Proteinbiosynthese – Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten
Erfahre mehr über die Proteinbiosynthese, den Prozess der Proteinsynthese aus Aminosäuren, basierend auf DNA-Informationen. Vom Transkription bis zur Translation entdeckst du die Unterschiede zwischen Prokaryoten und Eukaryoten in diesem spannenden Vorgang. Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text!
- Proteinbiosynthese (Eiweißsynthese) – Definition
- Aufgaben von Proteinen – Beispiele
- Proteinbiosynthese – Ablauf
- Proteinbiosynthese bei Prokaryoten
- Proteinbiosynthese bei Eukaryoten
- Ausblick – das lernst du nach Proteinbiosynthese – Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten
- Proteinbiosynthese – Zusammenfassung
- Häufig gestellte Fragen zum Thema Proteinbiosynthese
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Wie ist die DNA aufgebaut?
Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein
DNA – Verpackung und Chromatin
Was ist DNA?
Entdeckung der DNA – Watson und Crick
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Proteinbiosynthese – Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten
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Wie ist die DNA aufgebaut?
Proteinbiosynthese – Vergleich von Prokaryoten und Eukaryoten Übung
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Zeige die Unterschiede von Pro- und Eukaryoten bei der Proteinbiosythese auf.
TippsSpleißen verkürzt einen langen RNA-Strang.
LösungProkaryoten besitzen keinen Zellkern. Ihre kurzen RNA-Stränge liegen frei im Cytoplasma und sind den Ribosomen frei zugänglich. Oft sammeln sich mehrere Ribosomen an einer Stelle der RNA, diese Kette an Ribosomen nennt man Polysom. Eukaryoten müssen ihre RNA noch von nicht codierenden Introns befreien. Zudem verlängern sie die RNA durch einen Poly-A-Schwanz. Erst dann ist aus der prä-mRNA eine reife mRNA geworden.
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Beschreibe den Vorgang der Transkription bei Pro- und Eukaryoten.
TippsDas Ablesen der DNA und das anschließende Umschreiben in RNA findet bei Eukaryoten im Zellkern statt.
Die Transkription findet bei beiden Zelltypen im Cytoplasma statt.
LösungDas Wort Transkription kommt aus dem Lateinischen und bedeutet überschreiben. Bei diesem Vorgang wird DNA in mRNA überschrieben.
Als Startpunkt der Transkription dient der Promotor, eine spezifische Sequenz der DNA. An den Promotor lagert sich die RNA-Polymerase an. Dieses Enzym überschreibt die DNA in mRNA. Die RNA-Polymerase liest den codogenen Strang immer in Richtung 3' nach 5' ab und bildet somit den komplementären Strang von 5' nach 3'.
In die mRNA wird an Stelle der Base Thymin die Base Uracil eingebaut. Bei den Eukaryoten ist die mRNA länger als bei den Prokaryoten. Man nennt sie auch prä-mRNA. Das liegt daran, dass sie noch Introns enthält, die beim Spleißen herausgeschnitten werden können.
Außerdem besitzt die mRNA der Eukaryoten am 5'-Ende eine sogenannte Kappe und am 3'-Ende einen Poly(A)-Schwanz. Beides dient unter anderem dem Schutz der mRNA vor ihrem Abbau.
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Skizziere die Proteinbiosynthese.
TippsProteine bestehen aus Aminosäuren.
Die Transkription findet bei Eukaryoten nicht im Cytoplasma statt.
LösungDie Proteinbiosynthese beginnt mit der Transkription. Bei Eukaryoten findet diese im Zellkern statt. Hier wird die DNA abgelesen und eine Prä-mRNA gebildet. In der Abbildung nicht zu sehen ist die Modifizierung der Prä-mRNA im Zellkern. Die reife mRNA verlässt den Zellkern und bindet an Ribosomen im Cytoplasma oder im rauen endoplasmatischen Retikulum. Hier findet die Translation statt. Ein Ribosom nutzt die mRNA als Vorlage, um verschiedene Aminosäuren zu einer Kettenstruktur zusammenzubringen. Diese Kette faltet sich letztlich zu einem Protein.
