Translation (vgl. Aufg. 3, 4, 12) Die Translation findet an den aus

Basiswissen
Translation (vgl. Aufg. 3, 4, 12)
entladene
tRNA
wachsende
Polypeptidkette
Cys
Cys
Met
Val
beladene
tRNA
Gly
Thr
ATP
Startcodon
A
C
A
3‘
on
ticod
C
An
U
G
U
A
G
A
22
G
U
G
U
A
G
U
Codon für Cystein
Ribosomenerkennungsstelle (bei E. Coli)
G
A
G
G
A
A
C
5‘
A
U
3‘
C
G
C
G
A
U
U
G
5‘
A
C
A
U
U
5‘
U
Wanderungsrichtung
des Ribosoms
G
mRNA
3‘
Translation
Die Translation findet an den aus einer kleineren und einer größeren Einheit bestehenden Ribosomen statt. Nachdem durch ein Erkennungstriplett die Anlagerung der
mRNA gesichert wurde, wandert die kleinere Einheit des Ribosoms in Richtung 3´Ende der mRNA. Am Startcodon (AUG) beginnt die Synthese des Proteins (stets mit
der Aminosäure Methionin), hier kommt die größere Einheit des Ribosoms hinzu. Als
Lieferanten der Aminosäuren und Übersetzer der Nucleotidkette in die Aminosäurekette dienen aktivierte tRNA-Moleküle. Diese besitzen an einer Stelle ein spezifisches
Basentriplett (Anticodon) und auf der gegenüberliegenden Seite des Moleküls eine
Bindestelle für eine spezifische Aminosäure. Spezifische Enzyme des Ribosoms bewirken die Bindung des Anticodons mit dem entsprechenden Triplett der mRNA (Codon)
und die Ablösung der Aminosäure von der tRNA sowie die Verknüpfung der Aminosäure mit der vorherigen Aminosäure entsprechend der Codierung auf der DNA.
Die Proteinbiosynthese bei Eukaryoten unterscheidet sich im Wesentlichen von der
bei Prokaryoten durch einen zusätzlichen Prozess, nämlich den des Spleißens, der
zwischen der Transkription (im Zellkern) und der Translation (im Cytoplasma) an der
Zellkernmembran abläuft.
Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen
DNAMatrizenExon Intron Exon Intron
strang
Transkription
Exon
prä-mRNA 5‘
3‘
Lasso-Struktur
Spleißen
cap
Poly A
Nucleus
reife mRNA
5‘
codierende Region
Kernhülle
Translation
Polypeptid
5‘
3‘
Cytoplasma
Ribosom
3‘
Wanderung des
Ribosoms
Proteinbiosynthese bei Eukaryoten
Die DNA der Eukaryoten enthält für die Codierung eines Enzyms eine wesentlich längere Nucleotidkette, als sie eigentlich notwendig wäre. Die prä-mRNA enthält nicht
nur die Information für die Realisierung eines Proteinmoleküls, sondern zusätzlich eine
Reihe von mRNA-Abschnitten, die z. B. für Regulierungsvorgänge verwendet werden.
Dann folgt der Prozess des Spleißens, bei dem die für die Translation nicht benötigten Abschnitte (Introns) durch Bildung von Schleifen herausgeschnitten werden.
Folglich verlassen nur die Exons als reife mRNA den Zellkern. Weil beim Spleißen
nicht immer dieselben Abschnitte herausgeschnitten werden, können bei Eukaryoten
unterschiedliche Proteine vom gleichen DNA-Abschnitt gebildet werden. Dies wirft
natürlich wiederum Probleme mit dem bisher benutzten Genbegriff (ein Gen – ein
Polypeptid) auf, daher steht dieser zur Zeit wieder in Diskussion. Daneben ergeben
sich zusätzliche Möglichkeiten für die Bildung von RNA-Abschnitten, die für Regulationsprozesse verwendet werden können (vgl. epigenetische Phänomene).
Mutagene und Mutationen (vgl. Aufg. 3, 4)
Sprunghafte Veränderungen des Erbgutes werden Mutationen genannt. Chemische
oder physikalische Faktoren, die diese Veränderungen verursachen, werden Mutagene
genannt. Physikalische Faktoren, die mutagen wirken, sind z. B. radioaktive oder auch
UV-Strahlen, chemische Faktoren sind z. B. agressive Stoffe wie salpetrige Säure, die
mit den Nucleotiden reagieren und sie verändern.
Mutationen werden unterschieden in:
• Genommutationen – Veränderungen des Genoms, also der Chromosomenzahl in
einer Zelle,
• Chromosomenmutationen – Veränderungen des Chromosoms (seiner Länge, Form
etc.),
• Genmutationen – Veränderungen eines Gens.
23