Translation
Die Proteinbiosynthese umfasst Transkription und Translation. Während der Translation im Zytoplasma bilden Ribosomen Aminosäuren gemäß mRNA-Sequenzen. Die Übereinstimmung zwischen Basen und Aminosäuren führt zur Entstehung von Proteinen. Interessiert? Hier erfährst du alle Details zur Translation!
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Grundlagen zum Thema Translation
Translation – Biologie
Die Proteinbiosynthese ist ein sehr wichtiger Prozess im menschlichen Körper. Dabei werden neue Proteine gebildet, die zum Wachstum und zum Erhalt unserer Zellen und Gewebe lebensnotwendig sind. Die Proteinbiosynthese besteht aus zwei Phasen: Der Transkription und der Translation. Als Transkription bezeichnet man in der molekularen Genetik die Synthese von verschiedenen Arten von RNA anhand einer DNA als Vorlage. Bei der Translation wird dann mithilfe von der mRNA und der tRNA ein Protein hergestellt. Wie die Translation im Detail funktioniert, wollen wir uns in diesem Text genauer ansehen.
Translation – Definition
Die Translation ist einfach erklärt ein Teil des Prozesses, der es der Zelle ermöglicht, Proteine herzustellen. Den gesamten Vorgang bezeichnet man als Proteinbiosynthese. Bei der Transkription wird die DNA abgelesen und eine mRNA wird hergestellt, die dann aus dem Zellkern ins Zytoplasma gelangt. Die mRNA enthält jeweils die Informationen, die zum Aufbau eines bestimmten Proteins benötigt werden.
Im Zytoplasma kann das Ribosom mit der Übersetzung der auf der mRNA gespeicherten Information in eine Aminosäuresequenz beginnen. Diesen Vorgang nennt man Translation. Dabei legt die Basensequenz eines mRNA-Moleküls fest, in welcher Reihenfolge schließlich einzelne Aminosäuren aneinandergehängt werden. Die fertige Aminosäurekette wird als Protein bezeichnet.
Translation – Erklärung des Ablaufs
An der Translation sind viele verschiedene Moleküle und Strukturen beteiligt. In der folgenden Tabelle werden die wichtigsten kurz beschrieben.
Funktion | |
---|---|
Ribosom | Das Ribosom befindet sich im Zytoplasma und enthält drei Bindungsstellen (A-, P- und E- Stelle). |
mRNA | Die mRNA (messenger RNA) ist aus dem Zellkern ins Zellplasma gelangt und enthält die genetischen Informationen der DNA. |
tRNA | Die tRNA (transfer RNA) ist ein Molekül, das zwei Bindungsstellen hat. Die eine Bindungsstelle, das Anticodon, passt immer genau zu einem Basentriplett der mRNA. An die zweite Bindungsstelle wird eine spezifische Aminosäure gebunden. |
Aminosäuren | Wie bei einer Perlenkette werden die einzelnen Aminosäuren zu einer Kette verknüpft. Werden mehr als 100 Aminosäuren miteinander verknüpft, wird diese Aminosäurekette als Protein bezeichnet. Das Protein ist also das Produkt der Translation. |
Die Phasen der Translation
Der Beginn der Translation wird durch das Start-Codon vorgegeben. Danach wird die Aminosäurekette immer weiter verlängert, was durch die Abfolge der Basentripletts definiert ist. Wird ein Stopp-Codon erreicht, ist die Aminosäurekette fertig und es erfolgt die Beendigung der Translation.
Zu Beginn der Translation setzt sich ein Ribosom an das Start-Codon der mRNA.
Merke:
Das Start-Codon besteht aus einer bestimmten Abfolge von drei Basen der mRNA, nämlich AUG. Die Ribosomen wandern an der mRNA in 5'-3'-Richtung entlang.
Zunächst dockt ein passendes tRNA-Molekül mit spezifisch gebundener Aminosäure an die P-Stelle an. Ein weiteres tRNA Molekül mit gebundener Aminosäure bindet an die A-Stelle. An der P-Stelle werden die Aminosäuren unter Energieaufwand miteinander verbunden. Danach rückt das Ribosom um ein Triplett an der m-RNA weiter und das erste tRNA-Molekül verlässt das Ribosom an der E-Stelle. Nun bindet erneut ein tRNA-Molekül an die A-Stelle und der Vorgang wiederholt sich. Dadurch werden die einzelnen Aminosäuren nach und nach zu einer Kette verknüpft.