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Erkläre die Notwendigkeit der Modifizierung der Prä-mRNA.
TippsDer Prozess beginnt mit dem Ablesen der DNA und dem Bilden einer RNA.
Vor dem Spleißen sind ein paar Modifizierungen zum Schutz der mRNA notwendig.
LösungDie Prozessierung ist notwendig, da die mRNA der Eukaryoten durch das Cytoplasma zu den Ribosomen gelangen muss. Dort befinden sich jedoch auch Enzyme, die RNA-Moleküle abbauen.
Die mRNA muss also lange genug funktionsfähig bleiben, um die Translation zu durchlaufen. Am 5´-Ende ist dafür eine Cap-Struktur angefügt, die den enzymatischen Abbau blockiert. Wäre dies auch am 3`-Ende der Fall, würde die mRNA ewig im Cytoplasma bleiben und die Zelle würde irgendwann immer mehr mRNA anhäufen und diese ablesen.
Dieses Dilemma der Überproduktion wird durch einen Poly(A)-Schwanz gelöst. Dieser wird von Enzymen abgebaut. Aber erst wenn dieser komplett abgebaut ist, können die Enzyme auch die RNA abbauen. Durch die enorme Länge des Poly(A)-Schwanzes wird gewährleistet, dass die mRNA lange genug funktionsfähig bleibt.
Zudem findet noch im Zellkern das Spleißen der mRNA statt. Hierbei werden funktionslose Abschnitte entfernt und die mRNA passgenau zugeschnitten, sodass das gewünschte Protein in der Translation entsteht.
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Schildere die Aufgaben von Proteinen.
TippsIm Namen der Beispiele verstecken sich oft schon die Funktionen.
Hormone sind wichtige Informationsübermittler, die von speziellen Zellen produziert und in den Körperkreislauf abgegeben werden.
LösungProteine nehmen im Körper vielerlei Funktionen ein. Sie steuern sowohl Stoffwechsel als auch die Kommunikation zwischen den Zellen. Außerdem sind sie wichtiger Bestandteil des Immunsystems und bauen Körpersubstanzen wie Muskeln und Haare auf. Sie sind ein wichtiger Bestandteil unserer Zellmembranen. Als Membranproteine übernehmen sie wichtige Funktionen, wie den Transport von Ionen oder die Übertragung von Signalen.
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Erläutere Belege für die Endosymbiontentheorie anhand der Proteinbiosynthese der Mitochondrien.
TippsBakterien sind Prokaryoten.
Überlege, welche Belege wirklich auf die Proteinbiosynthese der Prokaryoten zurückzuführen sind. Welche Merkmale hast du kennengelernt?
Ähnliche Proteine können nicht auf die Proteinbiosynthese zurückgeführt werden.
Bei Prokaryoten ist die Proteinbiosynthese nicht in Transkription und Translation unterteilt.
Bei Prokaryoten findet kein Spleißen statt und die mRNA ist kurz.
LösungFür die Endosymbiontentheorie gibt es bereits viele Hinweise. Vor allem aber die Proteinbiosynthese zeigt die Ähnlichkeit zu den Prokaryoten.
Diese ist zunächst wie auch bei Eukaryoten in Transkription und Translation unterteilt. Wie bei Bakterien besitzen Mitochondrien aber keinen Zellkern und ihre DNA liegt frei im Plasma. Translation und Transkription sind also nicht räumlich getrennt.
Zudem gibt es keine Prä-mRNA. Die kurze mRNA wird nicht durch das Capping oder das Spleißen verändert. Die für die Translation benötigten Ribosomen ähneln auch denen der Bakterien, was ein deutlicher Hinweis auf deren Abstammung ist.
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