Sunday, March 11, 2007

21.+22. (26.3.) Replikation, Transkription, Translation, genetischer Code


Genetischer Code (Teil 1)

Informationsübertragung und Informationsspeicherung erfolgt mittels den vier verschiedenen Nukleotiden (Bausteine der Nukleinsäure). Je nach Anordnung der Nukleotide, sind unzterschiedliche Informationen gespeichert. Auf Grund des Doppelstragnes ist jede Information doppelt vorhanden, wie ein Spiegelbild. Durch die zweifache Speicherung kann der Körper die Informationen immer wieder nachbilden.

Die Erbinformation nur werden mittels Hilfe von Enzymen weitergeggeben, da sich diese aber außerhalb des Zellkerns befinden, muss die Information innerhalb ds Kernes abgelesen werden (Transkription) zu den Ribosomen gebracht werden, welche wiederum die entsprechenden Enzyme/Proteine bilden (Translation).

DNS - RNS:
Die RNS (Ribonukleinsäure) ist die Arbeitskopie der DNS. Während die DNS die Basenpaare Adenin - Thymin, Guanin - Cytosin enthält, besitzt die RNS kein Thymin. Sprich bei der RNS wird das Thymin durch Uracil ersetzt: Adenin - Uracil, Guanin - Cytosin. Ein weiterer Unterschied besteht darin, dass Die RNS meist nur einsträngig ist.


Replikation
(Verdopplung der DNA)


Damit sich eine Zelle teilen kann muss sich
die Dna zuerst verdoppeln (um sich nachher wieder teilen zu können), diesen Vorgang nennt man Replikation.
Betrachtet man den Zellzyklus, passiert die Replikation in der S-Phase (siehe Abbildung oben).

Die Aufspaltung passiert gleichzeitig an mehreren Orten der DNA. Wenn die DNA aufgeschraubt wird entstehen Replikationsblasen (Struktur der DNA bei der Ablesung eines Gens oder der Replikation). In diesen Blasen arbeiten da
nn zwei Komplexe ein gegengesetzte Richtung. Dieser Replikationskomplex setzt sich aus verschiedenen Bestandteilen zusammen: Enzym Helicase (Zuständig für das "Aufschrauben" des Doppelhelix), Gyrase, Proteine, Prinase und verschiedene DNA-Polymerasen (Enzym, dass für die Herstelung des neuen DNA-Stranges verantwortlich ist). Die Verdopplung passiert in beide Richtungen, sprich bis sich beide Blasen terffen (siehe Abbildung).


Vorgang der Replikation:

1. Entwindung und Stabilisierung der DNA
2. Bildung einen koplementäre
n DNA-Aussenseite (3´- 5´ Richtung) --> Nach der Aufspaltung werden neue Aussenseiten gebildet und es entstehen somit aus einem DNA-Strang zwei.
3. Bildung von Okazaki Fragmenten und die Bindung an den DNA-Strang in entgegegengesetze Richtung.

--> Nach der Aufspaltung werden neue Aussenseiten gebildet (Bildung verläuft in entgegengesetzte Richtungen) und es entstehen somit aus einem DNA-Strang zwei.


Bei Prokaryonten dauert die Replikation 40
Minuten (ca. 4,7 x 106 Basenpaaren)

Bei Eukaryonten (menschliche Chromosom) würde dieser Vorgang mehrere Monate dauern. Doch durch die "Verwendung" der Replikationsblasen dauert er nur eine Stunde. (ca. 150 x106 Basenpaare)



Transkription

Abgelesen erfolgt mittels des Enzyms Transkriptase. Es sucht den Strang nach der benötigten Erbinformation ab und trennt den Doppelstrang in der Mitte durch bis zum Ende der benötigten Information. An einem der jetzt freiliegenden DNS-Strängen lagern sich RNS-Nukleotide an. Wenn mRNS-Einzelstrag und der DNS-Einzelstrang sich zu einem "neuen" Doppelstang gebildet haben, löst sich der mRNS-Strang ab und die alte DNA-Doppelstang kann sich wieder verbinden. Durch eine Kernpore verläßt die DNS-Kopie den Zellkern und gelangt somit zu den Ribosomen.





Translation


Die gebildete mRNS (messenger-RNS) wird nun von den Ribosomen gelesen und zu den entsprechenden Proteinen umgewandelt: Die mRNS geht durch die Ribosomen hindurch. Dort wird die mRNS, ab der entsprechenden Stelle, abgelesen und zu der Arminosäurensequenz des entsprechenden Proteins übersetzt.


Um die benötigeten Aminosäuren zu beschaffen, wird die sogenannte tRNS gebildet. Die tRNS ist ein kleinerer Teil der RNS, welche die Form eines Kleeblattes hat. Sie hat eine Aminosäurenbindestelle und eine Stelle für die Anticodon (Komplimentäre Basen zu der entsprechenden mRNS).

Die tRNS "sitzt" als auf der mRNS und "holt" sich die entsprechende Arminosäure (eine Arminosäure entsprichte 3 Basen). Auf die nächsten 3 Basen setzt sich die nächste tRNS mit der nächsten entsprechenden Arminosäre. Diese Säuren bilden eine Kette. Nach dem die Arminosäuren verbunden wurden löst sich die tRNS von der mRNS und der Arminosäure. Wenn der Vorgang fertig ist hat sich aus der Arminosäurekette ein fertiges Protein gebildet, welches ins Plasma entlassen werden kann.





Genetischer Code (Teil 2)

Wie kann die gesamte Erbinformation mit nur vier Nukletiden weitergegeben werden. Ein Nuledit kann unmöglich eine Aminosäure codieren, denn es gibt 20 verschiedene Aminosäuren.
Also müssen verschiedene Konstellationen der Nukletide die Information weidergeben. Wenn die Nukleotide sich zu Paaren verbinden gäbe es 16 verschiedene Möglichkeiten (4^2=16), sprich zu wenig für 20 Aminosäuren.
Darum müssen sich also drei Nukletide zusammenschließen. 4^3=64. Da es nun "zu viele" Möglichkeiten gibt, heißt das also, dass es verschiedene Verbindungsmöglichkeiten gibt um ein und die selbe Aminosäure zu beschreiben.
Alle möglichen Basenkombinatioen können folgender Maßen dargestellt werden:


Diese Codesonne wird von innen nach außen gelesen.
Die Abkürzungen stehen für folgenden Aminosäuren:
Gly - Glycin
Phe - Phenylalanin
Leu - Leucin
Ser - Serin
Tyr - Tyrosin
Cys - Cystein
Trp - Tryptophan
Pro - Prolin
His - Histidin
GlN - Glutamin
Arg - Arginin
Ile - Isoleucin
Met - Methionin
Thr - Threonin
Asn - Asparagin
Lys - Lysin
Val - Valin
Ala - Alanin
Asp - Asparaginsäure
Glu - Glutaminsäure
Gly - Glycin



http://www.eduvinet.de/mallig/bio/Repetito/Bmgen3.html
http://www.zum.de/Faecher/Materialien/beck/bs11-71.htm