Proteinbiosynthese - Genexpression
- Bei der Proteinsynthese wird die Übertragung der genetischen Information realisiert. Es entstehen Proteine, die als Strukturproteine am Zellaufbau beteiligt oder als Enzyme für Stoffwechselvorgänge verantwortlich sind.
Worum gehts?
Erläutert wird die Proteinsynthese, die in zwei Schritten erfolgt:
1. Transkription im Zellkern
2. Translation im Zellplasma
Genexpression - kurz Expression
Die Expression ist im engeren Sinn der Vorgang der Proteinsynthese, das heißt, ein Gen wird in eine m-RNA umgeschrieben (Transkription) und in ein Protein übersetzt (Translation).
Transkription
Übertragung der Reihenfolge der DNA-Nucleotidbasensquenz in die Reihenfolge der Nucleotidbasensequenz der mRNA. Für diesen Synthesevorgang sind RNA-Polymerasen verantwortlich.
Verlauf
- RNA - Polymerase entwindet die DNA und bildet eine Transkriptionsblase
- der Ablesevorgang findet am Matrizenstrang (Antisense-Strang; codogener Strang) statt.
- Die mRNA-Synthese erfolgt in 5' -> 3' Richtung. In die mRNA wird statt Thymin Uracil eingebaut.
- Am Terminationspunkt (Stopsignal) verlässt die Polymerase die DNA.
- Die DNA nimmt ihren ursprünglichen Zustand wieder an.
- Die mRNA verlässt den Zellkern.
Ergebnis
Die fertige m-RNA verlässt den Zellkern. Sie enthält eine Kopie der im abgelesenen Gen gespeicherten Information.
Gestückelte Gene
Bei Zellen mit einem Zellkern (Eukaryonten) wird die mRNA vor dem Verlassen des Zellkerns weiter verarbeitet. Diesen Vorgang nennt man Processing. Dabei werden u.a. nichtcodierende DNA - Abschnitte herausgeschnitten (splicing; Spleißen).
Translation
Die Reihenfolge der Nucleotidbasen (Nucleotidbasensequenz) wird in die Reihenfolge der Aminosäuren (Aminosäurensequenz) übersetzt.
Den Transport der Aminosäuren übernehmen t-RNA Moleküle. Die Synthese erfolgt am Ribosom.
Die t-RNA
Die t-RNA transportiert die Aminosäuren zum Ribosom. Für jede Aminosäure gibt es eine spezifische t-RNA, die sich nur an ein passendes Codon anheften kann. Ein Codon bestimmt genau eine Aminosäure: Codon - Anticodon - Wechselwirkung
- Bindungstelle der Aminosäure
- Anti-Codon: geht eine komplementäre Wechselwirkung mit der m-RNA ein
Das Ribosom
Das Ribosom besteht aus einer großen und kleinen Untereinheit, die, wenn sie in Wechselwirkung treten, ihre Funktionsfähigkeit erhalten.
- große Untereinheit
- m-RNA
- kleine Untereinheit
Verlauf
- Initiation (Startvorgang)
- Zusammenbau des Ribosoms
- kleine Untereinheit verbindet sich mit der mRNA
- t-RNA für das Startcodon lagert sich an
- das ist das Signal für die große Untereinheit sich anzulagern
- das Ribosom ist fertig, der Ablesevorgang kann beginnen
- Elongation (Ablesevorgang)
- die erste t-RNA wandert in den Ausgang
- der Eingang ist frei und die nächste t-RNA mit der entsprechenden Aminosäure kann sich im Eingang komplementär anlagern
- zwischen den Aminosäuren entsteht eine Peptidbindung
- die erste Aminosäure hängt nun an der zweiten t-RNA, ein Dipeptid ist entstanden
- die noch beladene t-RNA wandert in den Ausgang, der Eingang ist frei und die nächste t-RNA kann sich anlagern
- der Vorgang beginnt von vorn...
- Termination (Syntheseabbruch)
- erfolgt, wenn das Ribosom ein Stoppcodon erreicht hat
Ergebnis
Die Reihenfolge der Nucleotidbasen ist in die Reihenfolge der Aminosäuren übersetzt worden. Das Protein ist fertig.
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