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Die Codesonne ist ein Hilfsmittel, mit dem man ganz einfach eine Abfolge von Basen in eine AminosĂ€ure ĂŒbersetzen kann. Das Schema ermöglicht es, bei bekannter DNA-Sequenz auf die Zusammensetzung des auf ihrer Grundlage synthetisierten Proteins zu schlieĂen.
Wie Du sicher weiĂt, ist die Erbinformation von Lebewesen in deren DNA gespeichert. Genauer gesagt wird die AusprĂ€gung verschiedenster Merkmale eines Lebewesens (wie zum Beispiel die Farbe deiner Augen) durch bestimmte DNA-Abschnitte bestimmt. Diese DNA-Abschnitte nennt man Gene. Die Basenfolge dieses DNA-Abschnitts bildet eine Art âBauplanâ fĂŒr ein ganz bestimmtes Protein. Dieses Protein steuert dann verschiedene Reaktionen im Körper, die zu der AusprĂ€gung eines Merkmals fĂŒhren.
Der Vorgang, bei dem anhand der Basenfolge der DNA ein Protein entsteht, nennt man Proteinbiosynthese. Sie besteht aus zwei Phasen: Transkription und Translation.
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In der Transkription wird das Gen abgelesen und seine Basensequenz in sogenannte mRNA umgeschrieben.
mRNA steht fĂŒr messenger-RibonukleinsĂ€ure. Wie der Name schon sagt, ĂŒbernimmt sie in der Zelle eine Botenfunktion. Auf ihr wird die genetische Information der DNA zwischengespeichert, bevor sie in ein Protein ĂŒbersetzt wird.
Die mRNA ist auĂerdem einzelstrĂ€ngig.
In der doppelstrĂ€ngigen DNA kommen vier verschiedene Basen vor: Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) und Cytosin (C). Zu jeder dieser Basen ist eine andere komplementĂ€r. Das bedeutet, dass Basenpaare entstehen, die sich z. B. im DNA-Doppelstrang gegenĂŒberliegen und miteinander interagieren. Konkret handelt es sich immer um Adenin und Thymin, sowie Guanin und Cytosin.
Auch fĂŒr die Transkription sind die Basenpaarungen von Bedeutung. Befindet sich auf dem DNA-Abschnitt beispielsweise die Base Guanin, so wird in der mRNA nicht ebenfalls Guanin, sondern Cytosin eingebaut.
Achtung! In der mRNA befindet sich statt Thymin die Base Uracil (U). Sie entspricht dann auch der komplemantÀren Base zu Adenin.
Bei der DNA unterscheidet man zwischen dem codogenen Strang (Matrizenstrang) und dem codierenden Strang. Bei der Transkription wird der codogene Strang abgelesen, sodass die entstehende mRNA komplementÀr zu ihm ist. Am Ende entspricht die Sequenz auf der mRNA also, abgesehen vom Vorkommen von Uracil, dem codierenden Strang.
In der Translation dient die mRNA als Vorlage fĂŒr die Verkettung verschiedener AminosĂ€uren zu einem Protein. Die Eigenschaften der enthaltenen AminosĂ€uren bestimmen dann Faltung und spezifische Funktion des Proteins.
Wie genau die Abfolge von Basen den Aufbau eines Proteins bestimmt und wie Du die Codesonne benutzt, erfÀhrst Du gleich im Anschluss.
Drei aufeinanderfolgende Basen der DNA bzw. mRNA, auch Triplett oder Codon genannt, codieren fĂŒr eine AminosĂ€ure. Das bedeutet, dass eine bestimmte Abfolge von drei Basen genau einer AminosĂ€ure zuzuordnen ist. Da vier verschiedene Basen in der mRNA vorkommen (Adenin, Uracil, Guanin und Cytosin), ergeben sich somit 64 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten (43).
Neben normalen Codons, die fĂŒr eine bestimmte AminosĂ€ure im Protein codieren, gibt es noch einige Tripletts mit besonderen Funktionen.
Drei der Codons sind sogenannte Stopp-Codons.
Stopp-Codons codieren fĂŒr keine AminosĂ€ure, sondern bilden ein Signal fĂŒr das Ende der Translation.
