am Puls Biologie 8, Schulbuch

19 Grundlagen der Genetik Eine Dreiergruppe der DNA-Basen verschlüsselt eine Aminosäure Es gibt vier verschiedene Basen in der DNA: Ade- nin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Diese vier Basen A, C, G und T sollen Informatio- nen für 20 verschiedene Aminosäuren verschlüs- seln. Wie kann mit vier Basen eine Verschlüsse- lung für 20 Aminosäuren erreicht werden? Bei einer 1 : 1-Codierung würde jede Base für eine Aminosäure stehen, also A für Aminosäure 1, C für Aminosäure 2, G für Aminosäure 3 und T für Aminosäure 4. So können nur 4 unterschiedliche Aminosäuren codiert werden. Mit einer 2 : 1-Codierung stehen Basenpaare für Aminosäuren, also AA für Aminosäure 1, AC für Aminosäure 2, AG für Aminosäure 3 usw. Das er- gibt 4 2 Möglichkeiten – immer noch zu wenig für 20 Aminosäuren. Eine 3 : 1-Codierung bedeutet, dass AAA für Ami- nosäure 1 steht, AAC für Aminosäure 2, AAG für Aminosäure 3 etc. Hier ergeben sich 4 3 Kombina- tionen, also 64 – mehr als genug für 20 Amino- säuren. Experimente mit RNA haben gezeigt: Es sind tatsächlich Basentripletts , die Aminosäuren codieren. Eine Gruppe aus drei Basen ergibt 64 Kombinationsmög- lichkeiten, genug um 20 Aminosäuren zu verschlüsseln Der genetische Code Code und Verschlüsseln … das klingt mehr nach Spionage als nach Biologie. Dennoch passt der Begriff: Ein Code gibt an, wie eine Abfolge von Zeichen eindeutig eine andere Abfolge von Zei- chen definiert. Im Falle des genetischen Codes sind es keine Zeichen, sondern Moleküle: Eine Abfolge von Basen definiert eine Abfolge von Aminosäuren. Alle Lebewesen sind in diesen Code eingeweiht: der genetische Code ist universell. Zur Umset- zung bedarf es bestimmter Bestandteile der Zelle. Jede deiner Zellen ist also eine Decodier- maschine, die die Basensequenz in die Amino- säureabfolge übersetzt. Und ebenso ist jede Bak- terienzelle eine solche Maschine, die mit demselben Code arbeitet! Die Übersetzungsvorschrift von mRNA-Tripletts in Aminosäuren wird gerne durch eine Codesonne dargestellt ( k Abb. 10). Die Codesonne wird von innen nach außen gelesen. Jeder Buchstabe der drei inneren Ringe steht für eine Base im RNA-Nukleotid, immer drei in einem Strahl bilden ein Codon . Im äußeren Ring stehen die Abkür- zungen für die Aminosäuren. So codiert zB das Triplett AUG die Aminosäure Met (Methionin), das Triplett GGG die Aminosäure Gly (Glycin). Zu drei Tripletts (UAA, UAG und UGA) gibt es kei- ne Aminosäuren. Sie werden als Stopp-Codons bezeichnet. D. h., diese Tripletts markieren das Ende einer Aminosäuresequenz. Wie du siehst, werden die meisten Aminosäuren durch mehrere Tripletts verschlüsselt, zB codie- ren die Codons UUA und UUG für die Aminosäure Leu (Leucin). Der genetische Code ist also redun- dant. Der genetische Code ist universell und redundant, er kann mittels einer Code­ sonne dargestellt werden Variabilität, Verwandt- schaft, Geschichte und Evolution U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U U G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G A A A A A C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C C A A A A A A A A A A A A A A A A Gly Phe Leu Leu Ser Ser Tyr Cys Trp Pro His Gln Arg Arg Ile Met Thr Asn Lys Val Ala Asp Glu Stop Stop Start Stop 3’ 3' 3' 3' 5' Abb.10: Die Codesonne. Dieses Schema stellt die Übersetzungsvorschrift von mRNA-Codons in Amino- säuren an, zB AGC für Ser (Serin). Methionin markiert in den meisten Fällen den Beginn einer Aminosäure- kette (Start-Codon). Zu drei Stopp-Codons gibt es keine Aminosäure, sie markieren das Ende der Translation. Aufgabe W 1 Der genetische Code: Der genetische Code ist universell und redundant. Erkläre die Begriffe. Basiskonzept Variabilität, Verwandtschaft, Geschich- te und Evolution: Die Tatsache, dass die Zellen praktisch aller Lebewesen – von den Bakterien in deinem Darm über die Bäume vor deinem Haus bis zu dir selbst – denselben genetischen Code lesen, scheint vielleicht verblüffend. Tatsächlich ist dies ein Beweis für die Evolution aller Lebewesen, ausgehend von einem gemeinsamen Vorfahren: Der ge- netische Code ist so alt wie das Leben selbst, bereits die ersten Zellen auf der Erde ver- schlüsselten so ihre Proteine. Im Zuge der Entstehung immer komplizierter Lebewesen wurde diese fundamentale Vorschrift stets weitergegeben und steckt heute nahezu un- verändert in jeder lebenden Zelle auf der Erde. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv