KA 2

Gene enthalten genetische Informationen, die für die Bildung von Proteinen verantwortlich sind, dies geschieht durch einen Prozess namens Genexpression. Dabei wird die Information eines Gens in eine RNA-Kopie umgewandelt -> Transkription und dann in Proteine übersetzt -> Translation

• steht für Transfer-Ribonukleinsäure

• ist eine Molekülart, die eine wichtige Rolle bei der Proteinherstellung in Zellen spielt

• Hauptaufgabe: spezifische Aminosäuren an die wachsende Proteinkette zu binden, die während der Translation benötigt werden

• erkennt genetische Informationen auf der mRNA (messenger Ribonukleinsäure) und bringt die entsprechenden Aminosäuren zum Ribosom, wo sie in die entstehende Proteinkette eingefügt wird

-> Transfer von Aminosäuren

• Stamm (aminosäuren-Arm): Aminosäurenbindestelle, Bindung wird von Aminoacyl-tRNA-Synthethase katalysiert

• D-Schleife:Erkennung durch die Aminoacl-trna-Synthetase

• C-Schleife: Bindung der tRNA an die große Ribosomale Untereinheit

• Anticodonschleife 3´-> 5´, codon codiert für die Aminosäure

• ist der Prozess in Zellen, bei dem die genetische Information auf der mRNA in Proteine umgewandelt wird

• findet im Zelorganellen names Ribosom statt

1. Initation: die mRNA bindet sich an das Ribosom, und die Initation wird durch spezielle Startcodons (meist AUG) auf der mRNA markiert. Dann docken die tRNA-Moleküle mit der passenden Aminosäure an das Startcodon an

2. Elongation: Proteinkette wird schrittweise verlängert- tRNA-Moleküle bringen jeweils die passende Aminosäure zum Ribisom, und die Aminosäure werden miteinander verbunden, um die wachsende Proteinkette zu binden

3. Terminator: Die Translation endet, wenn das Ribosom ein Stoppcodon auf der mRNA erreicht. Dann löst sich die entstandene Proteinkette von der tRNA und dem Ribosom

   -> Am Ende des Prozesses entsteht eine spezifische Aminosäurensequenz, die die Funktion und struktur des entstanden Proteins bestimmt

1. mRNA bindet über die Shine-Dalgarno-Sequenz an die kleine ribosomale Untereinheit

2. kleine ribosomale Untereinheit wander in richtung 3´-Ende der mRNA bis sie auf das Startcodon “aug” trifft

3. Eine mit Methionin beladene Initiator-tRNA mit dem Anticodon “uac” paart sich mit dem Startcodon

4. große Ribosomale Untereinheit lagert sich an. Zusammenbau des Ribosoms benötigt Energie in Form von GTP

5. Initiator-tRNA befindet sich nun an der P-Stelle der großen ribosomalen Untereinheit

Damit aus einer DNA-Sequenz eine mRNA-kopie durch die RNA-polymerase gebildet werden kann, braucht diese eine bestimmte Erkennungsequnez, den Promotor.

Die Basenabfolge des Promotors gibt der RNA-Polymerase das Signal, dass sie an dieser Stelle mit der Transkription beginnen soll.

Die Basenabfolge darf nicht beliebig sein, sondern sollte einer gewissen gemittellten Sequenz (Consensus) ähneln. Das Vorhandensein des Startcodons “aug” ist nur für die Translation, nicht aber die Transkription erheblich. Während der nachfolgenden Elongation wird ei mRNA in 5´->3´Richtung gebildet.

Beid er Terminatorsequenz stoppt die Transkription

Exons: tragen die benötigten Information

Introns: werden aus der mRNA zur Reifung durch das Spleißen ausgeschnitten, da sie keine Information tragen

• Messanger-RNA (mRNA): sie dient als Vorlage für die Prpteinproduktion

• Transfer-RNA (tRNA): Diese Moleküle tragen Aminosäuren und helfen bei der Proteinbiosynthese

• Ribosomale RNA (rRNA): Sie ist Teil der Struktur von Ribosomen, den Zellorganellen, an den Proteinen hergestellt werden

1. Initierung: Transkription beginnt, wenn RNA-Polymerase an einer spezifischen DNA-Stelle, die als Promotr bezeichnet wird, bindet. Dieser Vorgang markiert den Startpunkt für die Synthese der RNA

2. Elongation (Verlängerung):RNA-Polymerase bewegt sich entlang der DNA und synthetisiert eine komplementäre RNA-Sequenz, indem sie Nukleotide (Bausteine der RNA) hinzufügt, die zur DNA Sequenz passen

3. Termination (Beendigung): Transkriptionsprozess endet, wenn die RNA-Polymerase eine bestimmte DNA-Sequenz erreicht, die das Ende des zu transkribierenden Abschnitts markiert. An dieser Stelle löst sich die RNA von der DNA und die Transkription ist abgeschlossen

