Proteinbiosynthese Flashcards
Fasse die Proteinbiosynthese kurz zusammen.
Die Proteinbiosynthese ist die Bildung von Proteinen in Zellen nach einem in den Genen festgelegten Plan.
Damit es zur Proteinbiosynthese kommen kann, muss zunächst die Information der DNA in RNA umgeschrieben werden, was man als Transkription (scribere = schreiben) bezeichnet, damit dann in der Translation die enthaltene Information in eine Aminosäurereihenfolge übersetzt werden kann und das Protein am Ribosom hergestellt wird.
Meist wird mit der Proteinbiosynthese nur die Translation gemeint.
Beschreibe den Ablauf der Transkription.
Die DNA wird in RNA abgeschrieben. Hierfür ist das Enzym RNA-Polymerase verantwortlich. Der Startbereich für die Transkription wird durch bestimmte Basensequenzen markiert, die man als Promotor bezeichnet. Am Promotor kann dann die RNA-Polymerase ansetzen und eine Kopie von einem der DNA-Einzelstränge anfertigen.
Das RNA-Transkript wird in der Proteinbiosynthese als „Boten-RNA“ bzw. Messenger-RNA, auch mRNA bezeichnet.
Die beiden DNA-Stränge kann man in Sense-Strang und Antisense-Strang unterscheiden. Die Basenabfolge der RNA ist komplementär zum Antisense-Strang (Anti-Sinn-Strang) und entspricht damit dem Sense-Strang (Sinn-Strang), abgesehen davon, dass in der RNA Uracil statt Thymin vorkommt. Weil am Antisense-Strang die RNA-Kopie angefertigt wird, wird er auch als „Matrizenstrang“ (Matrize = Vorlage) oder „Codogener Strang“ bezeichnet.
Die mRNA ist einzelsträngig!
Die RNA wird genau wie in der DNA-Replikation von 5‘ -> 3‘-Ende gebildet. Die RNA-Polymerase benötigt keinen Primer.
Die gebildete mRNA wird zunächst als unreife mRNA oder prä-mRNA bezeichnet, sie wird vor dem Verlassen des Zellkerns noch modifiziert. Gelegentlich wird diese unreife mRNA auch als hnRNA bezeichnet, was für „heterogene nukleäre RNA“ steht. Heterogen meint hier uneinheitlich, also dass sie noch Introns und Exons enthält, nukleär bedeutet, dass sie noch im Zellkern ist.
Was geschieht bei der Posttranskriptionalen Modifikation? In welche Schritte lässt sich diese unterteilen?
Bei der Post(=nach)transkriptionalen Modifikation wird die unreife mRNA zu reifer mRNA. Die wichtigen Schritte sind Spleißen, Polyadenylierung und Capping.
Nach diesen Modifikationen wird die prä-mRNA als reife mRNA oder einfach nur mRNA bezeichnet. Sie verlässt den Zellkern und wandert zu den Ribosomen.
Posttranskriptionale Modifikation: Was geschieht beim Spleißen (Splicing)?
Spleißen bezeichnet das Herausschneiden von Introns.
Der transkribierte DNA-Abschnitt besteht aus codierenden Abschnitten (Exons) und nichtcodierenden Abschnitten (Introns) Da nur die Exons für Proteine codieren, werden die Introns herausgeschnitten.
Das Spleißen findet in einer Struktur statt, die als Spleißosom bezeichnet wird und aus Proteinen und RNA besteht, wobei damit nicht die RNA gemeint ist, die gespleißt wird, sondern andere RNA, die als snRNA (small nuclear) bezeichnet wird und wie tRNA oder rRNA hier eine besondere Aufgabe erfüllt.
Mit welcher Merkhilfe lässt sich die Funktionalität von Introns und Exons unterscheiden?
Merkhilfe: Introns sind „introvertiert“ und damit „stumm“ sind. Sie exprimieren keine Proteine.
Posttranskriptionale Modifikation: Was geschieht bei der Polyadenylierung?
Damit die Produktion von Proteinen je nach Bedarf gesteuert werden kann, ist es nicht sinnvoll, dass einmal transkribierte mRNA für immer in der Zelle bleibt und ständig das betreffende Protein hergestellt wird. Die mRNA wird daher in der Zelle durch Enzyme abgebaut.
Um den Abbau zu verlangsamen und die Geschwindigkeit des Abbaus steuern zu können, wird an die mRNA ein „Adenosinschwanz“, auch Poly(A)-Schwanz gehängt. Die Enzyme (Exonukleasen genannt), die die mRNA abbauen, knabbern also zuerst den Poly(A)-Schwanz ab und dann die mRNA.
