Biologie 8 / Vom Gen zum Protein

Der genetische Code:
• Basensequenz der DNA (bzw. RNA) legt die Aminosäuresequenz des Proteins fest
• Transkription und Translation verbinden Gen und ProteinBio1 8
Nucleinsäuren
Grundsätzlich müssen zwei Sorten von Nucleinsäuren unterschieden werden:
– DNA (Desoxyribonucleinsäuren): Genmaterial der
meisten Arten mit Ausnahme einiger Viren
– RNA (Ribonucleinsäuren): Zellbestandteil mit
verschiedenen Aufgaben 

Am Aufbau der Mononucleotide der DNA ist der Zucker Desoxyribose und eine der vier folgenden Basen beteiligt:
- Adenin (A)
- Guanin (G)
- Cytosin (C)
- Thymin (T)

Die Mononucleotide der RNA unterscheiden sich dadurch, dass sie den Zucker Ribose und anstelle der Base Thymin die Base Uracil (U) enthalten.

Die gesamte Information zum Bau eines Lebewesens und dessen Funktionen werden in der DNA (bei Viren z.T. auch in der RNA) durch eine ungesetzmässige Folge der vier verschiedenen Nucleotide festgelegt (Nucleotidse-quenz).

DNA Doppelhelix
beiden Stränge sind gegenläufig:  Antiparall
Der eine Strang enthält die genetische Information (codogener Strang), der andere Strang wird nicht für die Synthese von Zellbestandteilen verwendet.
• A und T (2 H-Brücken)
• G und C (3 H-Brücken)

Die Zucker – Phosphate sind entgegengesetzt ausgerichtet. Die fünf Kohlenhydrate des Zucker werden numeriert von 1‘- 5‘. Das Phosphat wird ans 5‘ geheftet und ist mit dem 3‘ des folgenden Zuckers (Nukleotids) verbunden. Am 3‘ Ende des Strangs hängt eine OH – Gruppe.

Das Problem ist, dass die DNA Polymerase die Nukleotiden nur am 3‘ Ende anfügen kann. Ein neuer Strang
entsteht also immer von 5‘ -> 3‘. 

Alte DNA-Doppelstrang wird reissverschlussartig geöffnet. Das Enzym DNA-Helicase bricht dazu H-Brücken zwischen beiden Polynucleotid-Strängen 

• An die Basen der beiden geöffneten Einzelstränge lagern sich frei
herumschwimmende Nucleotide gemäss der Komplementärregel
• DNA-Polymerase verbindet die angelagerten Nucleotide durch Esterbindungen
zu einem neuen Strang

Der eine Strang kann somit fortlaufend hinter der Replikationsgabel synthetisiert werden (Leitstrang). Der andere Strang muss Stück für Stück hergestellt werden in dem immer neue Polymerasen bei der Gabel ansetzen und gegen die Laufrichtung der Auftrennung synthetisieren (Folgestrang). Diese Stücke die einzeln hergestellt werden,
nennt man Okazaki – Fragmente. Sie sind 100 – 200 Nukleotiden lang. 

Anschliessend werden sie durch das Enzym Ligase verbunden. 

Drei nacheinander folgende Nucleotide (A,T,G oder C) bilden ein sog. Triplett.

1 Triplett bestimmt, welche Aminosäure in der Zelle für die Proteinsynthese verwendet werden soll.

Kombination von je drei Elementen 4³ = 64 verschiedene Tripletts gebildet werden.

Die Tripplets erst anfangen abzulesen wenn das Startcodon gefunden ist. Mit dem Stoppcodon ist die Aminosäure fertig. 

Ein Gen ist eine Region der DNA, deren schlussendliches Produkt entweder ein Polypeptid oder ein RNA –  Molekül (zBsp. tRNA) ist (die ein – Gen – ein – Polypeptid – Hypothese stimmt also nicht ganz genau). Erst durch die Proteine werden verschiedene Phänotypen ausgedrückt. Gene werden reguliert. Diese Kontrolle der Genexpression macht es möglich, dass sich in mehrzelligen Eukaryoten Zellen mit derselben DNA zu verschiedenen Zelltypen entwickeln können.

Genexpression: 

Die Erbinformationen sind im Kern „gefangen“ :

1. Der Bauplan liegt im Kern, er darf ihn aber nie verlassen
2. Die Produktionseinrichtungen aber sind im Zellplasma untergebracht
3. Die Informationen müssen im Kern kopiert und diese Kopien ins Zellplasma transportiert werden
4. Als Vermittler der genetischen Botschaft dient folglich die sog. Boten-RNA oder messenger-RNA, kurz m-RNA

1 Gen ist die Information für 1 Protein (nicht zu 100% richtig – AK etc)

Eine Kopie des Gens muss erstellt werden in Form von RNA, welche als Boten-RNA bzw. messenger-RNA (mRNA) bezeichnet wird -> Vorgang wird als Transkription bezeichnet.

Die Herstellung der RNA verläuft im Prinzip gleich wie die DNA-Replikation.