Proteinbiosynthese - cosbucienii-profesionisti-cluj

Proteinbiosynthese
Demo-Version
e-book von S.Heim
Inhalte
• Vom Gen zum Phän
• Proteinbiosynthese
– Transkription
– Translation
– Codesonne/ Codetabelle m-RNA
• Übungen
• Bild- & Textquellen
Vom Gen zum Phän
• Um ein bestimmtes Merkmal (Phän) ausbilden zu
können muss mindestens ein spezifischer Stoff
hergestellt werden, also ein bestimmter
Stoffwechselschritt vollzogen werden. Um solche
Stoffwechselprozesse (Aufbau, Umbau, Abbau etc.)
durchführen zu können, müssen entsprechende
Biokatalysatoren, also Enzyme, vorhanden sein. Die
Enzyme gehören zur Stoffgruppe der Proteine/ Eiweiße.
In den Genen/ der Erbsubstanz DNA stehen also die
Bauanleitungen der für eine bestimmte Produktion
nötigen Enzyme. Ein Gen entspricht also einer
Enzymbauanleitung, man spricht auch von der
• Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese.
Zu den Inhalten
Proteinbiosynthese: Transkription
1.
2.
3.
4.
An einer Erkennungssequenz erkennt die
RNA-Polymerase den Beginn eines Gens und
entspiralisiert die DNA und öffnet die
Wasserstoffbrücken.
Am codogenen Strang lagern sich in 3‘ 5‘ –
Richtung RNA-Nukleotide komplementär an.
Diese Nukleotide besitzen alle den Zucker
Ribose statt Desoxyribose. Außerdem ist jetzt
die Base Uracil komplementär zu Adenin.
Die durch H-Brücken gehaltenen angedockten
Nukleotide werden zum m-RNA-Strang
zusammengeklebt. Das Ende eines Gens
besitzt eine Terminationssequenz.
Die einsträngige, fertige m-RNA löst sich ab
und wandert durch die Kernporen ins
Cytoplasma zu den Ribosomen. Gleichzeitig
verlässt das Enzym Polymerase die DNA, die
sich wieder zusammenlagert und spiralisiert.
Zu den Inhalten
Proteinbiosynthese: Translation
1.
2.
3.
4.
Das Ribosom setzt sich aus seinen 2
Untereinheiten so um das 5‘-Ende der
m-RNA zusammen, dass sich das
1.Codon im Eingangsbereich befindet.
Für das Codon im Eingangsbereich wird
eine beladene t-RNA mit passendem
Anti-Codon gesucht, die dann am Codon
andockt.
Das Ribosom verrutscht um 1 Codon in
Richtung des 3‘-Endes. Dadurch befindet sich das Codon samt angehängter
t-RNA jetzt im Ausgangsbereich und für
den Eingangsbereich, in dem sich jetzt
das nächste Codon befindet wird wieder
eine passende t-RNA angedockt.
(s.Abb.)
Jetzt verknüpft ein Enzym die beiden
Aminosäuren (AS) miteinander. (2)
5. Die Vorgänge 2-4 werden so lang wiederholt,
Anschließend trennt ein Enzym die AS
im Ausgangsbereich von der t-RNA ab.
bis das letzte Codon (Stopp-Codon) im AusDie entladene t-RNA löst sich und
gangsbereich liegt. Jetzt trennt das Enzym
wandert ins Cytoplasma, wo sie neu
die fertige AS-Kette ab und das Ribosom zerbeladen wird. Das Ribosom verrutscht
erneut um ein Codon.
fällt in seine 2 Einheiten.
Zu den Inhalten
Code-Sonne & -Tabelle
Wie liest man ein m-RNA-Codon ab?
Codon: 5‘ …AGU …3‘
AGU
Von Innen nach Außen:
AGU
Ser = Serin
Schnittpunkt von Feld (A), Spalte (G)
und Zeile (U)
Zu den Inhalten
Übungen
• Übung 1
• Übung 2
• Übung 3
• Übung 4
• Übung 5
Zu den Inhalten
Übung (1)
m-RNA
• Wie lautet der Abschnitt des codogenen Strangs?
5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´
• Wie lautet die AS-Sequenz?
Lösung
Übungsübersicht
Übung (2)
m-RNA
• Welche Folgen hat eine Deletion in Position 7 der DNA?
5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´
• Wie lautet die neue AS-Sequenz?
Lösung
Übungsübersicht
Übung (3)
m-RNA
• Dies ist ein Abschnitt des nicht-codogenen Strangs:
• 5´ … T C A G T A A C T C C A A G G G A T T A G …3´
Wie lautet der m-RNA Abschnitt?
• Wie lautet die AS-Sequenz?
Lösung
Übungsübersicht
Übung (4)
m-RNA
Die AS-Sequenz: … Met – Val – Ala – Pro – Asp …
wurde in einem Eiweiß gefunden.
Nach welchen möglichen Basenfolgen muss im
codogenen Strang gesucht werden?
Lösung
Übungsübersicht
Übung (5)
m-RNA
• Dies ist ein Abschnitt des codogenen Strangs:
• 5´ … T C A G T A A C T C C A A G G G A T T A G …3´
Wie lautet der m-RNA Abschnitt?
• Wie lautet die AS-Sequenz?
Lösung
Übungsübersicht
Bild- & Textquellen
•
Genetik. Schroedel (Grüne Reihe) Themenband. Braunschweig 2005. (CodeTabelle)
•
Natura – Oberstufenband. Klett Verlag, Stuttgart 2005. (Code-Sonne)
•
www.rippenschneider.de für das kommende gif-Bild
Zu den Inhalten
Übungsübersicht
Lösung (1)
m-RNA
• 3´… GTCAATAGCTTTGCGTCAGTCAATTTGATT…5´
5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´
Gln – Leu – Ser – Lys – Arg – Ser – Gln – Leu – Asn - Stopp
Übungsübersicht
Lösung (2)
Übungsübersicht
m-RNA
i Deletion
• 3´… GTCAATAGCTTTGCGTCAGTCAATTTGATT…5´
5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´
Gln – Leu – Arg – Asn – Ala – Val – Thr - Stopp
Es kommt zur Leserastermutation, dem frameshift. Ab der Deletionsposition werden
neue Codons gelesen und andere AS eingebaut. Hierbei entsteht ein vorzeitiger
Kettenabbruch. Dies hat in aller Regel gravierende bis letale Folgen!
Lösung (3)
m-RNA
• Dies ist ein Abschnitt des nicht-codogenen Strangs:
• 5´ … T C A G T A A C T C C A A G G G A T T A G …3´
5´ …U C A G U A A C U C C A A G G G A U U A G…3´
• AS: … Ser – Val – Thr – Pro – Arg – Asp – Stopp …
Übungsübersicht
Lösung (4)
Codon
DNA
Met
Val
Ala
Pro
Asp
AUG
GUU
GCU
CCU
GAU
GUC
GCC
CCC
GAC
GUA
GCA
CCA
GUG
GCG
CCG
CAA
CGA
GGA
CTA
CAG
CGG
GGG
CTG
CAT
CGT
GGT
CAC
CGC
GGC
TAC
Jede Kombination ist möglich!
Übungsübersicht
Lösung (5)
m-RNA
• Dies ist ein Abschnitt des codogenen Strangs:
• 5´ … T C A G T A A C T C C A A G G G A T T A G …3´
3´ …A G U C A U U G A G G U U C C C U A A U C…5´
• AS: …Stopp – Tyr – Ser – Trp - Pro - Ile – Leu …
•
(Reihenfolge der AS von rechts nach links!)
Übungsübersicht