Proteinbiosynthese

• Die Transkription ist der Prozess der Umwandlung von DNA in mRNA.
• Die mRNA besitzt kein Thymin, sondern Uracil als komplementäres Gegenstück zu Adenin, da sie als DNA-Gegenstück fungiert
• Die Transkription besteht aus drei Phasen, wobei die letzte Phase die Termination ist
• In der Termination der Transkription trifft die Polymerase auf den Terminator, eine fest definierte Basensequenz, die das Ende der Transkription signalisiert
• Nachdem die Basensequenz gelesen wird, signalisiert die Polymerase „Stopp", die DNA wird verschlossen, die Polymerase löst sich, und die einsträngige mRNA wird freigegeben
• Der genetische Code aller Lebewesen ist in verschlüsselter Form in der DNA gespeichert, und die Reihenfolge der Basen in der DNA oder mRNA bestimmt die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein
• Transkription in der Proteinbiosynthese:

  • Erster Teil der Proteinbiosynthese
  • Information der DNA wird auf die mRNA überschrieben
• Funktion der Transkription:

  • Erbinformation der DNA wird auf die mRNA umgeschrieben
  • Informationsübertragung ohne dass die DNA den Zellkern verlassen muss, dient der Stabilisation und dem Schutz vor enzymatischem Abbau
• Der Transkriptionsablauf ist in drei Phasen unterteilt:

  • Initiation
  • Elongation
  • Termination
• In der Initiation sucht die RNA-Polymerase die DNA nach bestimmten Basensequenzen ab, stoppt und bindet sich an passende Basensequenzen, die Promotor genannt werden
• Die RNA-Polymerase ist räumlich als eine Art „Blase" vorzustellen, durch die die DNA läuft, und fungiert als mobile Produktionsstätte, durch die die DNA wie ein Fließband läuft
• Die DNA besteht aus zwei antiparallelen Einzelsträngen, entweder von 5' nach 3' oder von 3' nach 5' orientiert, wobei die RNA-Polymerase die DNA nur von 3' nach 5' Richtung ablesen kann
• Die RNA-Polymerase liest die DNA nur von 3' nach 5' Richtung ab, was die Orientierung bestimmt, in welche Richtung die Transkription verläuft und welcher Strang mit welchen Informationen übersetzt wird
• Während die DNA als Ganzes durch die enzymatische „Blase" läuft, wird nur ein Strang abgelesen, der als Codogener Strang oder Matrizenstrang bezeichnet wird, während der andere Strang als „Nicht-codogener Strang" bezeichnet wird
• Die Nukleotide, die während der mRNA-Bildung benötigt werden, sind bereits im Vorfeld gebildet und in der Nähe der Polymerase angelagert, um als komplementäre Gegenstücke bereitzustehen
• Die mRNA entsteht durch die Aneinanderreihung der richtigen Basen und die Verknüpfung der „DNA-Gegenstücke", wodurch ein antiparalleler Strang erzeugt wird, der von 5' nach 3' verläuft
• Die RNA-Polymerase übernimmt eine Kontrollfunktion während der Basenpaarung und gleicht Zuordnungsfehler aus, was als eine Art „Autokorrektur" bezeichnet werden kann
• Jedes Gen besteht aus einem Abschnitt mit dem Codon für das Startsignal (AUG) und einer Reihe weiterer Codons, die jeweils einen Aminosäuretyp kodieren.
• Der DNA-Abschnitt, der den Code für ein bestimmtes Protein trägt, wird als Gene bezeichnet.
• Meiose orientiert sich am Ablauf der Mitose
• Prophase II in der Meiose:

  • Die Zwei-Chromatid-Chromosomen der Tochterzellen wandern zur Mitte der Zelle
• Meiose orientiert sich am Ablauf der Mitose
• Prophase II in der Meiose:

  • Zwei-Chromatid-Chromosomen der Tochterzellen wandern zur Mitte der Zelle
• Metaphase II in der Meiose:

  • Zwei-Chromatid-Chromosomen ordnen sich in der Äquatorialebene der Tochterzelle an
  • Spindelfasern binden an das Centromer der Chromosomen
• Telophase II in der Meiose:

  • An jedem Pol wird eine neue Kernmembran gebildet, die die Chromosomen umschließt
  • Chromosomen verlieren ihre aufgerollte Struktur
  • Cytoplasma wird auf die entstehenden Tochterzellen aufgeteilt, die Zellen werden durch Membranen vollständig getrennt
  • Es liegen vier haploide Zellen vor, welche nicht die gleichen Erbinformationen besitzen, da die Chromosomen zufällig verteilt wurden
• RNA-Prozessierung findet nur bei Eukaryoten statt und ist die Modifikation der prä-MRNA zwischen Transkription und Translation
• Die Prozessierung hat verschiedene Aufgaben:

  • Schutz vor enzymatischem Abbau
  • Regulation der Lebensdauer einer mRNA
  • Entfernen funktionsloser DNA-Abschnitte
  • Erhöhung der Proteinvielfalt
• Die RNA-Prozessierung besteht aus 4 Stufen:

  • Capping
  • Polyadenylierung (Tailing)
  • Editing: Austausch von Nukleotiden zur Erhöhung der Proteinvielfalt
  • Spleißen: Entfernen von „Introns" und Zusammenfügen von Exons
• Meiose ist der Vorgang, bei dem Geschlechtszellen gebildet werden:

  • Findet bei der Frau in den Eierstöcken und beim Mann in den Hoden statt
  • Besteht aus zwei Teilungsschritten: Meiose I und Meiose II
  • Aus einer diploiden Ausgangszelle entstehen vier haploide Geschlechtszellen
• Meiose dient einzig und allein dazu, Keimzellen (Spermien und Eizellen) herzustellen
• Warum die Natur die Meiose anstelle der Mitose für die Fortpflanzung nutzt:

  • Genetische Variabilität & Diversität sind wichtig für das Überleben einer Art
  • Ungeschlechtliche Fortpflanzung durch Mitose würde zu geringer genetischer Vielfalt führen, was das Überleben gefährden könnte
• Zellen des menschlichen Körpers haben einen diploiden Chromosomensatz (2n) mit 46 Chromosomen
• Keimzellen (Eizelle und Spermien) haben einen einfachen (=haploiden) Chromosomensatz (1n)
• Meiose ist der passende Vorgang, um den Chromosomensatz von 2n (diploid) auf 1n (haploid) zu reduzieren
• Meiose wird auch als Reifeteilung bezeichnet, da ein Heranreifen der Keimzellen (Gameten) stattfindet
• Hauptproblem bei einfacher Addition des Erbguts unterbindet die Meiose: Der Nachwuchs hätte sonst statt 46 dann 92 Chromosomen, was nicht lebensfähig wäre
• Meiose ist der Vorgang, um den Chromosomensatz von 2n (diploid) auf 1n (haploid) zu reduzieren
• Das Hauptproblem bei einer einfachen Addition des Erbguts unterbindet die Meiose, da der Nachwuchs sonst statt 46 dann 92 Chromosomen hätte, was nicht lebensfähig wäre
• Ziel 3 im Prozess der Mitose ist die Keimzellenproduktion als Voraussetzung für sexuelle Fortpflanzung
• Während die Bildung von Spermien genau nach dem erklärten Muster verläuft, teilt sich die Eizelle asymmetrisch in eine große, plasmahaltige Eizelle und eine deutlich kleinere (das so genannte Polkörperchen) in der ersten Reifeteilung