Transkription und genetischer Code

Die Transkription ist der Prozess, bei dem die genetische Information von der DNA auf RNA übertragen wird. Dabei wird eine einzelsträngige mRNA, tRNA oder rRNA anhand der DNA als Vorlage synthetisiert.

Definition: Transkription ist die Synthese von RNA anhand einer DNA-Vorlage, wodurch die genetische Information von der DNA auf die mobile RNA übertragen wird.

Der Ablauf der Transkription umfasst folgende Schritte:

1. Bindung der RNA-Polymerase an die Promotorregion der DNA
2. Entwindung der DNA
3. Synthese des RNA-Strangs in 5'-3'-Richtung
4. Ablösung der RNA und Rückwindung der DNA

Der genetische Code ist die Bauanleitung für die 20 Aminosäuren auf der mRNA. Er ist durch eine Serie von drei aufeinanderfolgenden Nukleotiden (Codons) verschlüsselt.

Highlight: Der genetische Code ist nahezu universell und gilt für fast alle Lebewesen.

Eigenschaften des genetischen Codes:

• Triplett-Code, der in 5'-3'-Richtung angegeben wird
• Mehrere Codons können für eine Aminosäure codieren (Degeneriertheit)
• Spezielle Start- und Stopp-Codons regulieren die Proteinbiosynthese

Example: Das Startcodon AUG codiert für die Aminosäure Methionin und signalisiert den Beginn der Proteinsynthese.

Die Entschlüsselung des genetischen Codes erfolgte durch Experimente mit synthetischen mRNA-Molekülen bekannter Basensequenz. Nach der Proteinbiosynthese wurden die gebildeten Aminosäuren analysiert und den entsprechenden Basentripletts zugeordnet.

Vocabulary: Translation bezeichnet die Umschreibung von Basenrestabfolgen in Proteine während der Proteinbiosynthese.

DNA-Struktur und Replikation

Die DNA (Desoxyribonukleinsäure) ist ein langes Polymer, das die genetische Information enthält und von Generation zu Generation weitergegeben wird. Sie hat eine charakteristische Doppelhelixstruktur und befindet sich im Zellkern in den Chromosomen.

Definition: DNA ist ein Doppelstrang-Molekül mit einer spiralförmigen Struktur (Doppelhelix), das die genetische Information trägt.

Der Aufbau der DNA umfasst folgende Komponenten:

• Zucker (Desoxyribose)
• Phosphatreste
• Vier Basen: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T)

Highlight: Die Basenpaarung in der DNA erfolgt spezifisch: A mit T und C mit G, verbunden durch Wasserstoffbrückenbindungen.

Die DNA-Replikation ist ein entscheidender Prozess für die Weitergabe der genetischen Information. Das Meselson-Stahl-Experiment bewies den semikonservativen Mechanismus der DNA-Replikation.

Example: Beim semikonservativen Mechanismus wird jeder Elternstrang als Vorlage für einen neuen komplementären Strang verwendet, sodass jedes neue DNA-Molekül einen alten und einen neuen Strang enthält.

Der Ablauf der DNA-Replikation umfasst mehrere Schritte:

1. Entwindung der DNA durch Topoisomerase und Helicase
2. Bildung der Replikationsgabel
3. Synthese des Leitstrangs (kontinuierlich) und des Folgestrangs (diskontinuierlich)
4. Verwendung von RNA-Primern als Startpunkte
5. Synthese durch DNA-Polymerase III
6. Entfernung der Primer und Lückenschluss durch DNA-Polymerase I
7. Verknüpfung der Okazaki-Fragmente durch DNA-Ligase

Vocabulary: Okazaki-Fragmente sind kurze DNA-Abschnitte, die während der diskontinuierlichen Synthese des Folgestrangs gebildet werden.