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Proteinbiosynthese (Transkription/Translation)

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 PROTEIBIOSYNTHESE
TRANSKRIPTION
Ziel: Die Kopie eines Gens (Abschnitt der DNA) in Form einer Ribonucleinsäure, der messenger-
RNA (mRNA).
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PROTEIBIOSYNTHESE TRANSKRIPTION Ziel: Die Kopie eines Gens (Abschnitt der DNA) in Form einer Ribonucleinsäure, der messenger- RNA (mRNA). 1. Initation Die RNA-Polymerase lagert sich an dem Promotor an, entwindet die Doppelhelix und löst ab dem Startsignal die Wasserstoffbrückenbindungen der komplementären Basen (= blasenartige Auftrennung innerhalb des Gens). An dem Matrizenstrang (3’-5’ Richtung) lagern sich komplementäre RNA-Nucleotide an, die durch die RNA-Polymerase zu einem mRNA-Strang verbunden werden. 2. Elongation: RNA-Polymerase bewegt sich von 3′ nach 5' am codogenen DNA-Strang entlang, führt jeweils die zur DNA komplementären Nucleotide heran und verknüpft sie von 5′ nach 3′ zur mRNA. Hinter der Polymerase löst sich das RNA-Molekül von der DNA und die Doppelhelix schließt sich wieder. 3. Termination Nach dem Ablesen der Terminationsequenz (Terminator = Stoppsignal) löst sich die Polymerase von der DNA und setzt dadurch die mRNA frei. Diese besitzt nur die Information des Gen und ist somit deutlich kürzer als die DNA. Die Tanskription findet bei Eukaryoten im Zellkern statt, bei Prokaryoten im Zellplasma! Prozessierung der mRNA (Reifung); nur bei Eukaryoten: - Die Introns werden herausgeschnitten, da sie nicht codierend sind (Spleißen) - Die Exons tragen in Einzelstücken die Informationen des Gens. - An dem 3¹ Ende wird ein Poly-A-Endstück angeheftet und an dem 5º Ende eine Kappe. Beide schützen die mRNA vor dem Abbau durch Enzyme, helfen beim Anheften an das Ribosom und Export...

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in Cytoplasma Die reife mRNA verlässt den Zellkern durch die Zellporen DNA-Entwindung neu hinzukommendes RNA-Nucleosid- Triphosphat Verlängerung der RNA mRNA 5' DNA-Rückwindung 3' 3' ak 1 Vorgang der Transkription O G 3 C G A 5' G RNA-Polymerase DNA-Matrizenstrang Promotor Richtung der Trans- kription PROTEIBIOSYNTHESE TRANSLATION Die transfer-RNA (tRNA): Die tRNA sorgt für den Transport von Aminosäuren aus dem Cytoplasma zu den Ribosomen. Hierbei wird jede Aminosäure von einer spezifischen tRNA transportiert. Ein tRNA-Molekül besteht aus ca. 80 Nucleotiden. Durch komplementäre Basenpaarung innerhalb des Moleküls bilden sich doppelsträngige Bereiche (L-förmige Raumstruktur). Am 3′ Ende des kurzen L-Arms befindet sich das Triplett CCA, woran sich die Aminosäure bindet. Am Ende des langen Arms befindet sich das Triplett (Anticodon), was komplementär zu dem Codon der mRNA ist. (5'-3' Richtung ablesen von Nucleinsäuren = erste Base eines Codons ist komplementär zur dritten Base des Anticodons) Beladung eines tRNA-Moleküls: - durch das Enzym tRNA-Synthetase - 20 verschiedene Aminosäuren = 20 tRNA- Synthetasen 2. Elongation Enzyme im Ribosom katalysieren die Übertragung der Aminosäuren bzw. der wachsenden Peptidkette von der tRNA in der P-Stelle auf die Aminosäure der tRNA in der A-Stelle. große ribosomale Untereinheit mit Aminosäure Durch Bewegung des Ribosoms entlang der mRNA gelangt die leere tRNA in die E-Stelle und die mit einer Peptidkette versehene tRNA beladen Start-RNA- in die P-Stelle, wo sich die Polypeptidkette bildet. An der E-Stelle verlassen die entladenen tRNAs das Ribosom. 3. Termination Gelangt ein Stop-Codon an die A-Stelle des Ribosoms, bindet sich keine tRNA, sondern ein Release-Faktor an die mRNA. Danach zerfällt das Ribosom in seine Untereinheiten und das synthetisierte Polypeptid und die abgelesene DNA werden freigesetzt. langer Arm mRNA A Anticodon 1 tRNA. A Raumstruktur; B Schema kleine ribosomale Untereinheit 3 Vorgang der Translation 1.Initation Die mRNA lagert sich an einer spezifischen Bindungsstelle in der kleinen ribosomalen Untereinheit an. Diese bewegt sich dann in Richtung 3'-Ende der mRNA, bis sie auf das Startcodon AUG trifft. Nachdem sich eine passende tRNA mit der passenden Aminosäure mit dem Anticodon 3'-UAC-5' über Wasserstoffbrücken komplementär an das Startcodon gebunden hat, lagert sich die große Untereinheit des Ribosoms an. E- P- Stelle Stelle kurzer Arm Anticodon 3UA CS Aminosäure- bindungsstelle - 5 AUG 3¹ Startcodon B A- Stelle www Met 5'-Ende 3'-Ende Anticodon 1 M M M M M M Aminosäure- bindungsstelle Val hinzutretende, mit Aminosäure beladene tRNA MMMM. Wanderungs- richtung des Ribosoms RNA-Polymerase MWW Exon- Intron- Zellkern Cytoplasma APA cap Poly-A ribosomale Untereinheiten- prä-mRNA reife mRNA DNA cap Amino- säure- (Met) tRNA (Met wachsende Polypeptid- kette (Met Pro Ser (Trp Phe P tRNA- Synthetase 3 Proteinbiosynthese bei Eukaryoten OMO Ribosom beladene tRNA DNA Trans- kription prä-mRNA Prozes- sierung reife mRNA Trans- lation Polypeptid Met Poly-A

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