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Codesonne

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Codesonne

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 schließen.

Die Proteinbiosynthese

Wie Du sicher weißt, 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 „Bauplan“ 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.

Du wĂŒrdest 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 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 außerdem 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.

Translation

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.

Der genetische Code

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.

Stopp-Codons

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:

  • UGA
  • UAA
  • UAG

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.

Start-Codon

Außerdem 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 Überlappungen 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.

Außerdem 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.

Codesonne lesen

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:

  1. Transkription: Der DNA-Abschnitt (Gen), konkret der codogene Strang, wird abgelesen. Die jeweils komplementĂ€ren Basen werden zu mRNA zusammengefĂŒgt. 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 AminosÀure.

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 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 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

AminosÀure

AbkĂŒrzung

AminosÀure

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

AsparaginsÀure

Gln

Glutamin

Glu

GlutaminsÀure

Ile

Isoleucin

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

Codesonne - Das Wichtigste

  • Mit der Codesone können Basentripletts/Codons auf mRNA in AminosĂ€uren ĂŒbersetzt werden.
  • Die Basensequenz der mRNA ist komplementĂ€r zum codogenen Strang, ihre Abfolge entspricht dem codierenden Strang (Thymin durch Uracil ersetzt).
  • Ein Basentriplett oder Codon, also eine Abfolge von drei Basen, codiert eine AminosĂ€ure.
  • Der genetische Code ist kommafrei, es gibt keine Trennzeichen zwischen Codons und Codons ĂŒberlappen sich nicht.
  • Der genetische Code ist degeneriert, mehrere Codons können die gleiche AminosĂ€ure codieren.
  • Der genetische Code ist universell, also bei fast allen Lebewesen identisch.

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 fĂŒr AminosĂ€uren oder zeigen Start/Ende der Translation an.

Frage anzeigen

Frage

Wie viele Kombinationen an Basen gibt es, die fĂŒr AminosĂ€uren 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 fĂŒr keine AminosĂ€ure, sondern bilden ein Signal fĂŒr 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 fĂŒr die 20 verschiedenen AminosĂ€uren
  • Fast jede AminosĂ€ure 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 fĂŒr die AminosĂ€ure Methionin codiert.

Frage anzeigen

Frage

Wie ist der genetische Code aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Basentripletts/Codons codieren eindeutig fĂŒr AminosĂ€uren
  • 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 AminosĂ€ure 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, fĂŒr welche AminosĂ€ure 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‘ đŸĄȘ 3‘-Richtung stattfindet, ist die Codesonne von innen nach außen ebenfalls in 5‘ đŸĄȘ 3‘-Richtung dargestellt
  • Auch Start- und Stoppcodons sind in der Codesonne dargestellt
Frage anzeigen

Frage

Welche Funktion hat mRNA?

Antwort anzeigen

Antwort

mRNA ĂŒbernimmt eine Botenfunktion: Auf ihr wird die genetische Information der DNA zwischengespeichert, bevor sie in ein Protein ĂŒbersetzt 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 


EntschlĂŒssle 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 komplementÀr?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Adenin und Thymin/Uracil
  • Cytosin und Guanin
Frage anzeigen
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