- \n
- Golgi-Apparat<\/a><\/li>\n
- Ribosomen und tRNA<\/a><\/li>\n
- Die Raumstruktur von Proteinen<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
- Der genetische Code<\/a><\/li>\n<\/ul>\n
Die Transkription von DNA<\/h2>\n
Die Proteinbiosynthese, also die Synthetisierung von Proteinen, ist in zwei Hauptprozesse eingeteilt. Diese werden Transkription und Translation genannt. In diesem Abschnitt besch\u00e4ftigen wir uns mit der Transkription.<\/p>\n
Bei der Transkription wird ein DNA-Abschnitt in einen Strang mRNA \u00fcbersetzt. Dabei wird nur einer der beiden DNA-Str\u00e4nge, der codogene Strang, abgelesen. Auf diesem Strang befindet sich eine bestimmte Basensequenz, der Promotor. An diese Startstelle heftet sich eine RNA-Polymerase, nachdem sie diese Startsequenz erkannt hat.<\/p>\n
Der DNA-Doppelstrang wird dann entwunden und ge\u00f6ffnet. Von hier liest die RNAPolymerase den codogenen Strang von 3\u2019- in 5\u2019-Richtung ab und synthetisiert dabei, komplement\u00e4r zum abgelesenen Strang, die messenger-RNA (mRNA). Dies geschieht durch das Aneinanderkn\u00fcpfen von RNA-Nukleotiden. Statt der Base Thymin, welche komplement\u00e4r zu Adenin ist, wird jedoch bei der mRNA die Base Uracil in den Strang eingebaut. An einer spezifischen Zielstelle der DNA, der Terminatorsequenz, l\u00f6st sich die RNA-Polymerase wieder von der DNA.<\/p>\n
\nDer codogene DNA-Strang wird von 3\u2019- in 5\u2019-Richtung abgelesen, der neue mRNA-Strang wird dazu komplement\u00e4r von 5\u2019- in 3\u2019-Richtung synthetisiert!<\/strong>
\n<\/div>\nmRNA-Prozessierung<\/h2>\n
Die mRNA-Prozessierung findet ausschlie\u00dflich in eukaryotischen Zellen statt. Hier entsteht die sogenannte pr\u00e4-mRNA bei der Transkription, die aus verschiedenen Abschnitten, den Exons und Introns, besteht. Die Exons codieren dabei f\u00fcr ein Protein und sind somit wichtig f\u00fcr die n\u00e4chsten Schritte der Proteinbiosynthese, w\u00e4hrend die Introns keine Informationen enthalten. Eine bestimmte Enzymgruppe, die Splei\u00dfosome, schneiden daher die pr\u00e4-mRNA auseinander, nehmen die Introns heraus und f\u00fcgen die Exons wieder zu einer reifen mRNA zusammen. Zus\u00e4tzlich werden an beide Enden des Stranges Kappen aus Proteinen angef\u00fcgt, welchen den mRNA-Strang beim Austritt aus dem Zellkern sch\u00fctzen.<\/p>\n
Neben dem einfachen Herausschneiden der Introns gibt es noch eine weitere Form des Splei\u00dfens. Dabei werden die Exons der pr\u00e4-mRNA in einer alternativen Reihenfolge wieder zusammengesetzt. Ein DNA-Abschnitt kann also f\u00fcr mehrere Proteine codieren. Man spricht dann vom Alternativen Splei\u00dfen.<\/p>\n
Die Translation<\/h2>\n
Bei der Translation wird die (reife) mRNA in eine Aminos\u00e4uresequenz \u00fcbersetzt. Dies geschieht durch Ribosomen im Cytoplasma, bei Eukaryoten also au\u00dferhalb
\ndes Zellkerns.<\/p>\nRibosomen und tRNA<\/h3>\n
Ribosomen geh\u00f6ren zu den Zellorganellen und bestehen aus einer kleinen (30S) und einer gro\u00dfen (50S) Untereinheit. Diese liegen im inaktiven Zustand getrennt vor und setzen sich erst zusammen, wenn eine mRNA in eine Aminos\u00e4uresequenz \u00fcbersetzt wird. Ribosomen besitzen drei nebeneinander liegende Bindungsstellen (A-, P- und E-Stelle) f\u00fcr die sogenannte transfer-RNA (tRNA). Die tRNA ist eine Nukleins\u00e4ure, die von dem Enzym Aminoacyl-tRNA-Synthetase mit einer spezifischen Aminos\u00e4ure beladen wird. Welche Aminos\u00e4ure zu welchem tRNA-Komplex geh\u00f6rt, entscheidet sich durch eine wichtige Struktur der tRNA: Das Anticodon. Das Anticodon auf der tRNA ist ein Basentriplett, welches komplement\u00e4r zu einem Triplett (Codon) auf der mRNA ist.<\/p>\n
Treffen Ribosom Ober- und Untereinheit auf eine mRNA mit dem Startcodon AUG, so lagern sie sich aneinander und die Translation beginnt. Die tRNA mit dem passenden Anticodon zu AUG, also UAC, lagert sich dann an die Bindungsstelle P(also an die mittlere Bindungsstelle!) im Ribosom an. An die Bindungsstelle A im Ribosom lagert sich nun eine weitere tRNA an, welche ein Anticodon besitzt, das komplement\u00e4r zu dem n\u00e4chsten Codon auf der mRNA ist. Zwischen den beiden Aminos\u00e4uren, mit denen beide tRNAs beladen sind, entstehen Peptidbindungen, wodurch die Aminos\u00e4uren miteinander verkn\u00fcpft werden.<\/p>\n
