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Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein

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Dicty
Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Beschreibung Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein

Dieses Video gibt einen ersten kurzen Einblick in die Synthese von Proteinen. Das Prinzip der einzelnen Abschnitte Transkription und Translation wird erklärt. Zu Beginn des Videos wird erklärt, was die Proteinbiosynthese ist. Der Prozess der Proteinbiosynthese wird anhand eines Alltagsbeispiels erklärt. Gleichzeitig erhältst du eine Eselsbrücke dafür, wie du dir die wichtigsten Prozesse merken kannst. Dabei werden die DNA und die RNA sowie die RNA-Polymerase zueinander in Beziehung gesetzt. Des Weiteren werden die Basen Guanin, Cytosin, Adenin und Thymin angesprochen.

Transkript Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein

Im Video Proteine-Einführung habt ihr gelernt, dass Proteine aus einer Kette von Aminosäuren bestehen und das die Abfolge der Aminosäuren im genetischen Code verschlüsselt ist. Den Aufbau eines Proteins auf Grundlage des genetischen Codes in Zellen nennt man Proteinbiosynthese. Proteine werden in allen lebenden Zellen gebildet. Die Bauanleitung der Proteine liegt im Zellkern, gespeichert auf der DNA, unserem Erbgut. Wenn die DNA also eine sehr dicke Bauanleitung im Zellkern ist und ich zum Beispiel einen Kuchen backen will und das Rezept brauche, dann nehme ich nicht das gute, dicke Buch mit in die Küche, sondern ich schreibe mir einfach die eine Seite ab, die ich brauche, und nehme diese mit. Dann macht es auch nichts, wenn die abgeschriebene Seite später kaputt geht. Das Buch mit der Bauanleitung ist ja immer noch da. Diese Abschrift eines Rezepts, oder besser gesagt Gens, ist die RNA. Bei der Proteinbiosynthese wird dieses Abschreiben Transkription genannt und geschieht mithilfe der RNA-Polymerase.

Unterschied RNA und DNA

Die RNA-Polymerase funktioniert fast genauso wie die DNA-Polymerase, die ihr schon aus anderen Videos kennt. Genau wie beim Abschreiben oder Kopieren einer Buchseite, sieht die RNA nicht genau so aus wie das Original, die DNA. Ihr wisst schon, dass die DNA aus vier Nukleotiden mit den Basen Guanin, Cytosin, Adenin und Thymin besteht. In der Abschrift des Gens, der RNA, wird Thymin durch Urazil ersetzt. Der Zucker im Rückgrat der DNA ist Desoxyribose, bei der RNA ist es Ribose. Die RNA ist nicht doppelsträngig, so wie die DNA, sondern nur einsträngig. An der RNA werden an der Zelle noch weitere Veränderungen vorgenommen, doch dazu mehr in einem anderen Video.

Die RNA

Die RNA wird also im Zellkern abgeschrieben. Die nötige Maschinerie zur Übersetzung dieses Rezepts in ein fertiges Protein befindet sich aber nicht dort, sondern im Cytosol der Zelle. Die RNA dient also auch der Übermittlung der Informationen vom Zellkern in das Cytosol. Deshalb wird diese RNA auch Messenger-RNA genannt. Messenger ist Englisch und heißt auch Bote oder Kurier. Es gibt noch andere Arten von RNA, davon später mehr. Die Information für das fertige Protein ist jetzt noch in der Abfolge der Basen der m-RNA codiert und muss in Aminosäuren übersetzt werden. Je drei aufeinanderfolgende Basen codieren eine Aminosäure und werden als Codon bezeichnet. Die Übersetzung der Basensequenz der m-RNA in die Aminosäuresequenz des Proteins wird Translation genannt.

Die Übersetzung des genetischen Codes in Aminosäuren übernimmt in der Zelle das Ribosom. Um die Abfolge der Basen der m-RNA in eine Abfolge von Aminosäuren zu übertragen, werden noch so etwas wie Adapter benötigt. In der Zelle sind das die t-RNA Moleküle, die auf einer Seite die Basen tragen, mit der sie an die m-RNA andocken, wenn die Basenfolge stimmt. Am anderen Ende sitzen Aminosäuren, die mithilfe des Ribosoms zu einer Kette verknüpft werden. Das t bei t-RNA steht für Transfer und bedeutet so viel wie übermitteln. Die Kette von Aminosäuren faltet sich später allein oder mithilfe anderer Proteine zum funktionstüchtigen Protein.

