Proteine bestehen Aminosäuren. Ihre Bauanleitung ist in der DNA abgespeichert. Das Protein Insulin wird im Zellplasma spezialisierter Zellen der Bauchspeicheldrüse zusammengebaut. Die DNA verlässt den Zellkern nicht, im Zellplasma findet man keine DNA. Für Bakterien gilt das nicht, da sie keinen Zellkern haben.
Worum geht´s?
- Wie der Proteinaufbau (Aminosäuresequenz) in der DNA gespeichert ist, wird auf dieser Seite besprochen.
- Wie gelangt die Bauanleitung ins Zellplasma, wo die Synthese stattfindet (Proteinsynthese – Transkription)?
- Wie wird die Bauanleitung in den Proteinaufbau übersetzt (Proteinsynthese – Translation)?
Insulin ist ein Protein
Proteine bestehen aus Aminosäureketten (AS-Sequenz, hier dargestellt als „Perlenkette“, jede „Perle“ eine AS).
Wie lässt sich mittels der DNA – Struktur die Reihenfolge der Aminosäuren festlegen?
Zum Verschlüsseln der 20 Aminosäuren benötigt man 20 „Worte“, die jeweils eine Aminosäure bestimmen. In der DNA kommen dafür nur die 4 Nucleotidbasen in Frage, da nur sie eine alternierende Reihenfolge bilden und sich mit ihnen ausreichend „Worte“ bilden lassen, mit denen man eindeutig die Aminosäuren bestimmen kann. [Worte im Sinne von Buchstabenkombinationen, die beispielsweise einen Gegenstand definieren. Das Alphabet der DNA hat vier Buchstaben.]
In Lebewesen gibt es 20 verschiedene Aminosäuren. Die Anzahl, die Art sowie die Möglichkeiten der Anordnung in der Reihenfolge ergeben die unendliche Vielfalt für den Proteinaufbau. Für das in der Abbildung dargestellte Insulin wären das schon 2051 Kombinationsmöglichkeiten, eine Zahl, die eventuell Fachmathematiker in Worte fassen können und dabei handelt sich um ein verhältnismäßig kleines Protein. Bereits bei einer AS-Kette von 10 Aminosäuren ergeben sich 10 240 000 000 000 unterschiedliche Proteinmöglichkeiten.
Was kennzeichnet den genetischen Code?
- In der Reihenfolge der Nucleotidbasen ist die Reihenfolge der Aminosäuren gespeichert (nur die 4 Basen bilden im Molekül Sequenzen mit alternierender Reihenfolge).
- Drei Basen ergeben (34=) 64 Kombinationsmöglichkeiten. Damit lassen sich wesentlich mehr Aminosäuren festlegen, aber anders geht’s nicht.
- „Dreibuchstabenwörter“verschlüsseln somit die 20 Aminosäuren in der DNA. Solche Tripletts bezeichnet man auch als Codon.
- Die Codesonne wird von innen nach außen gelesen.
- Startcodon: AUG für Methionin
- Stoppcodone: UAA, UAG, UGA (Nonsenscodone verschlüsseln keine Aminosäure)
Eigenschaften
Der genetische Code ist…
- universell, weil er für alle Lebensformen gilt. (Ausnahmen sind möglich.)
- eindeutig, weil ein Triplett immer genau eine Aminosäure festlegt .
- degeneriert, weil mehrere Tripletts eine Aminosäure bestimmen. Von einem Triplett lässt sich somit auf eine bestimmte Aminosäure schließen, umgekehrt ist das nicht möglich.
- nicht überlappend, weil die Tripletts hintereinander abgelesen werden. Ausnahmen gibt es bei Viren.
- kommafrei, weil es keine Leerstellen gibt. Bei einem Basenverlust kommt es zur Rasterverschiebungsmutation.
Auf dem Lernpfad