Aufgaben 20 Eine Dreiergruppe von Basen verschlüsselt eine Aminosäure Es gibt vier verschiedene Basen in der DNA: Adenin (A), Cytosin (C), Guanin (G) und Thymin (T). Diese vier Basen A, C, G und T sollen Informationen für 20 verschiedene Aminosäuren verschlüsseln. Wie kann mit vier Basen eine Verschlüsselung 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 könnten 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 ergibt 42 Möglichkeiten – immer noch zu wenig für 20 Aminosäuren. Eine 3 :1-Codierung bedeutet, dass AAA für Aminosäure 1 steht, AAC für Aminosäure 2, AAG für Aminosäure 3 etc. Hier ergeben sich 43 Kombinationen, also 64 – mehr als genug für 20 Aminosäuren. Experimente mit RNA haben gezeigt: Es sind tatsächlich Basentripletts, die Aminosäuren codieren. Eine Gruppe aus drei Basen ergibt 64 Kombinationsmöglichkeiten, 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 Zeichen 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 Umsetzung bedarf es bestimmter Bestandteile der Zelle. Jede deiner Zellen ist also eine Decodiermaschine, die die Basensequenz in die Aminosäureabfolge übersetzt. Und ebenso ist jede Bakterienzelle eine solche Maschine, die mit demselben Code arbeitet! Die Übersetzungsvorschrift von mRNA-Tripletts in Aminosäuren wird gerne durch eine Codesonne dargestellt (kAbb. 14). 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 Abkürzungen 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 keine Aminosäuren. Sie werden als Stopp-Codons bezeichnet. Das heißt, diese Tripletts markieren das Ende der Translation. Wie du siehst, werden die meisten Aminosäuren durch mehrere Tripletts verschlüsselt, zB codieren die Codons UUA und UUG für die Aminosäure Leu (Leucin). Der genetische Code ist also redundant1. 1 redundant: redundare (lat.) = mehrfach vorhanden, im Überfluss vorhanden Der genetische Code ist universell und redundant, er kann mittels einer Codesonne dargestellt werden Variabilität, Verwandtschaft, Geschichte 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 anwenden, scheint vielleicht verblüffend. Tatsächlich ist dies ein Beweis für die Evolution aller Lebewesen, ausgehend von einem gemeinsamen Vorfahren: Der genetische Code ist so alt wie das Leben selbst, bereits die ersten Zellen auf der Erde verschlüsselten so ihre Proteine. Im Zuge der Entstehung immer komplizierter Lebewesen wurde diese fundamentale Vorschrift stets weitergegeben und steckt heute nahezu unverändert in jeder lebenden Zelle auf der Erde. Bei sehr wenigen Organismen gibt es modifizierte Codes, also Abweichungen vom universellen Code. So gibt es zB bei Mitochondrien, manchen Bakterien und manchen Wimpertierchen geringfügige Abweichungen. 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 Stopp Stopp Start Stopp 3’ 3' 3' 3' 5' Abb.14: Die Codesonne. Dieses Schema zeigt die Übersetzungsvorschrift von mRNA-Codons in Aminosäuren, AGC für Ser (Serin). Methionin markiert in den meisten Fällen den Beginn einer Aminosäurekette (Startcodon). Zu drei Stopp-Codons gibt es keine Aminosäure, sie markieren das Ende der Translation. 1 W Suche in der Codesonne die Codons für Leucin (Leu). 2 W Benenne die Aminosäure, die nur durch ein Codon codiert ist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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