle enthalten. Die Unterschiede sind subtil, da die Ribosomen von jedem auf die gleiche Weise operieren.,
- Ribozyme-RNA, die als biologischer Katalysator wirkt, der in einem Ribosom hilft, Peptidbindungen zu bilden.
- Ribosomale RNA-RNA-Moleküle, die mit Ribosomen assoziiert sind, von denen einige Ribozyme sind und Reaktionen katalysieren.
- Ribonukleinsäure-Auch als RNA bekannt, existiert dieses Molekül normalerweise als einzelsträngiger Träger genetischer Information.
- Desoxyribonukleinsäure-DNA oder das doppelsträngige und sehr stabile Molekül, das die genetische Information der meisten Leben auf der Erde in Form von variablen Sequenzen von 4 verschiedenen Basenpaaren enthält.,
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1. Ein Wissenschaftler, der Viren untersucht, versucht einen Weg zu finden, sie von der Fortpflanzung abzuhalten. Der Wissenschaftler findet einen Weg, die Bildung von Ribosomen zu stoppen, die er bestimmt, stoppt auch die Vermehrung von Viren. Warum wird diese Methode nicht funktionieren?
A. Das Virus kann sein Genom noch reproduzieren.
B. Die Wirtszelle benötigt auch die Ribosomen.
C. Das Virus wird nicht in der Lage, die Wirtszelle zu betreten.
2. Ribosomen und DNA produzieren Millionen verschiedener Proteine., Wie kommen Millionen verschiedener Proteine aus nur 4 verschiedenen Nukleobasen, die zur Herstellung von DNA verwendet werden?
A. Ribosomen übersetzen die 4-Basensprache der DNA in die 20-Basensprache der Proteine und ermöglichen so viele weitere Kombinationen.
B. Die 4 verschiedenen Nukleobasen der DNA können endlos rekombiniert werden, um neue Proteine zu produzieren.
C. Ribosomen können Proteine mit Kohlenhydraten modifizieren, um sie einzigartig zu machen.
3. Ein verrückter Wissenschaftler möchte ein leuchtendes Kaninchen erschaffen, das er als Begleiter haben kann. Er entfernt die Gene, die Krebs verursachen, von einem phosphoreszierenden Bakterium und fügt sie in den Embryo eines weißen Kaninchens ein. Zu seiner Enttäuschung leuchtet das Kaninchen nicht. Warum hat sein Experiment nicht funktioniert?
A. Er verwendete bakterielle DNA, die bakterielle Proteine erzeugt, die in der DNA nicht funktionieren.
B. Die Ribosomen konnten die vom Gen produzierte mRNA nicht identifizieren.
C. Das Gen wurde nie in mRNA transkribiert.