Der Prozess der Proteinbiosynthese ist extrem wichtig für die Zelle. Da Proteine komplexe Substanzen sind, die im Gewebe eine große Rolle spielen, sind sie unverzichtbar. Aus diesem Grund wird in der Zelle eine ganze Kette von Prozessen der Proteinbiosynthese realisiert, die in mehreren Organellen stattfindet. Dies garantiert die Zellvermehrung und Existenzmöglichkeit.
Die Essenz des Prozesses der Proteinbiosynthese
Der einzige Ort für die Proteinsynthese ist das raue endoplasmatische Retikulum. Hier befindet sich der Großteil der Ribosomen, die für die Bildung der Polypeptidkette verantwortlich sind. Bevor jedoch die Translationsphase (der Prozess der Proteinsynthese) beginnt, ist die Aktivierung des Gens erforderlich, das Informationen über die Proteinstruktur speichert. Danach ist das Kopieren dieses Abschnitts der DNA (oder RNA, wenn eine bakterielle Biosynthese in Betracht gezogen wird) erforderlich.
Nach dem Kopieren der DNA ist der Prozess der Boten-RNA erforderlich. Darauf aufbauend wird die Synthese der Proteinkette durchgeführt. Außerdem müssen alle Stadien, die unter Beteiligung von Nukleinsäuren ablaufen, im Zellkern ablaufen. Hier findet jedoch nicht die Proteinsynthese statt. DasOrt, an dem Vorbereitungen für die Biosynthese durchgeführt werden.
Biosynthese von ribosomalen Proteinen
Der Hauptort der Proteinsynthese ist das Ribosom, ein Zellorganell, das aus zwei Untereinheiten besteht. Es gibt eine Vielzahl solcher Strukturen in der Zelle, und sie befinden sich hauptsächlich auf den Membranen des rauen endoplasmatischen Retikulums. Die Biosynthese selbst läuft wie folgt ab: Die im Zellkern gebildete Boten-RNA tritt durch die Kernporen ins Zytoplasma aus und trifft auf das Ribosom. Dann wird die mRNA in die Lücke zwischen den Untereinheiten des Ribosoms geschoben, wonach die erste Aminosäure fixiert wird.
An den Ort, an dem die Proteinsynthese stattfindet, werden Aminosäuren mit Hilfe von Transfer-RNA zugeführt. Ein solches Molekül kann jeweils eine Aminosäure bringen. Sie schließen sich wiederum an, abhängig von der Codon-Sequenz der Boten-RNA. Außerdem kann die Synthese für eine Weile anh alten.
Bei der Bewegung entlang der mRNA kann das Ribosom in Bereiche (Introns) eindringen, die nicht für Aminosäuren kodieren. An diesen Stellen bewegt sich das Ribosom einfach entlang der mRNA, aber es werden keine Aminosäuren an die Kette angefügt. Sobald das Ribosom das Exon erreicht, also die Stelle, die für die Säure kodiert, heftet es sich wieder an das Polypeptid an.
Postsynthetische Modifikation von Proteinen
Nachdem das Ribosom das Stoppcodon der Boten-RNA erreicht hat, ist der Prozess der direkten Synthese abgeschlossen. Das entstehende Molekül hat jedoch eine Primärstruktur und kann die ihm vorbeh altenen Funktionen noch nicht erfüllen. Um voll funktionsfähig zu sein, muss das Molekülsollte in einer bestimmten Struktur organisiert sein: sekundär, tertiär oder noch komplexer - quartär.
Strukturelle Organisation von Proteinen
Sekundärstruktur - die erste Stufe der strukturellen Organisation. Um dies zu erreichen, muss sich die primäre Polypeptidkette aufwickeln (Alpha-Helices bilden) oder f alten (Beta-Schichten bilden). Um entlang der Länge noch weniger Platz einzunehmen, wird das Molekül dann noch stärker zusammengezogen und aufgrund von Wasserstoff-, kovalenten und ionischen Bindungen sowie interatomaren Wechselwirkungen zu einer Kugel zusammengerollt. So erhält man die globuläre Struktur des Proteins.
Quadternäre Proteinstruktur
Die Quartärstruktur ist die komplexeste von allen. Es besteht aus mehreren Abschnitten mit einer kugelförmigen Struktur, die durch fibrilläre Filamente des Polypeptids verbunden sind. Zusätzlich kann die Tertiär- und Quartärstruktur einen Kohlenhydrat- oder Lipidrest enth alten, der das Spektrum der Proteinfunktionen erweitert. Insbesondere Glykoproteine, komplexe Verbindungen aus Eiweiß und Kohlenhydrat, sind Immunglobuline und üben eine Schutzfunktion aus. Außerdem befinden sich Glykoproteine auf Zellmembranen und wirken als Rezeptoren. Das Molekül wird jedoch nicht dort modifiziert, wo die Proteinsynthese stattfindet, sondern im glatten endoplasmatischen Retikulum. Hier besteht die Möglichkeit, Lipide, Metalle und Kohlenhydrate an Proteindomänen zu binden.
