Transkription und Translation: Der Weg vom Gen zum Protein
Die Proteinbiosynthese ist ein fundamentaler Prozess in allen lebenden Zellen, der die Umsetzung genetischer Information in funktionelle Proteine ermöglicht. Dieser komplexe Vorgang lässt sich in mehrere Hauptschritte unterteilen: Transkription, RNA-Prozessierung (bei Eukaryoten) und Translation.
Transkription: Von DNA zu RNA
Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information von der DNA in mRNA umgeschrieben wird. Dieser Prozess findet sowohl bei Prokaryoten als auch bei Eukaryoten statt, jedoch mit einigen Unterschieden:
- Bei Prokaryoten erfolgt die Transkription im Cytoplasma während der Interphase.
- Bei Eukaryoten findet die Transkription im Zellkern statt.
Der Transkription Ablauf lässt sich in drei Phasen unterteilen:
- Initiation: Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor der DNA.
- Elongation: Die mRNA wird entlang des codogenen DNA-Strangs synthetisiert.
- Termination: Die Transkription endet am Terminator, und die mRNA löst sich von der DNA.
Highlight: Die Syntheserichtung der mRNA verläuft immer von 5' zu 3'.
Vocabulary: Der Promotor ist eine Basensequenz mit vielen Thymin- und Adenin-Basen, die den Startpunkt der Transkription markiert.
Example: Die mRNA ist eine Kopie des nicht-codogenen DNA-Strangs. Wenn der DNA-Strang die Sequenz ATGC hat, lautet die entsprechende mRNA-Sequenz UACG.
RNA-Prozessierung: Reifung der mRNA
Die RNA-Prozessierung ist ein wichtiger Schritt bei Eukaryoten, der nach der Transkription stattfindet. Dieser Prozess umfasst mehrere Modifikationen der prä-mRNA:
- Anfügen einer 5'-Kappe aus Guanin-Resten
- Hinzufügen eines Poly-A-Schwanzes am 3'-Ende
- Spleißen: Entfernung von Introns und Verbindung der Exons
Definition: Introns sind nicht-codierende Abschnitte der prä-mRNA, die während des Spleißens entfernt werden. Exons sind codierende Abschnitte, die in der reifen mRNA verbleiben.
Highlight: Durch alternatives Spleißen können aus einer prä-mRNA verschiedene reife mRNA-Moleküle entstehen, was die Proteinvielfalt erhöht.
Nach der Prozessierung wird die reife mRNA durch die Kernporen ins Cytoplasma transportiert, wo die Translation stattfindet.
Translation: Von RNA zum Protein
Die Translation ist der letzte Schritt der Proteinbiosynthese, bei dem die genetische Information der mRNA in eine Aminosäuresequenz übersetzt wird. Dieser Prozess findet im Cytoplasma statt und lässt sich in drei Phasen unterteilen:
- Initiation: Das Ribosom bindet an die mRNA und sucht das Startcodon (AUG).
- Elongation: Aminosäuren werden entsprechend dem genetischen Code aneinandergereiht.
- Termination: Die Translation endet beim Erreichen eines Stoppcodons.
Vocabulary: Die Codesonne ist ein Hilfsmittel zum Ablesen des genetischen Codes. Sie zeigt, welche mRNA-Tripletts für welche Aminosäuren codieren.
Example: Das Codon AUG codiert für die Aminosäure Methionin und dient gleichzeitig als Startcodon.
Die entstehende Polypeptidkette faltet sich anschließend in ihre funktionelle Proteinstruktur.
Highlight: An einer mRNA können mehrere Ribosomen gleichzeitig translatieren, was als Polysom bezeichnet wird und die Effizienz der Proteinproduktion erhöht.
Die Proteinbiosynthese ist ein hochkomplexer und präzise regulierter Prozess, der die Grundlage für die Vielfalt und Funktionalität aller Lebewesen bildet. Das Verständnis dieses Vorgangs ist entscheidend für viele Bereiche der Biologie und Medizin, von der Grundlagenforschung bis hin zur Entwicklung neuer Therapien.
