Transkription (vgl. Aufg. 2, 10) Die DNA öffnet sich nach Bindung der
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Basiswissen Transkription (vgl. Aufg. 2, 10) 5‘ DNAEntwindung Die DNA öffnet sich nach Bindung der RNA-Polymerase an dem Promotor (Abschnitt mit einer spezifischen Nucleotidsequenz), die Doppelhelixstränge liegen jetzt getrennt vor. An einem der beiden Stränge (codogener Strang) werden die zu diesem Strang komplementären Nucleotide in 5´›3´Richtung angelagert. Danach löst sich der neugebildete Nucleotidstrang (mRNA) von der DNA und wandert zu den Ribosomen. 3‘ DNA-Matrizenstrang RNA-Polymerase neu hinzukommendes RNA-Nucleotid C G C A C A U T G A C U 3‘ G G Richtung der Transkription Verlängerung der RNA C G C G mRNA RNANucleotide G DNARückwindung 5‘-Ende P A C U P G P 3‘ 5‘ Promotorregion Transkription Translation (vgl. Aufg. 2, 3, 10) entladene tRNA wachsende Polypeptidkette Cys Cys Met Val beladene tRNA Gly Thr ATP Startcodon A C A 3‘ don co Anti U G U A G A 24 G U G U C A A G U U Codon für Cystein Ribosomenerkennungsstelle (bei E. Coli) G A G G A A C 5‘ 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 eine Erkennungssequenz die Anlagerung der mRNA gesichert wurde, wandert die kleinere Einheit des Ribosoms in Richtung Genetische Grundlagen von Lebensprozessen 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 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. Enzyme des Ribosoms bewirken die Bindung des Anticodons mit dem entsprechenden Triplett der mRNA (Codon), 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 im Zellkern, nämlich den des Spleißens, der zwischen der Transkription und der Translation im Cytoplasma abläuft. 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 eine wesentlich längere Nucleotidkette, als sie für die Codierung eines Proteins eigentlich notwendig wäre. Die prä-mRNA enthält nicht nur die Information für die Realisierung des Proteins, 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 (Lasso-Struktur) herausgeschnitten werden. Nur die Exons verlassen 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. Daneben ergeben sich zusätzliche Möglichkeiten für die Bildung von RNA-Abschnitten, die für Regulationsprozesse verwendet werden können. 25