Auf der mRNA können auch Basentripletts auftreten, die für keine Aminosäure codieren. Ein solches Stopp-Codon bewirkt den Abbruch der Translation.
Am Ende der Translation lösen sich Ribosom, Protein und tRNA von der mRNA und das Ribosom zerfällt in seine Einzelteile. Eine mRNA kann Übrigens auch von mehreren Ribosomen gleichzeitig abgelesen werden. Der Vorgang der Translation wiederholt sich so lange, bis die mRNA durch eine Ribonuklease (RNase) abgebaut und in ihre Nukleotide zersetzt wird. Diese können dann wieder zum Aufbau neuer RNA-Moleküle genutzt werden.
Ausblick – das lernst du nach Translation
Vertiefe dein Wissen und betrachte den gesamten Ablauf der Proteinbiosynthese. Setze dich außerdem mit dem genetischen Code auseinander.
Translation – Zusammenfassung
- Die Translation stellt den zweiten Teil der Proteinbiosynthese dar und findet im Zytoplasma statt.
- Die mRNA lagert sich an die Ribosomen, wo die Basentripletts der mRNA, die für Aminosäuren codieren, abgelesen und in eine Aminosäuresequenz übersetzt werden. Als Ergebnis entsteht ein Protein.
Häufige Fragen zum Thema Translation
Transkript Translation
Hallo, in diesem Film erkläre ich dir die Translation. Das ist der zweite Schritt der Protein-Biosynthese, die aus Transkription und Translation besteht. Um diesen Film zu verstehen, braucht ihr Vorwissen zu dem Thema Transkription. Hier seht ihr ein Ribosom, hier findet die Translation statt. Ein Ribosom hat drei Bindungsstellen. Dies ist die A-Stelle, und von links nach rechts die P-Stelle und die E-Stelle. Der Vorgang der Translation erfolgt im Zellplasma. Wie funktioniert aber die Translation? Ursprünglich stammt die m-RNA aus dem Zellkern. Das Ribosom setzt sich nun am Startcoder AUG der m-RNA zusammen. Eine t-RNA mit einer Aminosäure bindet an die P-Stelle des Ribosoms. Die Basen-Triplets der m-RNA geben vor, welches t-RNA Molekül mit spezifischer Aminosäure andockt. Ein Basen-Triplet der m-RNA codiert für eine Aminosäure. Das bedeutet, dass die Sequenz der Aminosäurekette, welche später entsteht, sich somit aus der Sequenz der m-RNA ergibt. Dies ist ein t-RNA Molekül, und dies besitzt eine gebundene spezifische Aminosäure. Das nennt man ein Anticodon. Mit diesem Anticodon bindet sie komplementär an ein Basentriplet. t-RNA heißt ausgeschrieben Transfer-RNA. Ein t-RNA Molekül mit spezifischer Aminosäure dockt nun an der A-Stelle an. Das Ribosom rückt danach um ein Triplet an der m-RNA weiter. Die erste t-RNA befindet sich jetzt an der E-Stelle. Unter Energieaufwand wird die neue Aminosäure mit der alten an der P-Stelle verknüpft. Die erste t-RNA verlässt das Ribosom. An der neu frei gewordenen A-Stelle dockt ein neues t-RNA Molekül mit spezifischer Aminosäure an. Das Ribosom rückt erneut um ein Triplet weiter. Der soeben beschrieben Vorgang wiederholt sich. Es werden immer mehr Aminosäuren verknüpft, bis das Ribosom auf das Stoppcodon UAG trifft. Das Stoppcodon zeichnet sich dadurch aus, dass es dafür kein t-RNA Molekül mit spezifischer Aminosäure gibt. Der m-RNA- und Ribosomkomplex zerfällt. Erhalten bleibt nur die gebildete Aminosäurekette. Daraus entstehen Proteine. Hier werden beispielhaft fünf Aminosäuren verknüpft. In Wirklichkeit müssen aber mindestens hundert Aminosäuren verknüpft werden, damit man von einem Protein reden kann. Die Translation ist abgeschlossen. Aber wozu ist die Translation da? Die Protein-Biosynthese ist ein zentraler Prozess in jeder Zelle, denn die Proteine sind für die Struktur und Funktion einer jeden Zelle verantwortlich. Sie wirken zum Beispiel als Enzyme, Hormone, Bausteine für Zellmembran, Gewebe und Muskelfasern. In diesem Film habe ich dir die Translation, den zweiten Schritt der Protein-Biosynthese, erklärt. Du hast gelernt, wie in diesem Prozess die Basensequenz der m-RNA in die Aminosäure-Sequenz von Proteinen übersetzt wird. Bis bald!
