Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

Selbst aktiv! 1. Vermute. Warum hat man, nach­ dem feststand, dass in der Abfolge der Basen der m-RNA der Bauplan für ein Protein verschlüsselt ist, relativ rasch erkannt, dass die ver­ schiedenen Aminosäuren durch Basen-Dreiergruppen verschlüsselt werden? Überlege, ob es nicht auch mit einzelnen Basen oder Zweiergruppen von Basen funk­ tionieren könnte. 2. Der Matrizenstrang eines Gens enthält folgende Basensequenz: 5‘–AAGCCTATAGCGAATCCC–3’ Gib dazu die Basensequenz des codierenden Stranges sowie der m-RNA und jeweils das 5‘- und 3‘- Ende an. Selbst aktiv! Das Bauchspeicheldrüsenhormon Insulin ist ein Protein, das den Blutzuckerspiegel senkt (siehe Be­ gegnungen mit der Natur, Band 6). Im Folgenden ist die Basensequenz eines Ausschnittes des für die Produktion von Insulin verant­ wortlichen Gens dargestellt: 5‘– GTAAAACCGCACCTTTG G - GAGTCC–3‘ 1. Bestimme die Abfolge der Ami­ nosäuren in diesem Abschnitt. 2. Gib die Basensequenzen des Ma­ trizenstranges und der m-RNA an. 3. Überlege. Welche Folgen hätte es, wenn die rot markierte Base durch Adenin ersetzt würde? Alanin Ala Cystein Cys Histidin His Methionin Met Threonin Thr Arginin Arg Glutamin Gln Isoleucin Ile Phenylalanin Phe Tryptophan Trp Asparagin Asn Glutaminsäure Glu Leucin Leu Prolin Pro Tyrosin Tyr Asparaginsäure Asp Glycin Gly Lysin Lys Serin Ser Valin Val Jeweils drei Basen bilden ein„Code-Wort“ Wie ist in der Basenabfolge der m-RNA der Bauplan für ein Protein (bzw. Poly­ peptid) verschlüsselt? Jeweils drei Basen bilden ein „Code-Wort“, das als Codon bezeichnet wird. Die entsprechenden Abschnitte auf dem komplementären (codogenen) Strang der DNA sind die Codogene (zB Codogen ACC/ Codon UGG). Mit Ausnahme von UAG, UAA und UGA (siehe unten) steht jedes Codon für eine Aminosäure. Da es mit 4 3 = 64 Basendreiergruppen mehr Codons als Aminosäuren gibt, müssen verschiedene Codons die gleichen Aminosäuren bedeuten ( Redundanz des ge­ netischen Codes). Marshall Nirenberg gelang es 1961 eine m-RNA herzustellen, die nur aus Uracil- Nukleotiden bestand. An den Ribosomen wurde mit dieser Information ein Protein gebildet, das nur aus der Aminosäure Phenylalanin bestand. Damit war klar: Das Codon UUU steht für die Aminosäure Phenylalanin. In weiteren Versuchen konnte Nirenberg alle 64 Codons zuordnen. Es stellte sich dabei heraus, dass das Codon AUG, das die Aminosäure Methionin codiert, immer den Anfangspunkt für die Übersetzung der m-RNA in ein Protein angibt (Startcodon). Die Codons UAG, UAA, UGA codieren keine Aminosäure, sondern sind das Signal für das Ende der Proteinsynthese (Stoppcodons). Mit der Codesonne lässt sich ablesen, welches Codon in welche Aminosäure übersetzt wird Die Codesonne (siehe Abb. 14) gibt von innen nach außen gelesen an, welches Codon der m-RNA welche Aminosäure codiert. Für die Entschlüsselung des genetische Codes erhielt Marshall Nirenberg 1968 den Nobelpreis für Medizin und Physiologie. Codon Die Summe der Codons wird als genetischer Code bezeichnet. Redundanz redundare (lat.) = im Überfluss vorhanden sein Marshall Nirenberg (1927–2010); amerikanischer Biochemiker 13  Proteinogene Aminosäuren (rechts jeweils die Abkürzung) 14  Codesonne (Leserichtung vom inneren Kreis zu den äußeren) Arbeitsheft Seite 13, 16, 17, 19 M 27 Vom Gen zum Merkmal Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv