Ribosomen

Ribosomen – die proteinbildenden „Fabriken“ der Zelle

Proteine sind für deinen Körper unverzichtbar: Sie helfen beim Wachsen, bauen Muskeln auf und übernehmen viele weitere wichtige Aufgaben. Aber wie stellt der Körper diese lebenswichtigen Stoffe eigentlich her? Genau dafür braucht er die Ribosomen. Du kannst sie dir wie winzige Fabriken in den Zellen vorstellen: Sie produzieren die Proteine , die dein Körper ständig benötigt. In diesem Lerntext erfährst du, was Ribosomen sind, wie sie aufgebaut sind und warum sie so wichtig für deinen Körper sind.

Was sind Ribosomen?

Ribosomen gehören zu den wichtigsten Zellstrukturen und sind sowohl in eukaryotischen als auch in prokaryotischen Zellen zu finden. Sie können frei im Zellplasma schwimmen oder an das endoplasmatische Retikulum (ER) gebunden sein.

Ribosomen – Aufbau

Die Struktur von Ribosomen setzt sich aus zwei Untereinheiten zusammen:

• Ribosomale Untereinheiten:
  • Große Untereinheit: Diese enthält die Enzyme, die für die Verknüpfung der Aminosäuren zuständig sind und stellt die „Bauplattform“ dar.
  • Kleine Untereinheit: Diese erkennt die mRNA (messenger-RNA) und ist für die Zusammenführung der richtigen tRNA (transfer-RNA) mit der mRNA zuständig.

Ribosomen – Prokaryoten

Prokaryoten, also Zellen ohne Zellkern, besitzen sogenannte 70S Ribosomen, die im Zytoplasma frei vorliegen. Diese Ribosomen sind kleiner als die der Eukaryoten und bestehen aus zwei Teilen.

Ribosom – Aufbau:

• Große Untereinheit (50S): Sie ist aus zwei verschiedenen rRNA (ribosomale RNA)-Molekülen und mehreren Proteinen zusammengesetzt.
• Kleine Untereinheit (30S): Diese enthält ein einzelnes rRNA-Molekül und verschiedene Proteine.

Die Größe eines Ribosoms wird durch den Sedimentationskoeffizienten (Svedberg-Wert, S) bestimmt, der das Absinkverhalten in einer Zentrifuge beschreibt.

Ribosomen – Eukaryoten

Eukaryoten, also Zellen mit Zellkern, verfügen über größere 80S Ribosomen. Diese befinden sich sowohl frei im Zytoplasma als auch an der Oberfläche des rauen endoplasmatischen Retikulums (ER). Die 80S Ribosomen bestehen ebenfalls aus zwei Untereinheiten.

Ribosom – Aufbau:

• Große Untereinheit (60S): Sie enthält drei unterschiedliche rRNA-Moleküle und zahlreiche Proteine.
• Kleine Untereinheit (40S): Diese Einheit umfasst ein rRNA-Molekül und viele Proteine.

Eukaryotische und prokaryotische Ribosomen im Vergleich

Die Tabelle zeigt die wichtigsten Unterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Ribosomen auf:

Ribosomen – Funktion

Die Hauptaufgabe der Ribosomen ist die Translation, ein zentraler Schritt der Proteinbiosynthese. Dabei wird die Basensequenz der mRNA (messenger-RNA) in die Aminosäuresequenz eines Proteins umgewandelt. Ribosomen arbeiten hierbei wie „Übersetzer“, die die Bauanleitung (mRNA) lesen und so ein Protein zusammenbauen.

Ablauf der Translation

Die Translation erfolgt in mehreren Schritten und erfordert die Zusammenarbeit der kleinen und großen Untereinheit der Ribosomen:

1. Initiation

• Die kleine Untereinheit des Ribosoms bindet an die mRNA an einer spezifischen Startsequenz, die das Startcodon enthält.
• Die tRNA, die die erste Aminosäure (Methionin) trägt, dockt an.
• Die große Untereinheit verbindet sich mit der kleinen Untereinheit, wodurch das Ribosom für die Synthese bereit ist.

2. Elongation

• Die Ribosomen lesen die mRNA in Gruppen von drei Basen, den sogenannten Codons. Jedes Codon kodiert eine spezifische Aminosäure.
• Die Ribosomen lesen die mRNA immer in der 5'-3'-Richtung, das heißt vom 5'-Ende zum 3'-Ende der mRNA.
• An der A-Stelle (Aminoacyl-Stelle) dockt die passende tRNA an und bringt die entsprechende Aminosäure mit.
• Die P-Stelle (Peptidyl-Stelle) sorgt für die Verknüpfung der Aminosäuren zu einer Kette. Diese Verbindung erfolgt durch eine enzymatische Reaktion in der großen Untereinheit.
• Die E-Stelle (Exit-Stelle) ist der Ort, an dem die tRNA das Ribosom ohne Aminosäure verlässt, nachdem sie ihre Aufgabe erfüllt hat.

3. Termination

• Die Translation endet, wenn das Ribosom auf ein Stoppcodon trifft.
• Die fertige Aminosäurekette (Protein) wird freigegeben.
• Das Ribosom zerfällt wieder in seine Untereinheiten und kann erneut mit einer neuen mRNA starten.

Ribosomen – Pflanzenzelle

Auch in Pflanzenzellen sind Ribosomen an der Translation beteiligt. Sie befinden sich sowohl frei im Zytoplasma als auch an der Oberfläche des rauen endoplasmatischen Retikulums (ER).
In Pflanzenzellen sind die Ribosomen besonders wichtig für die Produktion von Proteinen, die für pflanzenspezifische Prozesse wie die Fotosynthese benötigt werden. Zum Beispiel stellen Ribosomen Enzyme her, die an der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie beteiligt sind.

Ribosomen – Bedeutung im Zellstoffwechsel

Ohne Ribosomen könnten die Zellen keine Proteine herstellen. Proteine sind für die Struktur, Funktion und Regulation der Zellen und Gewebe unerlässlich. Sie bilden Enzyme, die biochemische Reaktionen steuern, Hormone, die Signale im Körper übertragen und viele andere wichtige Moleküle.

Ausblick – das lernst du nach Ribosomen

Möchtest du mehr über die Proteinbiosynthese erfahren? Dann lerne z. B. etwas über die Unterschiede der Proteinbiosynthese bei Prokaryoten und Eukaryoten.
Oder interessiert du dich eher für weitere Zellstrukturen, z. B. für das bereits erwähnte endoplasmatische Retikulum?

Häufig gestellte Fragen zum Thema Ribosomen