Endoplasmatisches Retikulum (ER) und Ribosomen: Aufbau und Zellfunktionen
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Das Endoplasmatische Retikulum (ER): Aufbau und Transportnetzwerk
Das ER ist ein Membransystem, das in Form eines Netzwerkes das gesamte Zytoplasma durchzieht. Die Membranen umschließen röhrenförmige Innenräume (ER-Zisternen). Das Innere dieser Zisternen ist durch die Membranen vom Zytoplasma abgegrenzt. Der Durchmesser einer solchen Röhre beträgt etwa 30 nm. Das ER dient wie ein Straßennetz dem Stofftransport durch die Zelle. Außerdem können sich von ihm mit Stoffen gefüllte Vesikel (Membranbläschen) abschnüren, die zu anderen Zellorganellen, wie z.B. zu einem Dictyosom, transportiert werden. Es gibt zwei Typen von ER: das glatte und das raue ER.
Das Glatte ER: Synthese und Entgiftung
Das glatte ER hat unter anderem die Funktion der Synthese von Fettsäuren, Membran-Phospholipiden und Steroiden. Zu den Steroiden gehören beispielsweise die Geschlechtshormone. Deshalb besitzen die Zellen in den Eierstöcken und Hoden, die solche Hormone produzieren, große Mengen an glattem ER. In den Leberzellen befinden sich im ER Enzyme, die vor allem dem Abbau von Giften und Medikamenten dienen.
Das Raue ER: Proteinproduktion und Transport
Das raue ER ist im Gegensatz zum glatten ER mit Ribosomen besetzt. Es dient neben dem Transport und der Produktion von Proteinen auch der Produktion von Membranbausteinen. Diese werden in Transportvesikeln zu anderen Organellen oder zur Plasmamembran gebracht.
Bau und Funktion der Ribosomen
Ribosomen sind die Montagefabriken der Proteine. Die im Zellkern gespeicherten Informationen zur Proteinherstellung werden hier umgesetzt, nachdem sie durch einen Botenstoff (mRNA = messenger RNA) zu den Ribosomen transportiert worden sind. Die Proteinproduktion kann sowohl an freien, im Zytoplasma liegenden Ribosomen erfolgen als auch an den membrangebundenen Ribosomen des rauen ERs.
Unterschiedliche Aufgaben freier und gebundener Ribosomen
- Freie Ribosomen produzieren Proteine, die im Zytoplasma gebraucht werden.
- Membrangebundene Ribosomen stellen Membranproteine und solche Proteine her, die aus der Zelle ausgeschleust werden.
Zusammensetzung und Struktur der Ribosomen
Ribosomen bestehen zu 60% aus Proteinen und zu 40% aus einer besonderen Nukleinsäure, der rRNA (ribosomale RNA). Sie besitzen einen Durchmesser von 20–25 nm und setzen sich aus zwei Untereinheiten zusammen: einer großen und einer kleinen Untereinheit.
Funktion der Untereinheiten bei der Proteinsynthese
Die kleine Untereinheit hat die Aufgabe, die mRNA-Moleküle zu binden, die die Information für die Proteinsynthese liefern. Die Bindungsregion befindet sich zwischen der kleinen und großen Untereinheit. Ferner bringt sie die mRNA mit denjenigen Molekülen (tRNA = transfer RNA) zusammen, die die einzelnen Proteinbausteine (Aminosäuren) anliefern.
Rolle der großen Untereinheit und Bindungsstellen
Die große Untereinheit ist für die chemische Verknüpfung der einzelnen Aminosäuren zuständig. Deshalb verfügt die große Untereinheit über drei Anlagerungsstellen für tRNA-Moleküle:
- Die mittlere P-Stelle bindet die tRNA mit der wachsenden Aminosäurekette (Polypeptidkette).
- Die A-Stelle nimmt tRNA auf, die die neu anzuknüpfende Aminosäure heranträgt.
- Die entladene tRNA verlässt das Ribosom über die E-Stelle (Austrittstelle). Sie macht Platz für die um eine Position weiter rückende tRNA der P-Stelle, sodass auf die P-Stelle die nachrückende tRNA der A-Stelle rücken kann. So wird die A-Stelle frei und es kann eine mit der nächsten Aminosäure beladene tRNA gebunden werden.