Transkription und Translation – vom Gen zum Protein

Transkription und Translation – vom Gen zum Protein Übung

• Beschreibe den Ablauf der Translation.

  Tipps

  Zu Beginn der Translation setzen sich die Ribosom-Unterheiten an den Anfang der mRNA. Es entsteht ein funktionfähiges Ribosom.

  Die Translation wird beendet, wenn auf der mRNA ein Stoppcodon auftaucht. Wenn das passiert, fällt das Protein und die mRNA vom Ribosomen ab und es zerfällt wieder in die Untereinheiten.

  Lösung

  Die Translation kann in folgende drei Phasen unterteilt werden:

  • Initiation,
  • Elongation und
  • Termination.

  Als Initiation wird der Anfang der Translation bezeichnet. Wenn sich die passende tRNA an das Startcodon lagert, setzen sich die Ribosom-Unterheiten zusammen und die Translation beginnt. Während der Elongation findet schrittweise die Verknüpfung von Aminosäuren statt. Abhängig von dem Leseraster der mRNA lagern sich spezifische tRNAs mit Aminosäuren an und bilden eine lange Polypeptidkette. Die Termination ist erreicht, wenn das Stoppcodon im Leseraster auftaucht. Das Stoppcodon beendet die Translation und die Ribosom-Untereinheiten zerfallen wieder.

• Bewerte die Aussagen zur Translation und Transkription.

  Tipps

  Mithilfe der RNA-Polymerase wird die Basenabfolge der mRNA hergestellt.

  Lösung

  Die Transkription bezeichnet die Umschreibung der Basenabfolge von DNA in RNA. Da sich die DNA im Zellkern befindet, erfolgt die Transkription auch im Zellkern. Die RNA-Polymerase liest dabei die Basenabfolge der DNA ab und und stellt die mRNA her. Die mRNA, auch genannt Boten-RNA, gelangt durch die Kernporen ins Cytoplasma, wo die Translation stattfindet. Die Translation beginnt, wenn Ribosomen an die mRNA binden und den genetischen Code in eine Aminosäureabfolge übersetzen. Dabei spielen die tRNAs eine wichtige Rolle, denn sie vermitteln die richtige Aminosäure zum entsprechenden Basentriplett.

• Ermittle die mRNA-Sequenz aus der Gensequenz.

  Tipps

  In der RNA wird statt Thymin nur Uracil eingebaut. Daher ergeben sich die Basenpaarungen A-U und G-C.

  Lösung

  Für die Lösung dieser Aufgabe ist es wichtig, die Paarungen der Basen zu kennen. Da in der RNA statt Thymin die Base Uracil eingebaut wird, sind die Paarungen folgendermaßen:

  • Adenin - Uracil (A-U)
  • Guanin - Cytosin (G-C)

  Wenn man die Basenabfolge des codogenen Strangs der DNA durch diese Paarungen ersetzt, erhält man die Basenabfolge der mRNA.

• Ermittle die Aminosäuresequenz mithilfe der Code-Sonne.

  Tipps

  Ein Basentriplett besteht aus genau drei Nukleobasen.

  Lösung

  Mithilfe der Code-Sonne kann ermittelt werden, welches Basentriplett welche Aminosäure codiert. Einige dienen auch als Startcodon oder Stoppcodon. Nach diesem Prinzip erfolgt die Übersetzung der mRNA in die Aminosäurekette und letztendlich zum Protein. Ein Start- oder Stoppcodon bezweckt den Start und das Ende der Translation.

• Definiere die Transkription und die Translation.

  Tipps

  Die Transkription ist die Umschreibung der DNA zu mRNA. Wo befindet sich die DNA der Zelle?

  Lösung

  Die Transkription ist der Prozess der Umschreibung der DNA in eine mRNA. Mithilfe einer RNA-Polymerase wird die DNA Stück für Stück abgelesen. Da sich die DNA im Zellkern befindet, findet auch die Transkription in dem Zellkern statt. Da die für die Translation erforderlichen Organellen nicht im Zellkern vorhanden sind, kann die Proteinbiosynthese nicht dort erfolgen. Die mRNA muss also durch die Kernporen ins Cytoplasma gelangen, damit dort die Proteinbiosynthese mithilfe der Ribosomen erfolgen kann. Dabei geben die Basentripletts die Reihenfolge der tRNAs und somit den Aufbau der Aminosäurenkette an.

• Ermittle die Auswirkungen von Mutationen auf die Proteinbiosynthese.

  Tipps

  Eine Nonsense-Mutation führt zu einem Translationsabbruch.

  Lösung

  Jede einzelne Base ist für die Proteinbiosynthese bedeutend. Eine Mutation, die die Änderung einer Base auslöst, kann bereits schwerwiegende Folgen haben. Nonsense-Mutationen führen zu einem Translationsabbruch und verhindern die Synthese des vollständigen Proteins. Solche Proteine sind meist nicht funktionsfähig und führen zu schwerwiegenden Erkrankungen. Die Mukoviszidose ist eine angeborene Stoffwechselerkrankung, die unter anderem infolge einer Nonsense-Mutation entsteht.