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Codesonne

Codesonne

Abfolgen von Basen in DNA und mRNA lassen sich in Aminosäuren übersetzen. Aber wie soll man dabei den Überblick behalten? Keine Sorge, dafür gibt es die Codesonne!

Codesonne – Definition

Was ist diese Codesonne?

Die Codesonne ist ein Hilfsmittel, mit dem man ganz einfach eine Abfolge von Basen in eine Aminosäure übersetzen kann. Das Schema ermöglicht es, bei bekannter DNA-Sequenz auf die Zusammensetzung des auf ihrer Grundlage synthetisierten Proteins zu schließen.

Codesonne – DNA

Wie Du sicher weißt, ist die Erbinformation von Lebewesen in deren DNA gespeichert. Genauer gesagt wird die Ausprägung 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 „Bauplan“ für ein ganz bestimmtes Protein. Dieses Protein steuert dann verschiedene Reaktionen im Körper, die zu der Ausprägung eines Merkmals führen.

Der Vorgang, bei dem anhand der Basenfolge der DNA ein Protein entsteht, nennt man Proteinbiosynthese. Sie besteht aus zwei Phasen: Transkription und Translation.

Du würdest gern dein Wissen zur Proteinbiosynthese auffrischen? Dann schau doch bei Artikeln zum Thema vorbei!

Transkription

In der Transkription wird das Gen abgelesen und seine Basensequenz in sogenannte mRNA umgeschrieben.

mRNA steht für messenger-Ribonukleinsäure. Wie der Name schon sagt, übernimmt sie in der Zelle eine Botenfunktion. Auf ihr wird die genetische Information der DNA zwischengespeichert, bevor sie in ein Protein übersetzt wird.

Die mRNA ist außerdem einzelsträngig.

In der doppelsträngigen DNA kommen vier verschiedene Basen vor: Adenin (A), Guanin (G), Thymin (T) und Cytosin (C). Zu jeder dieser Basen ist eine andere komplementär. Das bedeutet, dass Basenpaare entstehen, die sich z. B. im DNA-Doppelstrang gegenüberliegen und miteinander interagieren. Konkret handelt es sich immer um Adenin und Thymin, sowie Guanin und Cytosin.

Auch für 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 komplemantären 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 komplementär zu ihm ist. Am Ende entspricht die Sequenz auf der mRNA also, abgesehen vom Vorkommen von Uracil, dem codierenden Strang.

Translation

In der Translation dient die mRNA als Vorlage für die Verkettung verschiedener Aminosäuren zu einem Protein. Die Eigenschaften der enthaltenen Aminosäuren 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, erfährst Du gleich im Anschluss.

Codesonne – mRNA

Drei aufeinanderfolgende Basen der DNA bzw. mRNA, auch Triplett oder Codon genannt, codieren für eine Aminosäure. Das bedeutet, dass eine bestimmte Abfolge von drei Basen genau einer Aminosäure 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 für eine bestimmte Aminosäure im Protein codieren, gibt es noch einige Tripletts mit besonderen Funktionen.

Stopp-Codons

Drei der Codons sind sogenannte Stopp-Codons.

Stopp-Codons codieren für keine Aminosäure, sondern bilden ein Signal für das Ende der Translation.

Die Stopp-Codons sind:

  • UGA
  • UAA
  • UAG

Die restlichen 61 Codons codieren für die 20 verschiedenen Aminosäuren. Fast jede Aminosäure wird also von mehr als einem Codon codiert, der genetische Code ist degeneriert.

Start-Codon

Außerdem gibt es noch das Start-Codon AUG.

Das Start-Codon markiert den Beginn der Translation und codiert für die Aminosäure 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 Überlappungen zwischen Codons gibt, ist dies nicht nötig. Die Basen 1-3 codieren für die erste Aminosäure des Proteins, die Basen 4-6 für die nächste, und so weiter.

Außerdem ist der genetische Code universell. Das bedeutet, dass jedes Codon bei allen Lebewesen für die gleiche Aminosäure codiert (bis auf wenige Ausnahmen). Daher ist die Codesonne, die Du später kennenlernst, fast universell anwendbar.

Codesonne – lesen

Wie genau liest man nun Aminosäuresequenzen 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:

  1. Transkription: Der DNA-Abschnitt (Gen), konkret der codogene Strang, wird abgelesen. Die jeweils komplementären Basen werden zu mRNA zusammengefügt. Die Basensequenz der mRNA entspricht dem codierenden Strang.
  2. Translation: Auch die mRNA wird abgelesen. Sie besteht aus Codons mit je drei Basen. Jedes Basentriplett (bis auf die Stopp-Codons) entspricht einer Aminosäure.

In der Codesonne kannst Du nun ablesen, welche Codons auf der mRNA für welche Aminosäure 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.

Codesonne StudySmarterAbbildung 1: Codesonne. Quelle: wikipedia.de

Die Codesonne ist von innen nach außen zu lesen. Da die Translation immer in 5‘ --> 3‘-Richtung stattfindet, ist die Codesonne von innen nach außen ebenfalls in 5‘ --> 3‘-Richtung dargestellt. Anhand der Codesonne kannst Du einfach überprüfen, für welche Aminosäure ein bestimmtes Codon codiert.

Codesonne – Beispiel

Veranschaulichen lässt sich dies anhand eines Beispiels:

Wir wollen die folgende Basensequenz des codogenen Strangs der DNA in die entsprechende Aminosäuresequenz eines Proteins übertragen. 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 komplementär.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 Aminosäuresequenz ablesen:Aminosäuresequenz: Met - Ser - Arg - Tyr - Leu - Arg - Stopp

Codesonne – Aminosäuren

Für welche Aminosäuren die Abkürzungen in der Codesonne stehen, kannst Du der folgenden Tabelle entnehmen:

Abkürzung

Aminosäure

Abkürzung

Aminosäure

Met

Methionin

Gly

Glycin

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

Asparaginsäure

Gln

Glutamin

Glu

Glutaminsäure

Ile

Isoleucin

Achte bei Aufgaben immer gut darauf, welcher DNA-Strang gegeben ist (codogener oder codierender Strang).

Codesonne – Das Wichtigste

  • Codesonne Definition: Die Codesonne ist ein Hilfsmittel, mit dem man ganz einfach eine Abfolge von Basen in eine Aminosäure übersetzen kann.
  • Codesonne DNA: Der genetische Code ist in DNA gespeichert. In der Proteinbiosynthese (Transkription und Translation) werden anhand von Basenabfolgen in der DNA Proteine synthetisiert.
  • Codesonne mRNA: Die mRNA übernimmt eine Botenfunktion, auf ihr werden Informationen aus der DNA zwischengespeichert. In der Translation ist sie Grundlage für die Aminosäurezusammensetzung. Die Basensequenz der mRNA ist komplementär zum codogenen Strang der DNA, ihre Abfolge entspricht dem codierenden Strang (Thymin durch Uracil ersetzt).
  • Codesonne lesen: Ein Basentriplett oder Codon, also eine Abfolge von drei Basen, codiert eine Aminosäure. Die Codesonne wird von innen nach außen gelesen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Codesonne

Die Codesonne liest man von innen nach außen ab, also in in 5‘ --> 3‘-Richtung. Drei Basen (Codon) führen zu einer Aminosäure oder sind Stopp-Codons.

Die Codesonne gibt an, welche Basensequenz auf der DNA bzw. mRNA für welche Aminosäure codiert.

Das Start-Codon in der Code-Sonne ist AUG. Es codiert gleichzeitig für die Aminosäure Methionin.

Die mRNA wird in der Translation abgelesen. Dabei stehen jeweils drei aufeinanderfolgende Basen (Codon) für eine Aminosäure. Außerdem gibt es Start- und Stopp-Codons.

