Im Zuge der Proteinbiosynthese werden proteincodierende Gene abgelesen und in Proteine übersetzt. Damit die Gene außerhalb des Zellkerns in Aminosäuresequenzen übersetzt werden können, muss die Information der Gene auf ein Transportmolekül umgeschrieben werden. Hierbei handelt es sich um die sogenannte Messenger-RNA (mRNA).
mRNA Definition
Die Proteinbiosynthese kann in zwei Phasen unterteilt werden. Die Transkription beschreibt das Umschreiben der Gene in mRNA. Im Anschluss wird die mRNA an Ribosomen außerhalb des Zellkerns in Aminosäuresequenzen übersetzt, dieser Teilschritt wird Translation genannt.
Messenger-RNA (mRNA) ist wie die DNA eine Nukleinsäure. Im Gegensatz zur DNA kann RNA den Zellkern verlassen. Die mRNA dient im Zuge der Proteinbiosynthese als Transportmolekül für den Bauplan der Proteine.
Die DNA in den Zellkernen trägt die Erbinformation eines Organismus. Die einzelnen Gene enthalten Baupläne für Proteine. Aufgrund der Größe der doppelsträngigen DNA-Moleküle im Zellkern können diese den Zellkern nicht verlassen. Daher werden die Gene in kurze einzelsträngige RNA Moleküle umgeschrieben (mRNA).
RNA übernimmt noch weitere regulierende und strukturelle Funktionen in den Zellen. Wenn sie als Botenmolekül während der Proteinbiosynthese fungiert, wird sie als Messenger-RNA bezeichnet.
Weitere RNA-Moleküle sind die Transfer-RNAs (tRNA), die ribosomale RNAs (rRNA) und die nicht-codierenden RNAs (ncRNA).
mRNA Bedeutung
Ohne die mRNA wäre eine Proteinbiosynthese nicht möglich. Die Neusynthese von Proteinen gehört zu den elementaren Prozessen in den Zellen von Lebewesen. Proteine übernehmen eine Vielzahl an unterschiedlichsten Funktionen in unseren Zellen und Körpern. Die Proteinbiosynthese und entsprechend die mRNA legen einen der Grundbausteine des Lebens.
Einen Überblick über die Proteinbiosynthese und über deren Teilschritte erhältst du in gesonderten StudySmarter Artikeln. Schau mal vorbei!
mRNA Aufbau
RNA steht für Ribonukleinsäure. Es handelt sich wie bei der DNA um eine Nukleinsäure. DNA und RNA sind sich in ihrem Aufbau und ihrer Struktur sehr ähnlich, weisen dennoch ein paar entscheidende Unterschiede auf.
RNA ist genaugenommen die englischsprachige Abkürzung für Ribonukleinsäure. Das "A" in RNA und DNS steht hierbei für "acid", was übersetzt "Säure" bedeutet. In der Regel wird die englische Abkürzung RNA und DNA auch im Deutschen verwendet. Du kannst aber auch die deutschen Abkürzungen RNS (Ribonukleinsäure) respektive DNS (Desoxyribonukleinsäure) verwenden.
RNA liegt in der Regel als Einzelstrang vor. Die einzelnen Basen der RNA sind aus einem Phosphat-Rückgrat (Phosphatsäurerest), einem Zuckermolekül und der entsprechenden Base aufgebaut. Bei dem Zuckermolekül handelt es sich um die Ribose (C5H12O5).
DNA liegt als Doppelstrang vor. Das Zuckermolekül der DNA ist die Desoxyribose.
RNA-Moleküle sind aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil aufgebaut. Daraus resultieren die Basenpaarungen Adenin-Uracil (A-U) und Guanin-Cytosin (G-C).
DNA besteht aus den Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Thymin-Basen sind in der RNA durch Uracil ausgetauscht.
Abbildung 1: Aufbau der RNAQuelle: Wikipedia.de
Unterschied DNA und mRNA
Die Funktionen der RNA und DNA unterscheiden sich grundsätzlich. DNA ist Träger der Erbinformation und befindet sich im Zellkern. Messenger-RNA dient als Transportmolekül dieser Information und verlässt im Zuge der Proteinbiosynthese den Zellkern.