Je länger der Poly(A)-Schwanz, desto länger kann die mRNA zur Translation benutzt werden. An das 3‘-Ende der mRNA werden also viele Adenin-Nukleotide drangehängt.
Posttranskriptionale Modifikation: Was geschieht beim Capping?
An das 5‘-Ende wird zum Schutz vor Abbau eine „Kappe“, bestehend aus einem modifizierten Guanin-Nukleotid, gehängt. Außerdem dient die Kappe der Erkennung durch die Ribosomen.
Das Capping findet meist schon während der Transkription statt, die RNA-Polymerase bildet die mRNA ja von 5‘ nach 3‘, am 5‘-Ende kann also schon gleich etwas angehängt werden.
Entsprechend ist streng genommen Capping daher keine posttranskriptionale Modifikation wie Polyadenylierung und Spleißen, sondern eine kotranskriptionale Modifikation.
Wie gestaltet sich die Posttranskriptionale Modifikation bei Prokaryoten?
Bei Prokaryoten kann direkt während und nach der Transkription die Proteinbiosynthese an der entstehenden mRNA stattfinden, hier gibt es keine Modifikation, also auch kein Spleißen.
Was geschieht grob bei der Translation? Erkläre hierbei auch den Begriff Codon.
Die Translation ist die Proteinbiosynthese, bei der die Basenabfolge der mRNA (die eine Abschrift der Basenabfolge der DNA ist) in eine Aminosäureabfolge übersetzt wird. Aus den Aminosäuren wird dann das Protein gebildet.
Die Translation findet an den Ribosomen statt. Das Ribosom fährt mit seinen zwei Untereinheiten vom 5‘-Ende zum 3‘-Ende an der mRNA entlang und klemmt diese dabei ein. Dabei werden immer 3 Basen der RNA auf einmal betrachtet, die für eine bestimmte Aminosäure stehen. 3 Basen werden als Basentriplett oder Codon bezeichnet. Die richtige Übersetzung ist im „genetischen Code“ festgelegt.
Wie lautet das Startcodon? Für welche Aminosäure codiert dieses?
Die Proteinbiosynthese beginnt immer mit dem Startcodon AUG.
Dies codiert für die Aminosäure Methionin, die somit die erste Aminosäure jedes von der Zelle gebildeten Proteins ist.
Wie lauten die drei Stopcodons? Wie lautet eine mögliche Merkhilfe?
UAA, UGA und UAG
Merkhilfe: Unbedingt (gilt für alle)…
Am Abgrund
Gegen Alles
AnGehen
Für welche Lebewesen gilt der genetische Code?
Der genetische Code ist universell, d.h. für alle Lebewesen auf der Erde gleich. Einzelne wenige Ausnahmen sind irrelevant.
Der genetische Code ist degeneriert. Was bedeutet das?
Degeneriert bedeutet, es gibt viel mehr Kombinationsmöglichkeiten im Basentriplett (insgesamt genau 64, 4 * 4 * 4) als Aminosäuren, für die die Codons codieren. Der genetische Code codiert für 20 proteinogene (proteinbildende) Aminosäuren.
Dadurch gibt es mehrere Basentripletts, die für die gleiche Aminosäure codieren. Häufig ist die dritte (letzte) Base egal, nur die beiden ersten Basen entscheiden die Aminosäure.
Der genetische Code ist nicht überlappend. Was ist damit gemeint?
Das heißt jede Base ist fest einem Codon zugeordnet und jedes Codon steht für sich. Es ist nicht so, dass die zweite Base eines Codons gleichzeitig die erste Base des nächsten Codons ist. Nach der der dritten Base eines Codons fängt erst das neue Codon mit der nächsten, dann ersten, Base an.
Der genetische Code ist kommafrei. Was bedeutet das?
Bei Verlust einer Base rutschen alle Basen eine Position auf. Es entsteht eine völlig andere Aminosäurekette, obwohl nur eine Base verloren gegangen ist.
Beispiel:
Mit Komma wäre es erkennbar gewesen:
AUG, GUU, CUA, CGU.
Bei Verlust des zweiten Gs:
AUG,UU, CUA, CGU.
Da der genetische Code aber eben kommafrei ist, verschiebt sich alles und es kommt zur einer Leserasterverschiebung, z.B. bei Leserastermutationen.