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Ribosomen sind der Ort der Proteinbiosynthese und bestehen aus einer großen 50S- und einer kleinen 30S- Untereinheit (bei Eukaryoten: 60S+40S)

• E-Stelle: leere tRNA tritt aus

• P-Stelle: Verknüpfungspunkt der Aminosäurenkette

• A-Stell: eintritt der beladenen tRNA

• Bei Transkription wird DNA-Information in eine mRNA-Sequenz umgeschrieben, deshalb muss diese Sequenz eine Bauanleitung für ein Protein beinhalten

• 20 verschiedene Aminosäuren stehen nur 4 verschiednen Basen gegenüber

• genetische Information zur Bildung eines Proteins auf der mRNA durch einen Triplett-Code aus drei hintereinander folgenden Basen verschlüsselt. Dabei wird keine Base übersprungen oder doppelt benutzt -> Dieses Triplett wird auch Codongenannt

• Manche Aminosäuren werden durch mehrere Codons verschlüsselt

• Der genetische Code gilt in beinahe allen Lebewesen

1. Trplett-Code: Drei Basen codieren für eine Aminosäure

2. degeneriert: Es gibt mehr Codons als Aminosäuren (64 Codons für 20 Aminosäuren)

3. universell: Ein Basentriplett codiert in allen Lebewesen für die gleiche Aminosäure

4. “kommalos”: Es wird strikt nach Triplettmuster abgelesen, ohne dass ein “Leerzeichen” nach einem Triplett kommt

5. nicht überlappend: Es wird keine Base in zwei Tripletts benutzt

Codon- Sonne wird von innen nach außen gelesen also von 5´->3´

Codon Tabelle von link nach rechts

• Adenin (A) in der DNA wird zu Uracil (U) in der mRNA

• Thymin (T) in der DNA wird zu Adenin (A) in der mRNA

• Guanin (G) in der DNA bleibt als Cytosin (C) in der mRNA

• Cytosin (C) in der DNA bleibt als Guanin (G) in der mRNA

• Sind zwei Arten von Nukleinsäure, die in zellen vorkommen

1. Zuckerart:

   • RNA enthält Ribose als Zucker (daher Name )

   • DNA enthält Desoxyribose als Zucker (daher Name)

2. Basen:

   • RNA verwendet die Basen Andein (A), Uracil (U), Guanin(G) und Cytosin (C)

   • DNA verwendet die Basen Adenin (A), Thymin(T), Guanin (G) und Cytosin (C) -> Thymin wird in der RNA durch Uracil ersetzt

3. Struktur:

   • RNA ist in der Regel ein einzelsträngiges Moleküll, kann aber spezifisch räumliche Strukturen bilden

   • DNA hät in der Regel eine doppelsträngige Helixstruktur, die wie eine Leiter mit Sprossen aussieht

4. Funktion

   • RNA übernimmt verscheidne Funktionen im Zellstoffwechsel, einschleißlich der Umsetzung genetischer Informartionen in Proteine, der Übertragung von AMinosäuren während der Proteinbiosynthese

   • DNA ist der Hauptträger der genetischen Infromaitonen in Zellen und speichert die genetische Anleitung für die Entwicklung, Funktionswiese und Erhaltung eines Organismus

5. Stabiliät

   • Aufgrund der ribosehaltigen Struktur ist RNA weniger stabil als DNA. Sie ist anfälliger für Abbau und hat eine kürzere Lebensdauer in der Zelle

• findet nach Transkription statt

• prä-mRNA wird eine reife, funktionsfähige mRNA umgewandelt

  Ablauf:

• 1. 5´-Cap-bildung: nach Beginn der transkription wird an das 5´-ende der entstehenden prä-mRNA ein modifiziertes Guanin-Nukelotid hinzugefügt. Dieser Cap schützt die RNA vor Abbau und erleichtert den Transport aus dem Zellkern in das Cytoplasma

• 2. Splicing (spleißen): Bei vielen eukaryotischen Genen enthält die prä-mRNA Abschnitte, die nicht für die Proteinproduktion benötigt werden (introns), sowie Abschnitte, die die kodierenden Informationen enthalten (exons). Das Spleißen entfernt die Introns und verbindet die verbleibenden Exons, um eine zusammenhängende mRNA-Sequenz zu bilden. Das Spleißen wird von einem spezialisierten RNA-Protein-Konmplex durchgeführt

• 3. 3`-Polyadenylierung: Nachdem prä-mRNA transkribiert wurde, wird am 3´-ende der RNA ein Poly (A)- Schwanzsequnez aus Adenin hinzugefügt. Dieser Poly (A)- Schwanz schützt die mRNA vor Abbau und speilt eine Rolle bei der Regualtion ihrer Stabilität

• Translation