Big Bang HTL 4, Schulbuch

Biochemie und Biotechnologie (IV. Jahrgang, 7. Semester) 59 Von der DNA zum Protein 5 Jede Zelle eines Lebewesens enthält die gesamte Information, um den ganzen Organismus aufzubauen. Gespeichert ist diese Information in der Form von DNA. In höheren Lebewesen, den Eukaryoten ist diese im Zellkern verpackt. Wie wird nun sicher gestellt, dass jede Zelle die gleiche Information enthält? Wie wird die Information abgelesen? Und wie kann damit ein Lebe- wesen „konstruiert“ werden? Durch die Information auf der DNA können die abertausend Proteine aufgebaut werden die ein Lebewesen enthält. Die DNA enthält also die Bauanleitung für die Proteine, hat aber noch viele andere Funktionen, wie z. B. Steuer- und Regelprozesse. Die Proteine erledigen dann den Rest der Arbeit, sie bilden entweder direkt Strukturen wie unsere Haare, katalysieren als Enzyme Stoffwechselreaktionen oder regulieren und übertragen Informationen. 5.1 Rollenverteilung Funktionen von DNA und RNA DNA und RNA unterscheiden sich nicht nur in ihrer Struktur (siehe Kapitel 2). Sie haben auch ganz unterschiedliche Funktionen. Die RNA spielt am Weg von der DNA zum Aufbau der Proteine eine ganze Reihe von verschiedenen Rollen. Von DNA-Molekülen zu Chromosomen Die DNA hat die Aufgabe Information zu speichern. Die Summe all dieser Informationen wird Genom genannt. Es besteht aus einer Vielzahl von Genen , den einzelnen Infor- mationseinheiten. Diese Einheiten können bestimmte Pro- teinbausteine speichern oder auch Regulationsaufgaben übernehmen. Gemeinsam mit den Umwelteinflüssen be- stimmen sie die Merkmale eines Lebewesens. Die Abfolge der Basen in der DNA speichert die Information, so wie die Abfolge der Buchstaben in diesem Text die Infor- mation liefert. Die von der DNA gespeicherte Information ist so wertvoll, dass sie von den Zellen geschützt wird. Deshalb befindet sich die DNA in höheren Zellen immer im Zellkern und darf diesen niemals verlassen. Durch die große Menge an Information, die gespeichert werden muss, ist die DNA bei allen Lebewesen ein extrem lang es Molekül. Durch seine Länge und den, im Vergleich zur RNA, größeren Durch- messer ist die DNA im Zellkern gefangen. Die RNA ist im Vergleich sehr viel kürzer und besteht auch nur aus einem einfachen Strang . Sie kann deshalb den Kern durch die Kernporen verlassen. Dies ist für den Transport der Informa- tion vom Zellkern ins Cytosol wichtig. ( F2 ) Wie sind die beiden Nukleinsäuren aufgebaut? Wer sich nicht mehr erinnert liest in Kapitel 2 nochmal nach! Die DNA ist im Zellkern höherer Lebewesen „einge- sperrt“ wohingegen RNA Moleküle, die auch im Zellkern produziert werden, auch im Cytosol zu finden sind. Warum stellt die Kernmembran keine Grenze für RNA-Moleküle dar? Ribosomen bestehen auch aus einer Art RNA, der rRNA, welche Funktion hat sie dort? Hier hilft even- tuell das Nachlesen im Kapitel 1. F1 F2 F3 Abb. 5.1: Die DNA wird zu Chromosomen verpackt. Die DNA liegt im Zellkern nicht lose vor, sondern wird ab- schnittsweise auf Proteine (Histone) „aufgewickelt“. So ent- steht eine Art Perlenkette von DNA-Knäuel, die dann wieder Helices bilden und in Schleifen gelegt werden, um dann schlussendlich ein Chromosom zu bilden. Menschen haben 23 verschiedene Chromosomen. Alle vielzelligen Tiere, nicht nur der Mensch, besitzen in jeder Zelle (Ausnahme Samen- zellen und Eizellen) von jedem Chromosom zwei Homologe, d. h. solche mit den gleichen Genen. Man spricht von einem doppelten (= diploiden) Chromosomensatz, was zu einer Anzahl von insgesamt 46 Chromosomen in jedem mensch- lichen Zellkern führt. Die X-Form wie in Abb. 5.1 nehmen Chromosomen nur während der Zellteilung ein, dazwischen liegen sie als ungeordneteres Chromatin vor. Während der Zellteilung (Mitose) wird die Kernmembran aufgelöst, die DNA wäre ungeschützt. Um Schäden zu verhindern wird die Information während dieser Zeit zu Chromosomen dicht ver- packt . In diesem verpackten Zustand ist die Information allerdings nicht mehr lesbar. Abb. 5.2: Der menschliche Chromosomensatz f2sc6g Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv