Translation Biologie – Definition, Ablauf und Nutzen

Die Translation ist ein Teilprozess der Proteinbiosynthese und dient der Erstellung (Synthese) einer Aminosäurekette. Dabei kommt es zur Übersetzung der mRNA (messenger RNA). Die mRNA dient als Vorlage (Matrize) für die zu erstellende Aminosäurekette. Es codieren immer drei Basen (ein Triplett, auch bezeichnet als ein Codon) auf der mRNA für eine Aminosäure. Das Ergebnis der Translation ist eine Aminosäurekette, die im weiteren Verlauf zu einem Protein umgebaut (modifiziert) wird.

Der Vorgang der Translation ist notwendig, damit der Körper selbstständig Proteine herstellen kann. Der gesamte Vorgang der Proteinherstellung wird als Proteinbiosynthese bezeichnet. Der Vorgang läuft im Inneren der Zelle ab und steht in direkter Wechselwirkung mit den Genen. Somit wird die Translation zum Bereich der Genetik gezählt. Die Translation bezieht sich immer auf die RNA bzw. mRNA und die daraus entstehende Aminosäurekette. 

Die Erklärung der Translation ist einfach. Ausgehend von der DNA wird über die Translation ein Protein erstellt. Zunächst wird von der DNA im Zellkern (bei Eukaryoten) eine Kopie in Form einer RNA bzw. prä-mRNA, hergestellt. Dieser Vorgang ist die Transkription. Die prä-mRNA wird im weiteren Verlauf aus dem Zellkern transportiert und zur mRNA umgewandelt. Anschließend erfolgt die Translation, bei der die Basensequenz der mRNA zu einer Aminosäurekette übersetzt wird.
Die Translation der Eukaryoten unterscheidet sich nur geringfügig zur Translation bei Prokaryoten. Der wichtigste Unterschied liegt bei den Ribosomen. Eukaryoten haben 80s-Ribosomen und Prokaryoten 70s-Ribosomen. Dabei unterscheiden sich die Ribosomen in der Größe ihrer kleinen und großen ribosomalen Untereinheit. Da Prokaryoten keinen Zellkern besitzen, erfolgt die Transkription und Translation direkt an der DNA im Cytoplasma.

Die Translation ist in drei Phasen unterteilt: Initiation, Elongation und Termination. Der Ort der Translation ist das Cytoplasma. Dabei ist die Richtung der Translation immer gleich. Die mRNA wird bei der Translation ausschließlich von 5’ nach 3’ übersetzt.
Die Schritte der Translation werden in den folgenden Unterpunkten ausführlich beschrieben.

Die Initiation stellt den Anfang der Translation dar. Mithilfe von verschiedenen Proteinkomplexen wird die kleine und große ribosomale Untereinheit zusammengesetzt, sodass ein funktionsfähiges 80s-Ribosom entsteht.

Der Ablauf der Elongation wird als eigentliche Proteinbiosynthese bezeichnet. Das Ribosom erkennt eine spezifische Basensequenz auf der mRNA, das sogenannte Startcodon. Dieses Startcodon hat immer die Basensequenz AUG und kennzeichnet den Startpunkt der Translation. Sobald sich das Ribosom an der Startsequenz angeheftet hat, kommt ein weiterer Komplex hinzu: die tRNA (transfer RNA). Für die Translation ist die tRNA besonders wichtig, da jede tRNA mit einer Aminosäure beladen ist. Der Aufbau der tRNA ähnelt einem Kleeblatt und wird deshalb auch als Kleeblattstruktur bezeichnet. Die tRNA hat zwei spezifische Bindungsstellen. Zum einen eine Bindestelle für die Aminosäure und zum anderen ein Anticodon. Die Definition des Anticodons lautet, dass ein Anticodon komplementär zu einem bestimmten Basentriplett auf der mRNA ist. 

Über die A-Stelle des Ribosoms kann eine komplementäre tRNA an die mRNA binden. Durch die Wanderung des Ribosoms entlang der mRNA wird die tRNA an die P-Stelle verschoben. Dabei löst sich die gebundene Aminosäure. Die entladene tRNA wird über die E-Stelle des Ribosoms wieder freigesetzt. Die ankommenden Aminosäuren werden über Peptidbindungen miteinander, in chronologischer Reihenfolge, verbunden, sodass eine Aminosäurekette entsteht.

Der Vorgang läuft so lange weiter, bis ein Stopcodon erreicht ist. Ein Stopcodon (UAA, UGA oder UAG) signalisiert das Ende der Translation. Daraufhin zerfällt der Ribosomenkomplex in seine Einzelteile und die Aminosäurekette wird freigesetzt. 

Die Translation ist in der Abbildung noch einmal bildlich dargestellt. Passend dazu sind die Beschriftungen für die einzelnen Vorgänge der Translation beigefügt.

Die Aminosäurekette wird nach der Translation zu einem Protein umgewandelt. Damit ein funktionsfähiges Protein entsteht, muss die Aminosäurekette einige Umwandlungsprozesse durchlaufen.
Wenn man die korrekte Abfolge der einzelnen Aminosäuren kennt, kann man diese mithilfe der Code-Sonne zu dem finalen Protein übersetzen. Die Code-Sonne ist eine schematische Darstellung des genetischen Codes und ermöglicht so die Entschlüsselung einer Aminosäurekette für das entsprechende Protein.

Die Translation in der Biologie wurde im Text einfach erklärt. Die Teilschritte und Bedeutung von Initiation, Elongation und Termination wurden klar definiert und die Bedeutung des Ribosoms bei der Translation erläutert. Nun sollte das Thema Translation (Biologie) in der Schule keine Schwierigkeiten mehr bereiten. Um das neue Wissen weiter zu vertiefen, sind Videos zur Translation sehr hilfreich. 

Um einen besseren Überblick über alle wichtigen Strukturen und Begriffe zu erhalten, sind diese in der nachfolgenden Tabelle noch einmal zusammengefasst.