Translation Übung
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Bringe die Schritte der Translation in die richtige Reihenfolge.
TippsDas „E“ der E-Stelle steht für das englische Wort „Exit“ (=Ausgang).
LösungZu Beginn der Translation setzt das Ribosom am Startcodon der mRNA an. Die für dieses Basentriplett spezifische t-RNA bindet die mRNA an der P-Stelle des Ribosoms. Die darauffolgende t-RNA bindet an der A-Stelle des Ribosoms. Sind zwei t-RNAs gebunden, rückt das Ribosom um ein Basentriplett weiter, so dass nun die erste t-RNA an der E-Stelle und die zweite an der P-Stelle sitzt. Bei diesem Vorgang findet die Verknüpfung der zwei Aminosäuren statt. Die erste t-RNA kann daraufhin den Ribosomkomplex an der E-Stelle verlassen. Eine neue t-RNA bindet nun wieder an die A-Stelle und der Prozess beginnt von Neuem.
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Beschreibe den Prozess der Translation.
TippsÜberlege, wie viel Basen für je eine Aminosäure codieren.
LösungIm Anschluss an die Transkription, bei der die DNA in mRNA umgeschrieben wird, erfolgt die Translation. Beide Prozesse sind Teil der Proteinbiosynthese. Die mRNA verlässt den Zellkern und gelangt in das Cytoplasma. Dort bildet sich ein Komplex aus der mRNA und Ribosomen. Ribosome lesen die Basensequenz der mRNA ab. Je ein Triplett codiert für eine Aminosäure. Die tRNAs bringen die Aminosäuren zum Ribosom, wo sie miteinander verknüpft werden. Jede t-RNA besitzt ein spezifisches Anticodon, mit dem sie an die mRNA bindet. Am Stoppcodon zerfällt der Komplex aus Ribosom und mRNA. Das Endprodukt der Translation ist ein Protein.
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Entscheide, ob die Begriffe zur Transkription oder zur Translation gehören.
TippsÜberlege, wo die beiden Prozesse ablaufen.
Bei beiden Prozessen gibt es jeweils ein Endprodukt.
LösungBei der Transkription wird der codogene Strang der DNA in mRNA umgeschrieben. Das Enzym, das die DNA abliest und gleichzeitig die mRNA synthetisiert, heißt RNA-Polymerase. Ihr Startpunkt ist eine spezifische Sequenz der DNA, der sogenannte Promotor. Die Transkription findet im Zellkern statt.
Bei der Translation wird der Code der mRNA in ein Protein übersetzt. Ein Ribosom erkennt das Startcodon der mRNA und bildet mit ihr einen Komplex. Je ein Basentriplett codiert für eine Aminosäure. Die Aminosäuren werden von den t-RNAs zum Ribosomkomplex transportiert. Sie binden spezifisch mit ihrem Anticodon an die mRNA. Die Aminosäuren werden an der P-Stelle des Ribosoms miteinander verknüpft. Am Stoppcodon zerfällt der Komplex. Die Translation findet im Cytoplasma statt.
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Übersetze den mRNA-Strang mit Hilfe der Code-Sonne in eine Aminosäurenkette.
TippsJe drei Basen, ein sogenanntes Basentriplett, codieren für eine Aminosäure. Um ein Triplett in eine Aminosäure zu übersetzen, beginne im Kern der Code-Sonne und arbeite dich nach außen vor.
LösungWie Du siehst, bildet jede Base A, G, U und C ein Viertel der Code-Sonne. Außerdem besteht sie aus drei bunten Kreisen und einem ganz außen liegenden weißen Kreis. Innerhalb der Code-Sonne arbeitest Du von außen nach innen.
Um herauszufinden, für welche Aminosäure ein Basentriplett codiert, gehst Du folgendermaßen vor:
- Suche die erste Base im innersten Kreis der Code-Sonne. Das ist dein Ausgangspunkt.
- Die zweite Base deines Tripletts findest Du im mittleren Kreis.
- Die dritte Base befindet sich im äußeren, bunten Kreis.
- Im weißen Kreis findest Du nun die entsprechende Aminosäure.
-
Beschreibe die Translation.
TippsJede t-RNA besitzt ein Anticodon, das für eine bestimmte Aminosäure spezifisch ist.
