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Genetischer Code – Eigenschaften und Bedeutung

Genetischer Code – Biologie: Der genetische Code bestimmt, wie die DNA in Proteine umgewandelt wird. Erfahre, wie Transkription und Translation funktionieren und warum mehrere Codons für eine bestimmte Aminosäure stehen. Interessiert? Das und mehr erfährst du im folgenden Text!

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Bio-Team
Genetischer Code – Eigenschaften und Bedeutung
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Genetischer Code – Eigenschaften und Bedeutung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Genetischer Code – Eigenschaften und Bedeutung kannst du es wiederholen und üben.
  • Gib an, für welche Aminosäure das gegebene Triplett codiert.

    Tipps

    Die drei Buchstaben am äußeren Rand der Code-Sonne sind Abkürzungen der Aminosäuren.

    Beginne in der Mitte der Code-Sonne und lese von innen nach außen den Triplettcode ab.

    Lösung

    Bei der Übersetzung eines Tripletts (auch: Codon) der mRNA in eine Aminosäure wird die Code-Sonne zu Hilfe genommen. Der Prozess des Ablesens beginnt in der Mitte der Sonne, man sucht dort zunächst den ersten Buchstaben des Tripletts. Anschließend sucht man im zweiten Kreis (=mittlerer Kreis) der Code-Sonne den zweiten Buchstaben des Tripletts und schließlich im äußeren Kreis den letzten Buchstaben. Es lässt sich nun erkennen, für welche Aminosäure das Triplett codiert. Die Aminosäuren sind am äußeren Rand der Code-Sonne allerdings mit ihren Abkürzungen dargestellt. Kennt man die Abkürzungen der Aminosäuren nicht auswendig, so müssen diese Abkürzungen noch nachgeschlagen werden.

  • Ordne den Eigenschaften des genetischen Codes ihre entsprechende Übersetzung zu.

    Tipps

    Versuche, dir über die Wortbedeutung zu erschließen, welche Erklärung des Begriffes korrekt ist.

    Ein Komma verursacht einen Zwischenraum oder eine Lücke.

    Wäre der genetische Code überlappend, könnte dieselbe Base in mehreren Tripletts vorkommen.

    Lösung

    Der genetische Code dient der Übersetzung der genetischen Information in ein Protein. Er ist universell, kommt also bei allen Lebewesen vor. Außerdem ist der genetische Code nicht eindeutig, man kann anhand einer Aminosäuresequenz nicht eindeutig die zugehörigen DNA-Tripletts bestimmen. Der genetische Code ist degeneriert: Unterschiedliche Tripletts können für die gleiche Aminosäure codieren. Zudem ist der genetische Code kommafrei und nicht überlappend. Das bedeutet, dass die Tripletts lückenlos aneinander anschließen und dass eine Base immer nur Bestandteil von einem Triplett ist.

  • Übersetze den codogenen Strang der DNA in die entsprechende Aminosäuresequenz.

    Tipps

    Der codogene Strang der DNA ist der Strang, der für die Transkription genutzt wird.

    Die m-RNA enthält anstatt der Base Thymin die Base Uracil.

    Der übersetzte RNA-Strang lautet: UGU UUU GAC UCC CGA AGA UAA.

    Die RNA-Sequenz wird nun mithilfe der Code-Sonne in die Aminosäuren übersetzt.

    Beginne mit dem Ablesen der Tripletts in der Mitte der Code-Sonne.

    Lösung

    Gegeben ist der codogene Strang der DNA. Der Strang wird zunächst transkribiert. Entsprechend der komplementären Basenpaarung (Thymin paart sich mit Adenin, Guanin paart sich mit Cytosin) würde folgender Strang entstehen:

    • TGT TTT GAC TCC CGA AGA TAA.
    Da aber in der mRNA nicht die Base Thymin vorkommt, sondern stattdessen die Base Uracil (Adenin paart sich dann entsprechend mit Uracil), muss jedes Thymin im mRNA-Strang durch ein Uracil ersetzt werden. Wir erhalten den mRNA-Strang:

    • UGU UUU GAC UCC CGA AGA UAA.
    Dieser Strang kann nun mithilfe der Code-Sonne in die Aminosäuresequenz übersetzt werden. Es ergibt sich die Sequenz:

    Cys-Phe-Asp-Ser-Arg-Arg (Stop).

  • Beurteile, welche Änderung sich in der Aminosäuresequenz ergibt.

    Tipps

    Es entsteht ein neuer codogener Strang.

    Überlege, wie du diesen Strang ablesen würdest.

    Übersetze die Tripletts in die entsprechende Aminosäuresequenz.

    Der codogene Strang wird zunächst transkribiert.

    Lösung

    Die Insertion einer zusätzlichen Base wird auch als Baseneinschubmutation bezeichnet. Durch den Einbau dieser zusätzlichen Base kommt es zu einer verschobenen Leserichtung. Das erste Triplett heißt nun nicht mehr ACA, sondern TAC. Dadurch ergibt sich auch eine veränderte Aminosäuresequenz. In dem hier gezeigten Beispiel kommt es dazu, dass das dritte Triplett ein Stopcodon (UGA) darstellt. Die Proteinbiosynthese wird also zu einem vorzeitigen Abbruch kommen.

  • Nenne Eigenschaften des genetischen Codes.

    Tipps

    Wozu dient die Code-Sonne?

    Was wird durch den genetischen Code übersetzt?

    GCU verschlüsselt die Aminosäure Alanin.

    Prolin kann durch vier verschiedene Tripletts verschlüsselt werden.

    Lösung

    Der genetische Code regelt die Übersetzung der genetischen Information in Proteine. Proteine werden in unserem Körper jeden Tag zahlreich benötigt. So werden sie z. B. als Enzyme benötigt, die viele Reaktionen in unserem Körper beschleunigen. Durch die Code-Sonne kann leicht abgelesen werden, welches Basentriplett für welche Aminosäure codiert. Dabei codieren mehrere Tripletts für eine Aminosäure, dies nennt man degenerativ. Da diese Form der Übersetzung bei allen Lebewesen vorkommt, nennt man den genetischen Code auch universell.

  • Überlege, warum die DNA-Sequenz nur die Primärstruktur der Proteine vorgibt.

    Tipps

    Wodurch kommt die Tertiärstruktur der Proteine zustande?

    Die Sekundärstruktur eines Proteins wird durch Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt.

    Die Ausbildung einer Sekundär- oder Tertiärstruktur wird häufig Faltung genannt. Aber was wird dabei eigentlich gefaltet? Die einzelnen Aminosäuren oder gleich das ganze Protein?

    Lösung

    In der Aminosäuresequenz, also in der Primärstruktur, ist bereits alles angelegt, was das Protein benötigt, um eine Sekundär- und schließlich eine Tertiärstruktur auszubilden.

    Die Primärstruktur bedingt also die Tertiärstruktur.Wasserstoffbrückenbindungen bewirken die Verankerung der Sekundärstruktur eines Proteins. Aminosäurereste ermöglichen die Bindungen, die die Tertiärstruktur stabilisieren.