Proteinbiosynthese – Einfach erklärt! – Transkription & Translation

Transkription:

In der genetischen Information der DNA sind keine direkten Informationen über Merkmale, zum Beispiel „rote Blütenfarbe“ niedergelegt, sondern Informationen für die Bildung von Proteinen. Proteine sind an der Ausbildung von Merkmalen direkt beteiligt und mit Werkzeugen vergleichbar. Sie sind als Enzyme an sämtlichen chemischen Umsetzungen beteiligt und transportieren Stoffe im Körper, geben Zellen Form und Struktur, bekämpfen Fremdkörper, sind als Muskelproteine aktiv oder wirken an der Gedächtnisbildung im Gehirn mit. Proteine bestehen aus Aminosäuren und unterscheiden sich in der Anzahl und Anordnung der zwanzig verschiedenen Aminosäuren.

Einen Abschnitt auf der DNA, der die Informationen für die Bildung eines Proteins enthält bezeichnet man als Gen. Die Chromosomen des Menschen enthalten etwa 25.000 Gene.

Die Proteinbiosynthese beginnt mit der Transkription, also dem Umschreiben von DNA in mRNA. Die DNA hat besondere Abschnitte, die den Startpunkt von Genen markieren. Den Strang, der ausgelesen wird, nennt man codogenen Strang. Er enthält die Erbinformation, die in ein Protein übersetzt wird. Jeweils drei aufeinanderfolgende Basen bilden die kleinste Einheit des genetischen Codes. Sie wird Basentriplett genannt. Ein Basentriplett codiert eine Aminosäure. Die Basentripletts der DNA werden auch Codogene genannt.

Die RNA-Polymerase ist ein Enzym, das die Bildung der mRNA-Moleküle an der DNA katalysiert. RNA-Moleküle sind ähnlich aufgebaut wie DNA-Moleküle, bestehen aber nur aus einem einzelnen Nukleotidstrang und weisen statt der Base Thymin die Base Uracil auf.

Nach der Bindung der RNA-Polymerase an die DNA beginnt die Trennung der beiden DNA-Stränge. Die RNA-Polymerase kann aufgrund ihres Aufbaus die DNA nur in eine Richtung ablesen. Die mRNA wird durch die Anlagerung immer neuer Nukleotide gebildet. Die Basensequenz der DNA wird durch die RNA-Polymerase in eine komplementäre Basensequenz der mRNA umgeschrieben. Die Transkription wird durch ein bestimmtes Stopp-Codogen beendet. Daraufhin wird die fertige mRNA freigesetzt, verlässt durch die Poren den Zellkern und gelangt ins Zellplasma zu den Ribosomen.

 

Translation:

Nachdem die mRNA durch die Kernporen in das Zellplasma gelangt ist, fädelt sie sich in ein Ribosom ein. Dort wird sie schrittweise abgelesen und in eine Folge von Aminosäuren umgesetzt. Diese Folge von Aminosäuren bildet schließlich ein Protein mit typischer Raumstruktur.

Auf der mRNA besteht zu jedem Basentriplett auf der DNA , dem Codogen, ein komplementäres Basentriplett, das Codon. An einer bestimmten Stelle des Ribosoms kann sich an dieses Codon eine andere Ribonukleinsäure binden. Diese Transfer-RNA (tRNA) besitzt an einem Ende eine Bindungsstelle für eine Aminosäure. Am anderen Ende befindet sich ein Basentriplett, das sogenannte Anticodon. Es gibt verschiedene tRNAs, die jeweils durch ein spezifisches Anticodon gekennzeichnet sind. tRNAs, die das gleiche Anticodon besitzen, transportieren immer die gleiche Aminosäure. Bisher kennt man 20 verschiedene Aminosäuren, die bei der Synthese von Proteinen verwendet werden.

Ein Ribosom besitzt drei Bindungsstellen für tRNA. An der Anbindungsstellen verbindet sich das Anticodon der tRNA mit dem entsprechenden Codon der mRNA. Wenn das Ribosom beim Ablesen der mRNA eine Stelle weiter rückt, gelangt die gerade gebundene tRNA an die Mittelstelle, wo die mitgeführte Aminosäure an die wachsende Proteinkette gebunden wird. Beim Weiterrücken gelangt die nun entladene tRNA an die Abgangsstelle, von wo aus die das Ribosom verlässt. Im Cytoplasma bindet die entladene tRNA erneut unter Mitwirkung eines Enzyms die passende Aminosäure. Das tRNA-Molekül kann somit rasch wieder an der Proteinbiosynthese teilnehmen.

Das Ribosom wandert so lange auf der mRNA entlang, bis es an ein Stopp-Codon, zum Beispiel UAA (Uracil – Adenin – Adenin) gelangt, für das es keine passende tRNA gibt. Das Protein ist nun entsprechend den Anweisungen der DNA hergestellt.

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