Finales Codesonne Quiz

Frage

Wie nennt man drei aufeinanderfolgenden Basen der mRNA/DNA?

Antwort anzeigen

Antwort

Triplett oder Codon

Frage anzeigen

Frage

Was macht ein Codon?

Antwort anzeigen

Antwort

Codons (Basentripletts) codieren für Aminosäuren oder zeigen Start/Ende der Translation an.

Frage anzeigen

Frage

Wie viele Kombinationen an Basen gibt es, die für Aminosäuren codieren können?

Antwort anzeigen

Antwort

Da vier verschiedene Basen in der mRNA vorkommen (Adenin, Uracil, Guanin und Cytosin), ergeben sich somit 64 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten (43).

Frage anzeigen

Frage

Was sind Stopp-Codons?

Antwort anzeigen

Antwort

Drei der Codons sind sogenannte Stopp-Codons: Sie codieren für keine Aminosäure, sondern bilden ein Signal für das Ende der Translation.

Frage anzeigen

Frage

Welche Funktion haben die 61 Codons, die keine Stopp-Codons sind?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Die restlichen 61 Codons codieren für die 20 verschiedenen Aminosäuren
  • Fast jede Aminosäure wird also von mehr als einem Codon codiert, der genetische Code ist degeneriert

Frage anzeigen

Frage

Was ist besonders am Codon AUG?

Antwort anzeigen

Antwort

Es handelt sich um ein Start-Codon, das den Beginn der Translation anzeigt und für die Aminosäure Methionin codiert.

Frage anzeigen

Frage

Wie ist der genetische Code aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Basentripletts/Codons codieren eindeutig für Aminosäuren
  • Zwischen Start- und Stoppcodon reihen sich Codons direkt aneinander, der genetische Code ist kommafrei. Es gibt auch keine Überlappungen.
  • Außerdem ist der genetische Code universell, also bei fast allen Lebewesen gleich.
  • Mehrere Codons können eine Aminosäure codieren, der genetische Code ist degeneriert.

Frage anzeigen

Frage

Welcher Strang wird in der Transkription abgelesen?

Antwort anzeigen

Antwort

Abgelesen wird der codogene Strang, die Sequenz der entstehenden mRNA entspricht (bis auf den Austausch von Thymin und Uracil) dem codierenden Strang.

Frage anzeigen

Frage

Was zeigt die Codesonne?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Codesonne zeigt uns, für welche Aminosäure ein bestimmtes Basentriplett codiert.

Frage anzeigen

Frage

Wie liest man eine Codesonne?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Die Codesonne ist von innen nach außen zu lesen
  • Da die Translation immer in 5‘ 🡪 3‘-Richtung stattfindet, ist die Codesonne von innen nach außen ebenfalls in 5‘ 🡪 3‘-Richtung dargestellt
  • Auch Start- und Stoppcodons sind in der Codesonne dargestellt

Frage anzeigen

Frage

Welche Funktion hat mRNA?

Antwort anzeigen

Antwort

mRNA übernimmt eine Botenfunktion: Auf ihr wird die genetische Information der DNA zwischengespeichert, bevor sie in ein Protein übersetzt wird.

Frage anzeigen

Frage

Welche Stopp-Codons gibt es?

Antwort anzeigen

Antwort

UGA, UAA, UAG

Frage anzeigen

Frage

Die Sequenz der mRNA lautet: 

AUG UCC AGA UAU UUG CGG UGA 


Entschlüssle sie mithilfe der Codesonne.

Antwort anzeigen

Antwort

Met - Ser - Arg - Tyr - Leu - Arg - Stopp

Frage anzeigen

Frage

Welche der vier Basen auf DNA bzw. RNA sind jeweils komplementär?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Adenin und Thymin/Uracil
  • Cytosin und Guanin

Frage anzeigen

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