Das Ribosom wandert nun immer ein Triplett an der mRNA weiter (von 5\u2019 in 3\u2019 Richtung), wodurch die erste tRNA auf die E-Bindungsstelle rutscht und wieder freigesetzt wird. Die zweite tRNA wandert von der A- auf die P-Bindungsstelle und an die A-Bindungsstelle lagert sich die n\u00e4chste beladene tRNA an. Auch hier wird die neue Aminos\u00e4ure durch Peptidbindungen verkn\u00fcpft, sodass an der PBindungsstelle eine Polypeptidkette entsteht. Dies geschieht so lange, bis sich auf der mRNA ein Stoppcodon befindet (UAA, UAG oder UGA). Die Polypeptidkette wird dann abgespalten und das Ribosom zerf\u00e4llt in seine Untereinheiten. Die abgelesene mRNA wird danach entweder abgebaut oder erneut translatiert.<\/p>\n
H\u00e4ufig kommt es vor, dass mehrere Ribosomen eine mRNA gleichzeitig ablesen. Das sorgt daf\u00fcr, dass die ben\u00f6tigten Proteine schneller und effizienter synthetisiert werden. Dieses Gef\u00fcge aus vielen Ribosomen und einer mRNA wird als Polysom bezeichnet.<\/p>\n
![\"Polysom\"](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Polysom.jpg\")
<\/p>\n\nDie Raumstruktur von Proteinen<\/h3>\n
Proteine sind lange Polypeptidketten, die aus Aminos\u00e4uren besteht. Diese Kette bezeichnet man auch als Prim\u00e4rstruktur eines Proteins. Zwischen den Aminos\u00e4uren und Peptidbindungen k\u00f6nnen aber zus\u00e4tzlich Wasserstoffbr\u00fcckenbindungen entstehen, wodurch sich die Kette aufdreht oder faltet. Dies bezeichnet man dann als Sekund\u00e4rstruktur, wobei man zwischen einer Helixstruktur und einer Faltblattstruktur unterscheidet. Innerhalb eines Proteinmolek\u00fcls kann es auch dazu kommen, dass sich einige Abschnitte der Kette aufdrehen und andere falten. Dazwischen k\u00f6nnen zus\u00e4tzliche Abschnitte liegen, die keine Sekund\u00e4rstruktur aufweisen. Auch hier k\u00f6nnen zwischen den einzelnen Prim\u00e4r- und Sekund\u00e4rstrukturen neue Bindungen entstehen, wodurch das Protein eine spezifische Gestaltannimmt. Diese Raumstruktur aufgrund von Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Strukturen bezeichnet man als Terti\u00e4rstruktur. Gro\u00dfe Proteine bestehen oft sogar aus mehreren Aminos\u00e4ureketten, die zwar eigene Terti\u00e4rstrukturen besitzen, aber auch miteinander verbunden sind. Diese Komplexe bezeichnet man dann als Quart\u00e4rstruktur.<\/p>\n
Die Bindungen zwischen den einzelnen Aminos\u00e4uren und Strukturen sind f\u00fcr jedes Protein sehr spezifisch. Fehlt eine Aminos\u00e4ure oder wird eine ersetzt, so \u00e4ndern sich an der Stelle auch die Bindungseigenschaften f\u00fcr die Raumstruktur des Proteins, was mehr oder weniger schwere Folgen haben kann.<\/p>\n
Der genetische Code<\/h2>\n
Zur Entzifferung des Genetischen Codes, also zur \u00dcbersetzung einer Basensequenz in die Aminos\u00e4uresequenz, benutzt man eine sogenannte Code-Sonne.<\/p>\n
Die Codons entsprechen dabei denen auf der mRNA und werden von innen (5\u2019) nach au\u00dfen (3\u2019) gelesen.
\n![\"Der](\"https:\/\/www.studyhelp.de\/online-lernen\/wp-content\/uploads\/2018\/10\/Der-genetische-Code.jpg\")
<\/p>\n\nWichtige Eigenschaften<\/strong><\/p>\n- \n
- \u00dcberlappungsfrei:<\/strong> Eine Base geh\u00f6rt immer genau zu einem Triplett. Die Codons \u00fcberlappen sich nicht.<\/li>\n
- Kommafrei:<\/strong> Innerhalb einer Basensequenz gibt es keine bedeutungslosen Basen, sondern alle Codons werden l\u00fcckenlos abgelesen.<\/li>\n
- Eindeutig:<\/strong> Ein bestimmtes Triplett codiert immer f\u00fcr eine bestimmte Aminos\u00e4ure.<\/li>\n
- Degeneriert:<\/strong> Verschiedene Tripletts k\u00f6nnen f\u00fcr die gleiche Aminos\u00e4ure codieren. So stehen zum Beispiel die Codons GGA und GGU beide f\u00fcr die Aminos\u00e4ure Glycin. Man spricht hier auch von der Redundanz des genetischen Codes.<\/li>\n
- Universell:<\/strong> Fast alle Lebewesen ist der genetische Code identisch.<\/li>\n<\/ol>\n<\/div>\n
Schau dir zusammenfassend das Lernvideo von Die Merkhilfe zum Thema Proteinbiosynthese an!<\/strong><\/p>\n
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- Kommafrei:<\/strong> Innerhalb einer Basensequenz gibt es keine bedeutungslosen Basen, sondern alle Codons werden l\u00fcckenlos abgelesen.<\/li>\n
- Ribosomen und tRNA<\/a><\/li>\n