Die Stopp-Codons sind:
Die restlichen 61 Codons codieren fĂŒr die 20 verschiedenen AminosĂ€uren. Fast jede AminosĂ€ure wird also von mehr als einem Codon codiert, der genetische Code ist degeneriert.
AuĂerdem gibt es noch das Start-Codon AUG.
Das Start-Codon markiert den Beginn der Translation und codiert fĂŒr die AminosĂ€ure Methionin.
Zwischen Start- und Stopcodon reihen sich Codons direkt aneinander, der genetische Code ist kommafrei. Das bedeutet, dass es keine Zeichen gibt, die Codons voneinander trennen. Da es auch keine Ăberlappungen zwischen Codons gibt, ist dies nicht nötig. Die Basen 1-3 codieren fĂŒr die erste AminosĂ€ure des Proteins, die Basen 4-6 fĂŒr die nĂ€chste, und so weiter.
AuĂerdem ist der genetische Code universell. Das bedeutet, dass jedes Codon bei allen Lebewesen fĂŒr die gleiche AminosĂ€ure codiert (bis auf wenige Ausnahmen). Daher ist die Codesonne, die Du spĂ€ter kennen lernst, fast universell anwendbar.
Wie genau liest man nun AminosÀuresequenzen aus der Codesonne ab? Dazu ist es hilfreich, sich wieder in Erinnerung zu rufen, dass zuvor Transkription und Translation stattgefunden haben. Hier noch einmal eine kleine Zusammenfassung von den Prozessen der Proteinbiosynthese:
In der Codesonne kannst du nun ablesen, welche Codons auf der mRNA fĂŒr welche AminosĂ€ure codieren. Genauso sind auch Start- und Stopp-Codons markiert.
Dass es sich in der Codesonne um Basen der mRNA handelt kannst du an der Base Uracil erkennen. Sie kommt nur in RNA, aber nicht in DNA vor.
Abbildung 1: Codesonne. Quelle: wikipedia.de
Die Codesonne ist von innen nach auĂen zu lesen. Da die Translation immer in 5â --> 3â-Richtung stattfindet, ist die Codesonne von innen nach auĂen ebenfalls in 5â --> 3â-Richtung dargestellt. Anhand der Codesonne kannst Du einfach ĂŒberprĂŒfen, fĂŒr welche AminosĂ€ure ein bestimmtes Codon codiert.
Wir wollen die folgende Basensequenz des codogenen Strangs der DNA in die entsprechende AminosĂ€uresequenz eines Proteins ĂŒbertragen. Dabei nehmen wir an, dass das Ablesen links beginnt.
Codogener Strang: TAC AGG TCT ATA AAC GCC ACTDer codierende Strang der DNA ist zur Basensequenz des codogenen Strangs komplementÀr.Codierender Strang: ATG TCC AGA TAT TTG CGG TGAWeil der codogene Strang abgelesen wird, entspricht die mRNA-Sequenz dem codierenden Strang, allerdings muss Thymin durch Uracil ersetzt werden.mRNA: AUG UCC AGA UAU UUG CGG UGAMithilfe der Codesonne kannst Du nun die AminosÀuresequenz ablesen:AminosÀuresequenz: Met - Ser - Arg - Tyr - Leu - Arg - Stopp
FĂŒr welche AminosĂ€uren diese AbkĂŒrzungen stehen, kannst Du der folgenden Tabelle entnehmen:
AbkĂŒrzung | AminosĂ€ure | AbkĂŒrzung | AminosĂ€ure |
Met | Methionin | Gly | |
Thr | Threonin | Phe | Phenylalanin |
Asn | Asparagin | Leu | Leucin |
Lys | Lysin | Tyr | Tyrosin |
Ser | Serin | Cys | Cystein |
Arg | Arginin | Trp | Tryptophan |
Val | Valin | Pro | Prolin |
Ala | Alanin | His | Histidin |
Asp | AsparaginsÀure | Gln | Glutamin |
Glu | GlutaminsÀure | Ile | Isoleucin |
Achte bei Aufgaben immer gut darauf, welcher DNA-Strang gegeben ist (codogener oder codierender Strang).
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