Die Proteinbiosynthese (also die Herstellung von Proteinen in Lebewesen) wird auch als Genexpression bezeichnet, da sich der Genotyp (d.h. die Gesamtheit der genetischen Information) über die gebildeten Proteine im Phänotyp (also der Gesamtheit der ausgeprägten körperlichen Merkmale) "ausdrückt".

Der Vorgang der Proteinbiosynthese gliedert sich in die beiden Teilschritte

  1. Transkription, also das "Umschreiben" der informationstragenden Nukleinsäure DNA in die andere Nukleinsäure RNA (genauer: mRNA), welche wieder ein Informationsträger ist, und
  2. Translation, also das "Übersetzen" der Nukleinsäure mRNA in eine Polypeptidkette, welche dann alleine oder gemeinsam mit anderen Polypeptidketten das Protein bildet.

Aufgabe 1

Lies die Buchseite 88 (Fokus Biologie 11) und suche zu allen Begriffen die in der Beschriftung der Abbildung 1 Vereinfachtes Schema des Wegs von der DNA zum Protein oben auf dieser Buchseite vorkommen mit Hilfe der Wikipedia-Links die jeweilige Definition heraus und notiere sie stichpunktartig auf einem Schmierzettel. Kontrolliere anschließend die Lösungen und übernehme die Lösungen vollständig ins Heft!

Wichtige Begriffe:

  • Transkription:
    Umschreiben der Sequenz eines DNA-Abschnitts in die entsprechende mRNA-Sequenz
  • DNA:
    Nukleinsäure-Typ, der als Informationsträger dient. Entscheidend ist die Sequenz der vier Nukleotide Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin
  • RNA:
    Nukleinsäure-Typ, der als Informationsträger dient. Entscheidend ist die Sequenz der vier Nukleotide Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil
    Der Sonderfall mRNA:
    bezeichnet die "messanger" RNA, welche die genetische Information aus dem Zellkern ins Zellplasma zum Ribosom transporiert. Sie wird bei der Transkription gebildet und für die Translation benötigt.
  • 5'-Ende:
    Das Ende eines Nukleinsäure-Einzelstrangs, welches eine Phosphatgruppe trägt
  • Translation:
    Übersetzen der mRNA-Sequenz in ein Polypeptid mit einer bestimmten Aminosäuresequenz.
  • Ribosom:
    Zellbestandteil aus zwei Untereinheiten, befindet sich entweder frei im Zellplasma oder gebunden ans raue ER.
  • tRNA:
    Transfer-RNA: Kleeblatt förmige RNA mit zwei Bindungsstellen. Die eine Bindungsstelle passt nur zu einem bestimmten Basentriplett, die andere nur zu einer bestimmten Aminosäure.
  • Aminosäure:
    Baustein der Polypeptide (und somit der Proteine)
  • Protein:
    Nähr- und Baustoff mit vielfältiger Funktion (z.B. Enzyme oder Gerüstproteine). Für die Funktion ist v.a. der räumliche Bau (Tertiärstruktur) entscheidend. Der raumliche Bau hängt u.a. von der Aminosäuresequenz (Primärstruktur) ab.

Aufgabe 2

Klicke Dich mehrfach durch alle Einzelbilder der Animation zur Transkription und lies die Texte genau durch.

Lies auf der Buchseite 90 (Fokus Biologie 11) den ersten Absatz Transkription und vergleiche die Abbildung 1 Ablauf von Transkription... mit der oben angegebenen Animation. Notiere wieder stichpunktartig die Definitionen aller in der Buchabbildung vorkommenden Begriffe (soweit sie nicht schon in Aufgabe 1 vorkamen!) auf einen Schmierzettel. Kontrolliere anschließend die Lösungen und übernehme wieder die Lösungen vollständig ins Heft!

Wichtige Begriffe:

  • RNA-Polymerase:
    Enzym, welches
    1. die DNA entspiralisiert,
    2. die komplementären mRNA-Nukleotide anlagert
    3. die mRNA-Nukleotide miteinander verknüpft und
    4. die DNA wieder respiralisiert
    und dabei die mRNA herstellt
  • RNA-Transkript:
    Frisch gebildete mRNA, s.auch Prä-mRNA
  • Prä-mRNA:
    Frisch gebildete mRNA, enthält sowohl Exons als auch Introns
  • RNA-Prozessierung:
    Zuschneiden der Prä-mRNA (= Spleißen, Splicen), dabei werden die Introns herausgeschnitten, die dann auch nicht exprimiert werden. (Merke: Nur die Exons werden auch exprimiert) Es bleibt die "reife mRNA" übrig.

Aufgabe 3

Klicke Dich mehrfach durch alle Einzelbilder der Animation zur Transkription und lies die Texte genau durch.

Lies den Buchseiten 90 und 91 (Fokus Biologie 11) den Absatz Translation und vergleiche die Abbildung 1 ... und Translation bei Eukaryoten im Detail mit der oben angegebenen Animation. Notiere die Lösungen zu den folgenden Fragen wieder stichpunktartig auf einen Schmierzettel. Kontrolliere anschließend die Lösungen und übernehme wieder die Lösungen vollständig ins Heft!

  1. Wie viele Bindungsstellen muss ein tRNA-Molekül besitzen?
  2. In welcher Richtung wird die Nukleotidsequenz der mRNA abgelesen?
  3. Mit welcher Aminosäure beginnt jedes Polyeptid zunächst? (Noch bevor diese zusätzliche Aminosäure anschließend wieder entfernt wird)
  4. Mit welchem Codon wir die Translation beendet?
  5. Wie bezeichnet man die Eigenschaft des genetischen Codes, dass oftmals mehrere verschiedene Tripletts die gleiche Aminosäure codieren?
  6. Wie verhalten sich Codon und Anticodon zueinander?

    1. tRNA besitzt zwei verschiedene Bindungsstellen:
      eine spezifisch für nur ein einziges Basentriplett und eine für nur eine einzige Aminosäure
    2. Die mRNA wird von 5' nach 3' abgelesen.
    3. Das Startcodon codiert die Aminosäure Methionin. Diese wird anschließend entfernt.
    4. Das Stopp-Codon beendet die Translation
    5. Degeneration des genetischen Codes
    6. Sie sind zueinander komplementär