41 1.9.1 genetischer Code - Medi

1.9.1 genetischer Code
Auch die Translation ist ein überaus komple­
xer Vorgang, der aber bisher im Physikum nur
in einigen Punkten vertiefend gefragt wurde.
Daher ist auch hier die Konzentration auf diese
physikumsrelevanten Aspekte sinnvoll.
Hemmstoff
Wirkung
Bedeutung
Rifampicin
hemmt selektiv die
bakterielle RNAPolymerase
Antibiotikum
Actinomycin D
(z. B. Dactinomycin)
interkaliert die
C-G-Stellen der
DNA, hemmt die
RNA-Polymerase
und ein wenig auch
die DNA-Polymerase
(Replikations- und
Transkriptionshemmstoff)
Zytostatikum,
Antibiotikum
Mitomycin
kovalente Bindung an
die DNA, hemmt die
RNA- und DNA-Polymerase (Replikationsund Transkriptionshemmstoff)
Zytostatikum
α-Amanitin
hemmt die eukaryontische RNA-Polymerase II und III
Gift des Knollenblätterpilzes
Gyrase- (Topo­
isomerase)
Hemmstoffe
irreversible Hemmung
der bakteriellen
Topoisomerase II
(Gyrase)
Antibiotikum
Tab. 4: Übersicht über die Hemmstoffe derTranskription
1.9.1 genetischer Code
Zum Verständnis der Translation solltest du
dich zuvor mit dem genetischen Code beschäftigt haben (s. Tab. 5, S. 42).
Die Reihenfolge der Aminosäuren – die zusammengesetzt ein Protein ergeben – wird im Erbgut gespeichert. Um eine Aminosäure zu codieren, werden je drei Basen benötigt = das
Basentriplett, das auch als Codon bezeichnet
wird. Unter dem genetischen Code versteht
man die Verschlüsselung der proteinogenen
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Aminosäuren durch vier verschiedene Basen
der Nukleinsäuren in einem Basentriplett.
Beispiel
Frage: Angenommen, ein Gen enthalte
drei Exons mit jeweils 300, 600 und 900
Basen und die mittlere Molekülmasse einer Aminosäure würde 110 betragen. Welche Molekülmasse besitzt das Protein?
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Lösungsweg: Zunächst sollte man wissen, dass drei Basen für eine Aminosäure kodieren. In diesem Beispiel sind das
100 + 200 + 300 = 600 Aminosäuren. Zusammen bringen diese eine Molekülmasse von 600 ∙ 110 = 66 000 auf die Waage.
Antwort: Das Protein hat die Molekülmasse 66000.
Im erstenTeil dieses Skripts wurde die Synthese der Basen der Nukleinsäuren besprochen
und festgestellt, dass uns zwei Purinbasen
und zwei Pyrimidinbasen für die Codierung
zur Verfügung stehen. Somit ergeben sich im
genetischen Code rein rechnerisch: 4³ = 64 Codierungsmöglichkeiten. Zur Termination der
Translation werden drei sogenannte NonsensCodons (Stop-Codons, UAG, UGA und UAA)
genutzt. Die restlichen 61 codieren für insgesamt 20 proteinogene Aminosäuren.
Unter bestimmten Bedingungen kann das
Stop-Codon UGA jedoch auch für eine Aminosäure – die 21. proteinogene Aminosäure – codieren: das Selenocystein (Sec). Der Einbaumechanismus von Selenocystein in Proteine
unterscheidet sich stark von dem aller anderen
Aminosäuren. Seine Insertion erfordert einen
neuartigen Translationsschritt: die Selenocystein spezifische tRNA (tRNASec) hat das Anticodon UCA und paart sich mit dem Codon UGA
der mRNA. Normalerweise bewirkt das Codon
UGA die Termination der Translation. Bildet die
mRNA jedoch eine spezielle Haarnadelstruktur
aus, wird das Stoppcodon UGA ignoriert und
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