Messenger-RNAs sind in der Regel relativ kurzlebig. Nachdem sie als Transportmolekül fungiert haben, werden sie durch zelleigene Enzyme abgebaut. DNA hingegen verweilt im Zellkern und wird nicht abgebaut.
| DNA | mRNA |
| Doppelstrang | Einzelstrang |
| Träger des Erbguts | Transportmolekül der Proteinbiosynthese |
| Zucker: Desoxyribose | Zucker: Ribose |
| Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin | Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil |
mRNA Funktion
Wie schon erwähnt, dient mRNA als Transportmolekül bei der Proteinbiosynthese. Wie die mRNA die Funktion als Transportmolekül übernimmt, erfährst du in dem folgenden Abschnitt.
Transkription
Auf dem Erbgut befinden sich Gene, welche in der Regel die Information über die Aminosäurensequenz eines Proteins enthalten. Während der Transkription wird der sogenannte codogene Strang der DNA durch die RNA-Polymerase abgelesen und in einen komplementären RNA-Strang (mRNA) umgeschrieben.
Einen genaueren Einblick in den Ablauf der Transkription erhältst du in einem gesonderten StudySmarter Artikel.
Der codogene Strang ist der Einzelstrang des proteincodierenden Gens, welcher von der RNA-Polymerase als Vorlage zur Bildung der mRNA genutzt wird.
mRNA-Prozessierung
In Eukaryoten entstehen durch die Transkription Vorstufen von funktionsfähigen oder übersetzungsfähigen RNA-Molekülen. Diese müssen durch die RNA-Prozessierung (auch RNA-Reifungsprozess) zugeschnitten und modifiziert werden. Eine RNA-Prozessierung findet bei Prokaryoten nicht statt.
Die RNA-Prozessierung ist kein direkter Prozess der Transkription, sondern findet im Anschluss an die Transkription statt. Für mRNA ist der Reifungsprozess entscheidend, damit bei der anschließenden Translation am Ribosom die richtigen Abschnitte der mRNA in eine Aminosäuresequenz übersetzt werden. Des Weiteren wird die mRNA durch Modifikationen vor enzymatischen Abbau geschützt.
mRNA Translation
Im Anschluss an die Transkription und die mRNA-Prozessierung verlassen die mRNAs den Zellkern und werden an den Ribosomen in Aminosäuresequenzen übersetzt. Hierbei entsprechen drei Basen auf der mRNA (Basentriplett/Codon), einer spezifischen Aminosäure.
Auch zur Translation findest du einen passenden StudySmarter Artikel, welcher diesen Prozess genauer behandelt.
In der Regel werden die mRNAs öfter genutzt und aus einer mRNA können gleich mehrere Aminosäuresequenzen (Proteine) abgeleitet werden. Nach einer gewissen Zeit werden die mRNAs dann zelleigene Enzyme (RNasen) abgebaut.
Ablauf der Proteinbiosynthese
Nutze die folgende Abbildung, um dir den Ablauf der Proteinbiosynthese noch einmal vor Augen zu führen und somit die Funktion der mRNA zu verinnerlichen.
Abbildung 2: Ablauf der Proteinbiosynthese
mRNA - Das Wichtigste
- Messenger-RNA (mRNA) ist wie die DNA eine Nukleinsäure. Im Gegensatz zur DNA kann RNA den Zellkern verlassen. Die mRNA dient im Zuge der Proteinbiosynthese als Transportmolekül für den Bauplan der Proteine.
- Aufgrund der Größe der doppelsträngigen DNA-Moleküle im Zellkern können diese den Zellkern nicht verlassen. Daher werden die Gene in kurze einzelsträngige RNA Moleküle umgeschrieben (mRNA).
- RNA liegt in der Regel als Einzelstrang vor. Die einzelnen Basen der RNA sind aus einem Phosphat-Rückgrat (Phosphatsäurerest), einem Zuckermolekül und der entsprechenden Base aufgebaut.
- RNA-Moleküle sind aus den vier Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil aufgebaut. Daraus resultieren die Basenpaarungen Adenin-Uracil (A-U) und Guanin-Cytosin (G-C).
- Im Zuge der Proteinbiosynthese werden proteincodierende Gene in mRNAs umgeschrieben (Transkription), die mRNAs werden anschließend außerhalb des Zellkerns an Ribosomen in Aminosäuresequenzen übersetzt (Translation).
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