Proteinbiosynthese

e-book von S.Heim

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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: Transkription1. An einer Erkennungssequenz erkennt die

RNA-Polymerase den Beginn eines Gens und entspiralisiert die DNA und öffnet die Wasserstoffbrücken.

2. 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.

3. Die durch H-Brücken gehaltenen angedockten Nukleotide werden zum m-RNA-Strang zusammengeklebt. Das Ende eines Gens besitzt eine Terminationssequenz.

4. 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: Translation1. 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.

2. Für das Codon im Eingangsbereich wird eine beladene t-RNA mit passendem Anti-Codon gesucht, die dann am Codon andockt.

3. Das Ribosom verrutscht um 1 Codon in Richtung des 3‘-Endes. Dadurch be-findet 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.)

4. Jetzt verknüpft ein Enzym die beiden Aminosäuren (AS) miteinander. (2) Anschließend trennt ein Enzym die AS im Ausgangsbereich von der t-RNA ab. Die entladene t-RNA löst sich und wandert ins Cytoplasma, wo sie neu beladen wird. Das Ribosom verrutscht erneut um ein Codon.

5. Die Vorgänge 2-4 werden so lang wiederholt, bis das letzte Codon (Stopp-Codon) im Aus- gangsbereich liegt. Jetzt trennt das Enzym die fertige AS-Kette ab und das Ribosom zer- fällt in seine 2 Einheiten.

Zu den Inhalten

Code-Sonne & -Tabelle

Wie liest man ein m-RNA-Codon ab?

Codon: 5‘ …AGU …3‘A G U A G U

Ser = SerinVon Innen nach Außen: 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)

• Wie lautet der Abschnitt des codogenen Strangs?

5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´

• Wie lautet die AS-Sequenz?

m-RNA

Lösung

Übungsübersicht

Übung (2)

• Welche Folgen hat eine Deletion in Position 7 der DNA?

5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´

• Wie lautet die neue AS-Sequenz?

m-RNA

Lösung

Übungsübersicht

Übung (3)

• 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?

m-RNA

Lösung

Übungsübersicht

Übung (4)

Die AS-Sequenz: … Met – Val – Ala – Pro – Asp …

wurde in einem Eiweiß gefunden.

Nach welchen möglichen Basenfolgen muss im codogenen Strang gesucht werden?

m-RNA

Lösung

Übungsübersicht

Übung (5)

• 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?

m-RNA

Lösung

Übungsübersicht

Bild- & Textquellen• Genetik. Schroedel (Grüne Reihe) Themenband. Braunschweig 2005. (Code-

Tabelle)

• Natura – Oberstufenband. Klett Verlag, Stuttgart 2005. (Code-Sonne)

• www.rippenschneider.de für das kommende gif-Bild

Übungsübersicht

Zu den Inhalten

Lösung (1)

• 3´… GTCAATAGCTTTGCGTCAGTCAATTTGATT…5´

5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´

Gln – Leu – Ser – Lys – Arg – Ser – Gln – Leu – Asn - Stopp

m-RNA

Übungsübersicht

Lösung (2)

• 3´… GTCAATAGCTTTGCGTCAGTCAATTTGATT…5´

5´…CAGUUAUCGAAACGCAGUCAGUUAAACUAA… 3´

Gln – Leu – Arg – Asn – Ala – Val – Thr - Stopp

m-RNA

Deletion

Es kommt zur Leserastermutation, dem frameshift. Ab der Deletionsposition werdenneue Codons gelesen und andere AS eingebaut. Hierbei entsteht ein vorzeitigerKettenabbruch. Dies hat in aller Regel gravierende bis letale Folgen!

Übungsübersicht

Lösung (3)

• 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 …

m-RNA

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Lösung (4)

Met Val Ala Pro Asp

Codon AUG GUU GCU CCU GAU

GUC GCC CCC GAC

GUA GCA CCA

GUG GCG CCG

DNA TAC CAA CGA GGA CTA

CAG CGG GGG CTG

CAT CGT GGT

CAC CGC GGC

Jede Kombination ist möglich!

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Lösung (5)

• 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!)

m-RNA

Übungsübersicht