P-Stelle ist die Abkürzung für Peptidylstelle. „Peptid“ ist ein Begriff für eine Kette aus Aminosäuren.
LösungJede t-RNA bindet spezifisch mit ihrem Anticodon an die mRNA. Dieses Anticodon ist komplementär zur Basensequenz der mRNA. t-RNAs tragen die spezifische Aminosäure und bringen sie zum Ribosom.
Am Ribosom besetzt die neue t-RNA zuerst die A-Stelle. Wenn das Ribsom die mRNA weiter abliest, rückt die t-RNA an die P-Stelle. Dort findet die Verknüpfung der Aminosäuren statt. Ist die Aminosäure mit der Kette verknüpft, rückt die t-RNA weiter an die E-Stelle, von wo sie den Komplex aus Ribosom und mRNA verlässt.
An Stoppcodons bindet keine t-RNA, da es für diese Basentripletts keine t-RNA mit einem passenden Anticodon gibt. Der Komplex aus t-RNA und Ribosom zerfällt. Als Endrodukt der Translation bleibt die Aminosäurenkette.
-
Beschreibe, welche Auswirkungen die Mutationen auf das Protein haben.
TippsÜbersetze als Erstes die Basensequenz in die Aminosäuresequenz. Nummeriere auch die Position der Basen.
Zum Beispiel:
CUU GUC
123 456Fallen Basen weg, kommt es meist zu einer Verschiebung des Leserasters, da diese immer in Tripletts abgelesen werden.
Überlege, was passiert, wenn ein ganzes Triplett wegfällt.
LösungDie mRNA hat folgende Sequenz: ...CUU GUC ACA ACG CGG UGC CAG ACA AGG GAG AUA GUU...
Nummeriere als Erstes alle Basen durch, um ihre Positionen zu kennen.
Beispiel: CUU C=Position1, U= Position 2, U= Position 3
Übersetze dann die Tripletts mit Hilfe der Code-Sonne in die entsprechenden Aminosäuren, für die sie codieren.
Beispiel: CUU codiert für Leucin (Leu)
Es sind folgende Mutationen erwähnt:
1) Die Basen an den Positionen 7, 8 und 9 fallen weg. In diesem Fall bleibt das Leseraster erhalten, da genau drei Basen, also ein Triplett, wegfallen. Dies wäre auch bei 6, 9 oder anderen durch drei teilbaren Zahlen der Fall. In diesem Fall fällt eine Aminosäure weg. Wenn diese Aminosäure eine wichtige Funktion im Protein einnimmt, wird das Protein fehlerhaft sein. Handelt es sich aber um eine eher unbedeutende Aminosäure, bleibt das Protein funktionstüchtig.
2) UGC wird zu UGA: Anstelle der Aminosäure Cystein entsteht ein Stoppcodon. Hier bricht die Translation ab, das Protein wird zu kurz.
3) AGG wird zu CGG: Beide Tripletts codieren für Arginin (Arg). Es entsteht kein Fehler. Das Protein bleibt funktionsfähig.
4) Eine Base fällt weg. Dadurch kommt es zu einer Verschiebung des Leserasters. Die folgenden Basen werden in falschen Tripletts abgelesen. Es entstehen falsche Aminosäuren. Das Protein ist wahrscheinlich nicht funkionsfähig.
Wie ist die DNA aufgebaut?
Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein
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Hallo Elias,
die Wanderrichtung des Ribosoms ist im Bild und Video unterschiedlich. Im Video wandert es nach links, im Bild nach rechts . In beiden Fällen aber wird die P- zur E-Stelle. Daher ist die Reihenfolge einmal APE und das andere mal EPA. Wichtig ist zu beachten, dass das Ribosom immer in 5'-3'-Richtung entlang wandert. Der Strang im Video ist leider nicht beschriftet. Wäre er beschriftet, müsste die drei links stehen und die 5 rechts, quasi 3' APE 5' oder 5' EPA 3'. Ich verstehe, dass das verwirrend ist. Das Video wird daher bald mit einem neuen Video ersetzt.
Liebe Grüße aus der Redaktion
für einen Leistungskurs ist es nicht ausreichend erklärt. Keine genauen Richtungsangaben, Ribosomen nicht mit eingebracht und von den Verknüpfungen wird auch nicht detailliert gesprochen
beginnt es nicht an der A-Stelle?
Ich finde das Es ausführlich erklärt wird und Mann alles mitbekommr
Hallo Nina,
sie befinden sich an der kleinen Untereinheit.
LG