Zusammenfassung Proteinbiosynthese

Schaut euch dazu vielleicht noch mal die Begriffe Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur an. In den letzten Bildern dieses Videos seht ihr noch mal eine kurze Zusammenfassung der Proteinbiosynthese. Bakterien, beziehungsweise Prokaryoten, besitzen keinen Zellkern. Deshalb finden hier die beiden Schritte Transkription und Translation nicht räumlich getrennt statt und die Translation kann schon beginnen, bevor die Transkription beendet ist.

Ihr habt jetzt gesehen, wie im Prinzip Proteine in der Zelle hergestellt werden. In Wirklichkeit sind die einzelnen Schritte natürlich viel komplizierter, denn die Proteinproduktion muss sehr genau kontrolliert werden. Ihr könnt euch sicher vorstellen, dass in einer Muskelzelle andere Proteine benötigt werden als in einer Zelle in eurem Verdauungstrakt oder dass in einem Embryo andere Proteine benötigt werden als in einem erwachsenen Menschen oder in einer Pflanze tagsüber andere Proteine als nachts. Um die Art und Menge der produzierten Proteine zu regulieren, gibt es viele verschiedene Regulationsmechanismen, die im Grunde an jeder Stelle des Syntheseprozesses wirken können.

In den nächsten Videos werde ich genauer auf die einzelnen Schritte der Proteinbiosynthese eingehen. Wenn ihr spezielle Fragen habt, schreibt einfach einen Kommentar. Tschüss und danke fürs Zuschauen.

36 Kommentare

36 Kommentare
  1. Hallo F Roenick,
    da hast du völlig recht! Vielen Dank für den Hinweis! Der Fehler wurde umgehend korrigiert.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor etwa einem Jahr
  2. Bei der Aufgabe 4 in der Translation stimmt der Satz: " Die RNA-Polymerase wandert vom 3'- zum 5'-Ende weiter und synthetisiert durch Anlagerung freier Ribonukloetide einen komplementären Strang." prizipiell schon, aber der gehört in die TranSKRIPTION und NICHT in die TransLATION rein.

    Von F Roenick, vor etwa einem Jahr
  3. Hallo Antoniastaab0,
    ja, die RNA-Polymerase wandert wie die DNA-Polymerase bei der Replikation von 3' nach 5' und synthetisiert daher einen RNA-Strang von 5' nach 3'. Die Information der entstehenden mRNA wird bei der Translation in 5'→3'-Richtung abgelesen, also in der gleichen Richtung, in der die RNA transkribiert wurde.
    Falls du noch weitere Fragen hast, helfen dir gerne unsere Lehrerinnen und Lehrer des Hausaufgabenchats weiter. Der Chat ist von Montag bis Freitag von 17 bis 19 Uhr für dich da.
    Beste Grüße aus der Redaktion

    Von Tatjana Elbing, vor mehr als einem Jahr
  4. Schöne Erklärung, aber können Sie mir nochmal erläutern, in welche Richtungen Transkription und Transloation sind ? Da bei der Replikation ja der Leitstrang kontinuierlich in 5'-3' Richtung synthetisiert wurde. Ist das bei der Transkription ebenso ? Lg

    Von Antoniastaab0, vor mehr als einem Jahr
  5. Ich check immer noch nichts!

    Von Deleted User 247835, vor etwa 4 Jahren
Mehr Kommentare

Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe wesentliche Unterschiede im Aufbau zwischen DNA und RNA.

    Tipps

    Bei der DNA bindet Adenin an Thymin.

    Die Abkürzung DNA steht für Desoxyribonukleinsäure.

    Lösung

    Anders als die DNA ist die RNA einzelsträngig. Die Base Thymin wird durch Uracil ersetzt. Bei der RNA bildet Ribose den Zucker.

    Bei der DNA finden wir die Base Thymin anstelle der Base Uracil in der RNA. Jedes Nucleotid der DNA besteht aus einem Phosphatanteil, Desoxyribose und Base.

