Genetik

Translation (Biologie)

Was ist die Translation in der Biologie und wie läuft sie ab? In diesem Beitrag beantworten wir all deine Fragen zu diesem letzten Schritt der Proteinbiosynthese.

Du bist eher der audio-visuelle Lerntyp? Dann schau dir gerne unser Video zur Translation an! %Videoverweis

Inhaltsübersicht

Translation einfach erklärt

Unter der Translation verstehst du in der Biologie den zweiten Schritt der Proteinbiosynthese %Verweis. Bei ihr wird die in der Transkription%Verweis gebildete Kopie der DNA, die mRNA,%Verweis in Proteine übersetzt.

Auf der mRNA liegt nun der Bauplan für die Proteine, die gebildet werden. Für diese Proteinherstellung sind die Ribosomen und die tRNA notwendig. Die Ribosomen lesen jeweils drei Basen der mRNA, also immer ein BasenTriplett, ab. Nun setzen sie an jedes Triplett die dazugehörige tRNA. Darunter kannst du dir eine Art der RNA vorstellen, die eine Aminosäure mit sich trägt. Alle tRNA, die an die mRNA geordnet werden, geben ihre Aminosäure ab. Diese Aminosäuren bilden eine lange Aminosäurenkette, die schließlich ein Protein darstellt.

Definition

Der Name Translation  kommt von dem englischen Wort „translation“ und bedeutet „Übersetzung“. Bei diesem Vorgang wird die mRNA in Aminosäuren „übersetzt“. Mehrere Aminosäuren bilden ein Protein.

Translation Ablauf

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

Initiation

Um die mRNA abzulesen, benötigt es 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).

%<img class="n3VNCb alignnone" src="https://cdn.kastatic.org/ka-perseus-images/282fd6184d65eaf8e8284edccf3aa650ad11d774.png" alt="tRNAs and ribosomes (article) | Translation | Khan Academy" width="431" height="185" data-iml="14892" />Beschreibung: Bau eines Ribosoms. Alt-Text: Ribosom, Stellen, Aminoacyl, Polypeptid, Exit, Proteinbiosynthese, Translation, mRNA

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.

%<img class="n3VNCb" src="https://sorhoy.se/PDL/tests/images/DNA-streng09.jpg" alt="Y-DNA" width="128" height="321" data-iml="19255" />Beschreibung: Aufbau der DNA. Alt-Text: DNA, Doppelstrang, Helix, Nukleotid, Triplett

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 %Verweis (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.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.philpoteducation.com/pluginfile.php/1168/mod_book/chapter/1073/7.1.3b.jpg" alt="7.1 Essential ideas" width="322" height="311" data-iml="75240" />Beschreibung: Bau einer tRNA. Alt-Text: RNA, Proteinbiosynthese, Translation, Anti-Codon, Anticodon-Schleife

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.

%<img class="n3VNCb" src="https://image.jimcdn.com/app/cms/image/transf/dimension=540x10000:format=jpg/path/s987e9bf513dfaf36/image/i975047df25702f37/version/1488276198/image.jpg" alt="Wie läuft die Translation bei der Proteinbiosynthese ab? - Bio einfach  erklärt" width="336" height="267" data-iml="11150" />Beschreibung: Ablauf der Elongation. Alt-Text: Translation, Proteinbiosynthese, tRNA, Ribosom, mRNA

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.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.studienkreis.de/fileadmin/lernen/assets/courses/media/translation-1-ca.gif" alt="Was ist die Translation in der Proteinbiosynthese?" width="360" height="161" data-iml="5240" />Beschreibung: Erstellung der Aminosäurenkette. Alt-Text: Alongation, Proteinbiosynthese, Translation, Ribosom, Protein, tRNA, mRNA

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

Der genetische Code ist die Verschlüsselung der Erbinformation für die Proteinbiosynthese. Diese Information liegt als mehrere Basen-Tripletts auf der DNA und der RNA. 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 „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.

%<img class="n3VNCb" src="https://www.wissensschau.de/images/genom/genetischer_code_codonsonne.svg" alt="Der genetische Code - Mittler zwischen DNA und Protein | wissensschau.de" width="391" height="405" data-iml="16449" />Bescchreibung: Code-Sonne. Alt-Text: Aminosäure, Triplett, Basen, genetischer Code, Translation

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