Genetik
Proteinbiosynthese
 – Video

In der Translation in der Biologie wird unser genetischer Code entschlüsselt. In diesem Beitrag erklären wir dir, wie der letzten Schritt der Proteinbiosynthese genau abläuft. 

Du gehörst eher zu den audio-visuellen Lerntypen? Dann schau dir gerne unser Video zur Translation an! 

Translation einfach erklärt

Um von einem Gen (=bestimmter Abschnitt auf der DNA ) zu einem Protein (Enzym) zu gelangen ist es ein weiter Weg, der viele Schritte erfordert. Du bezeichnest den kompletten Prozess als Proteinbiosynthese. Die hergestellten Proteine können dann unser äußeres Erscheinungsbild (z.B. Körpergröße, Haarfarbe) oder unseren Zellstoffwechsel beeinflussen. 

Die Proteinbiosynthese besteht aus zwei Hauptschritten: der Transkription und der Translation.  

Die Transkription haben wir bereits hinter uns. Sie findet im Zellkern statt und sorgt für das „Umschreiben“ der in unserer DNA enthaltenen genetischen Informationen in eine transportfähige Kopie (mRNA). 

In der Translation (engl. translation = Übersetzung) erfolgt dann die Übersetzung der in der mRNA enthaltenden Informationen in eine Kette aus Aminosäuren (=Protein). Hier erfolgt also quasi die Entschlüsselung unseres genetischen Codes . Die Translation läuft in unserem Zellplasma an den Ribosomen ab. 

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Translation

Die mRNA und die Aminosäuren stehen über Adapter-moleküle (=tRNA) in Verbindung, die jeweils mit einer bestimmten Aminosäure beladen sind. Diese Adapter „docken“ an eine passende Stelle auf der mRNA und geben ihre Aminosäure ab, wobei die Aminosäure-Kette entsteht. 

Definition

Der Translation (engl. translation = Übersetzung) ist der letzte Schritt der Proteinbiosynthese. Bei diesem Prozess wird die in der zuvor ablaufenden Transkription gebildete mRNA in eine Aminosäuresequenz überführt. 

Translation Ablauf

Du kannst den Ablauf der Translation in drei Schritte unterteilen: die Initiation, die Elongation und die Termination.

Initiation

Um die mRNA abzulesen, benötigen wir die Ribosomen und die tRNA. Ribosomen haben drei Bindungsstellen:

  • die A-Stelle (Aminoacyl-Stelle)
  • die P-Stelle (Polypeptid-Stelle)
  • und die E-Stelle (Exit-Stelle).
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Bau eines Ribosoms

Zunächst setzt sich das Ribosom an die mRNA an. Nun fährt es diese vom 5’Ende zum 3’Ende ab. Dabei handelt es sich um Orientierungsrichtungen entlang der RNA, die durch die Lage der Phosphatreste und der Alkoholgruppe in der RNA angegeben wird. Beim Abfahren befindet sich pro Stelle immer genau ein Basen-Triplett.

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Aufbau der mRNA

Das Ribosom wandert nun so lang an der mRNA entlang, bis es an eine bestimmte Abfolge aus drei Basen gelangt. Ein solches Basentriplett kannst du auch als Codon bezeichnen. Wenn das Basentriplett AUG (= Startcodon) erreicht wird, beginnt die Translation. Das Triplett muss nicht am Anfang der RNA kommen, sondern kann auch erst weiter hinten stehen.

Nun setzt sich eine tRNA  (transport-RNA) an die mRNA. Im Gegensatz zur mRNA dient sie nicht als Bote der Erbinformation, sondern transportiert eine Aminosäure zu dem Basentriplett. Die tRNA hat die Form eines umgedrehten Kleeblattes. Am Ende des mittleren „Blattes“ befindet sich das Anticodon. Das ist das Basen-Triplett, das genau das Gegenstück zu dem Triplett auf der mRNA an der A-Stelle darstellt. Am Ende des „Stieles“ befindet sich die zum Anticodon gehörige Aminosäure. Die tRNA setzt sich nun an die A-Stelle im Ribosom.

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Bau einer tRNA

Schau dir für detailliertere Informationen zum Aufbau und Funktion der tRNA unser Video dazu an!

tRNA
Zum Video: tRNA

Elongation

Bei der Elongation wandert nun die mRNA weiter, sodass das ursprüngliche Codon und die ursprüngliche tRNA an der P-Stelle sitzen. Dadurch rutscht ein neues Basen-Triplett an die A-Stelle. Auch hier setzt sich die dazugehörige tRNA an. Die tRNA in der P-Stelle gibt nun ihre Aminosäure ab, welche sich an die Aminosäure in der A-Stelle bindet.

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Ablauf der Elongation

Die mRNA rutscht wieder ein Triplett weiter. In der A-Stelle bindet sich eine neue tRNA und die Aminosäure in der P-Stelle bindet sich an die Aminosäure in der A-Stelle. Die tRNA in der E-Stelle löst sich und verlässt das Ribosom.

