Die Proteinbiosynthese
Werkstätten der Proteinbiosynthese: Ribosomen
Die
DNA enthält Informationen zur Bildung von Enzymen und von Baustoffproteinen. Wie
kommt es zur Bildung von Proteinen, d. h., wie läuft die
Proteinbiosynthese ab?
Um diese Frage beantworten zu können, benötigt man Kenntnisse über
den Aufbau einer Zelle. Hierzu gibt es zwei verschiedene Ausarbeitungen: Variante
I und Variante II.
Versuch: Pulsmarkierung
Um die Frage zu klären, wo die Proteinbiosynthese abläuft,
wendet man das Verfahren der Pulsmarkierung an.
Versuchsdurchführung:
1. Bakterien werden verwendet, die radioaktiv markierte Aminosäure
aufgenommen haben. Die Proteinbiosynthese wird nach 10 sec. gestoppt.
Die Zellen werden durch einen Homogenisator aufgebrochen.
2. Es entsteht eine homogene Mischung der Zellbestandteile (Zellhomogenat),
d.h., es liegt ein zellfreier Extrakt vor.
Als nächstes werden die Bestandteile durch die Zentrifugation voneinander
getrennt. Das Röhrchen wird rasch umdreht, sodass die Erdbeschleunigung durch
die Zentrifugalbeschleunigung ersetzt wird. Es wird eine Zentrifugation von
30000g durchgeführt.
3. Schon bei niedriger Drehzahl setzen sich große und spezifisch schwere
Teilchen unten ab.
Unten setzt sich das Sediment ab, das aus Zellwandbruchstücken und Organellen
besteht. Der Überstand besteht aus Rohextrakten, in diesem Fall noch aus
Ribosomen, Proteinen und RNAs.
Es muss daher eine zweite Zentrifugation von 100000g durchgeführt werden.
Nach der zweiten Zentrifugation
(Ultrazentrifugation) besteht das Sediment aus Ribosomen und der Überstand nur
noch aus Proteinen und RNAs und dieser ist ribosomfrei.
Ergebnis: Die radioaktive Aminosäure befindet sich in der Ribosomenfraktion.
Folgerung:
Die Ribosomen sind die Werkstätten der Proteinbiosynthese.
Daraufhin führten wir einen Kontrollversuch mit den Ribosomen durch.
Kontrollversuch
Versuchsdurchführung:
Die Vorgehensweise gleicht der obigen, jedoch werden nach der Ultrazentrifugation
die Ribosomen und der ribosomenfreie Überstand voneinander getrennt.
Zu den Ribosomen und zu dem ribosomenfreien Überstand werden
Aminosäuren gegeben, aber es geschieht bei beiden kein Einbau der Aminosäuren,
d. h., keine Proteinbiosynthese ist möglich.
Erst nachdem der ribosomenfreie Überstand und die Ribosomen wieder
zusammengegeben werden, entsteht ein Einbau der Aminosäure zu einem Protein.
Dieser Kontrollversuch zeigt, dass weitere Stoffe für die
Proteinbiosynthese notwendig sind. Diese Stoffe sind : mRNA, tRNA, ATP
und Enzyme.
Als nächstes haben wir uns damit beschäftigt, wie ein Ribosom aufgebaut ist
und woraus mRNA besteht.
Aufbau eines Ribosoms:
Die Ribosomen enthalten eine Anzahl von Enzymen, die zur Proteinbiosynthese
erforderlich
sind. Durch die Ribosomen verlaufen mRNA-Moleküle. Die mRNA trägt
Informationen von der
DNA zu den Werkstätten der Proteinbiosynthese, den Ribosomen.
Aufbau der mRNA:
Sie besteht aus: - Ribose
- Phosphatgruppe
- organischen Basen: Adenin, Cytosin, Guanin und Uracil
Die mRNA ist eine einsträngige Nukleotidkette;
Die mRNA-Nukleotidkette ist wesentlich kürzer als die Nukleotidketten
der DNA, etwa 1000 Nucleotide lang. Es
handelt sich auch um ein Makromolekül.
Die Erbinformation eines DNA-Abschnitts für ein bestimmtes Protein wird für
die RNA
kopiert und anschließend transportiert die mRNA diese Kopie zu den Ribosomen.
Diesen Kopiervorgang nennt man Transkription.
Die Kopie zerfällt sehr schnell,
sobald die Produktion abgelaufen ist.
Hinweis mRNA =messenger RNA= Boten-RNA
Nicole Kutzner, Janina Panthen 2000