  • Beschreibe die Proteinbiosynthese.

    Tipps

    Bei Prokaryoten findet die Proteinbiosynthese nicht räumlich getrennt statt.

    Die beiden Kästchen unterhalb des Bildes, die auf nicht deuten, beschreiben die jeweiligen Prozesse die darüber ablaufen.

    Lösung

    Die DNA liegt bei Eukaryonten im Zellkern vor. Bei der Proteinbiosynthese erfolgt die Umsetzung der genetischen Informationen in Proteine in zwei Phasen: der Transkription und der Translation.

    Bei der Transkription wird die Basenfrequenz der DNA in die der mRNA (= Boten-RNA) übertragen. Für den nächsten Schritt gelangt die mRNA aus dem Zellkern in das Cytoplasma.

    Bei der Translation erfolgt die Übersetzung der mRNA in die Aminosäurenfrequenz. Diese Translation erfolgt im Cytoplasma am Ribosom.

  • Benenne die passende Aminosäure.

    Tipps

    Die Code-Sonne wird von innen nach außen abgelesen.

    Lösung

    Die Code-Sonne ist eine schematische Darstellung des genetischen Codes. Sie dient dazu, die Basentripletts in passende Aminosäuren zu übersetzen, so wie es in der Translation geschieht.

    Die Code-Sonne liest man von innen nach außen ab.

    Machen wir ein Beispiel gemeinsam.

    Das Basentriplett AUG wird in die Aminosäure Methionin übersetzt. Du schaust zuerst im inneren Kreis auf das A (Adenin), dann das U (Uracil) und schließlich G (Guanin), so kommst du zu der passenden Aminosäure Met (Methionin).

  • Erkläre detailliert den Ablauf der Proteinbiosynthese.

    Tipps

    Die DNA-Matrize wird als codogener Strang bezeichnet.

    Ein Basentriplett besteht aus drei Basen und wird auch als Codon bezeichnet.

    Lösung

    Die Übertragung der genetischen Informationen zu einem Protein erfolgt in den Schritten Transkription und Translation.

    Bei der Transkription werden die DNA, freie Ribonukloetide und die RNA-Polymerase benötigt. Hierbei wird die Basenfrequenz der DNA in die der mRNA übertragen.

    Bei der Translation werden die mRNA, Aminosäuren und Ribosome benötigt. Hierbei wird die mRNA in die Aminosäurefrequenz der Proteine übersetzt.

  • Bewerte die Aussagen zu Proteinen.

    Tipps

    Eine Muskelzelle benötigt andere Proteine als eine Zelle des Verdauungstraktes.

    Prokaryonten besitzen keinen Zellkern.

    Lösung

    Proteine bestehen aus einer Kette von Aminosäuren, ihre Abfolge ist im genetischen Code verschlüsselt. Diesen Aufbau des genetischen Codes nennt man Proteinbiosynthese. Proteine werden in allen lebenden Zellen gebildet, wobei in zum Beispiel einer Muskelzelle andere Proteine gebildet werden als in einer Zelle des Verdauungstraktes.

    Die Bauanleitung der Proteine befindet sich im Zellkern. Bei Prokaryoten, also Organismen, denen der Zellkern fehlt, findet die Proteinbiosynthese nicht räumlich getrennt statt.

  • Berechne den Anteil der Basen eines DNA-Abschnitts.

    Tipps

    Der Anteil komplementärer Basen kommt in einem 1:1-Verhältnis vor.

    Der Gesamtanteil der Cytosin-Guanin-Nukleotide ist 56%.

    Lösung

    Wenn es 28% Cytosin-Nukleotide in einem Basenabschnitt gibt, so gibt es auch 28% Guanin-Nukleotide. Das Verhältnis ist 1:1. Das bedeutet, es liegen 56% Cytosin-Guanin-Nukleotide vor.

    Die Adenin-Thymin-Nukleotide haben zusammen einen Anteil von 44%. Da auch hier das Verhältnis 1:1 ist, liegen 22% Adenin und 22% Thymin Nukleotide vor.

    Uracil kommt in einem DNA Abschnitt nicht vor, nur in der RNA.

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