Dieser Vorgang geht immer weiter und es bildet sich eine ganze Aminosäurekette.

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Erstellung der Aminosäurenkette

Termination

Sobald sich in der A-Stelle des Ribosoms ein Stopp-Codon befindet, wird die Translation abgebrochen. Das Stopp-Codon ist ein Basen-Triplett mit den Basen UAA, UAG oder UGA. Nun löst sich die tRNA aus der E-Stelle und die Aminosäurenkette in der P-Stelle löst sich auch aus dem Ribosom. Das Ribosom zerfällt in seine Untereinheiten und verschwindet wieder in das Cytoplasma .

Es ist also eine lange Aminosäurekette entstanden. Diese stellt ein Protein dar. Je nach Aufgabe des Proteins wandert dieses nun an seinen Einsatzort. Proteine spielen zum Beispiel bei der Immunabwehr eine wichtige Rolle und stellen unter anderem die Antikörper dar.

Die mRNA kann noch viele weitere Male abgelesen werden. Das geht so lang, bis sie durch das Enzym Nuclease in die Einzelteile zerlegt wird. Das passiert, wenn die mRNA beschädigt wurde oder nicht mehr benötigt wird.

Translation bei Prokaryoten und Eukaryoten

Der Ablauf der Translation ist bei Prokaryoten und Eukaryoten grundsätzlich gleich. Der wichtigste bauliche Unterschied zwischen beiden Arten ist, dass die Euzyten einen Zellkern besitzen, die Prozyten aber nicht.

Deshalb laufen bei den Prokaryoten die Transkription und die Translation im gleichen Raum der Zelle ab, nämlich dem Cytoplasma. Da hier keine RNA-Prozessierung und kein Transport der m-RNA in das Cytoplasma stattfindet, können die Ribosomen am schon entstandenen 5′-Ende der mRNA bereits ansetzen, während die Transkription noch erfolgt. Ist das erste Ribosom ein Stück in Richtung 3′-Ende vorgerückt, kann schon das nächste Ribosom an der mRNA ansetzen. Diese Reihe von Ribosomen kannst du auch als Polysom bezeichnen. Die Transkription und die Translation sind also räumlich und zeitlich nicht getrennt.

Bei den Eukaryoten muss jedoch erst die RNA-Prozessierung und der Transport der mRNA in das Cytoplasma stattfinden. Deshalb kann die Translation erst starten, sobald beide Schritte abgeschlossen sind. Auch bei Eukaryoten können mehrere Ribosomen die mRNA gleichzeitig ablesen. In einer Euzyte laufen die Transkription und die Translation also räumlich und zeitlich getrennt voneinander ab.

Genetischer Code

In der Basenabfolge der DNA (oder der mRNA) liegen unsere genetischen Informationen in verschlüsselter Form vor. Das kannst du dir wie eine Art Geheimsprache vorstellen. Dieser sogenannte genetische Code kann in der Translation „geknackt“ werden. 

Das funktioniert so: Immer drei aufeinanderfolgende Basen (= Basen-Triplett) stehen für eine Aminosäure. Wie du bereits gelernt hast, ergeben mehrere aneinandergereihte Aminosäuren dann ein Protein. 

In Klausuren oder Prüfungen musst du diese Basen-Tripletts oft selbst ablesen und die dazugehörige Aminosäure erkennen. Das machst du mit der Code-Sonne. In der Mitte steht eine „5′“. Da die mRNA vom 5’Ende aus gelesen wird, musst du auch die Code-Sonne von innen nach außen lesen.

Du suchst dir zunächst ein Basen-Triplett. Das ist zum Beispiel AUG. Nun beginnst du, die Code-Sonne von innen zu lesen. Du suchst dir zuerst das A im inneren Kreis. Dort suchst du als nächstes im mittleren Kreis die nächste Base, das U. Die letzte Base G findest du dann im äußersten Kreis. Du bist also von innen nach außen den Weg A – U – G gegangen. Außerhalb des letzten Kreises stehen Abkürzungen für die Aminosäuren. Diese stehen jeweils neben der letzten Base. In dem Fall von AUG ist es das Met. Das steht für Methionin. Dabei handelt es sich um das Start-Codon.

Mit diesem Verfahren kannst du alle Basen-Tripletts und die zugehörigen Aminosäuren ablesen.

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Code-Sonne

Transkription Translation

Wie du bereits gelernt hast, muss vor jeder Translation immer erst eine „Umschreibung“ der in der DNA gespeicherten Informationen erfolgen. Dabei entsteht eine transportfähige Kopie – die mRNA. Den Schritt von der DNA zur mRNA bezeichnest du als Transkription. Mehr zum Ablauf der Transkription , erfährst du im nächsten Video. Damit du die Proteinbiosynthese auch wirklich verstehst, solltest du auf jeden Fall weiterschauen. Bis gleich!

Transkription
Zum Video: Transkription

Für einen kompletten Überblick über den Weg von der DNA zum Protein, ist unser Artikel zur Proteinbiosynthese genau das Richtige für dich! 

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