Читать книгу Physiologie kompakt für Dummies - Maggie Norris A., Rene Fester Kratz, Donna Rae Siegfried - Страница 43

In diesem Abschnitt erfahren Sie, wie die Informationen des DNA-Stranges ins Zytoplasma gelangen, sodass daraus Proteine synthetisiert werden können.

Sie kennen bereits die DNA. Nun lassen Sie mich deren Cousin vorstellen, die RNA. RNA bedeutet Ribonukleinsäure. RNA ähnelt der DNA bis auf drei Ausnahmen: Sie ist einsträngig, ihr Zuckerbestandteil ist Ribose (nicht Desoxyribose) und anstelle der Base Thymin (T) verwendet sie die Base Uracil (U). Das heißt, in der RNA paart sich Adenin mit Uracil (A-U). All das müssen Sie wissen, da RNA das Molekül ist, das die genetische Information aus dem Zellkern transportiert und bei der Proteinsynthese mitwirkt. Es existieren drei Arten RNA, die unterschiedliche Funktionen in diesem Zusammenhang erfüllen:

1 Messenger-RNA (mRNA) trägt die genetische Information aus dem Zellkern zu den Ribosomen, den Orten der Proteinsynthese. Ihren Namen verdankt die Messenger RNA dem englischen Begriff »message«, der übersetzt »Botschaft« bedeutet.

2 Ribosomale RNA (rRNA) bildet mit bestimmten Proteinen große »Übersetzungsapparate«, die DNA-Informationen, die auf der mRNA in Form von Dreier-Nukleotiden (Tripletts) gespeichert sind, in die Aminosäure-Sprache übersetzt (translatiert).

3 Transfer-RNA (tRNA) transportiert eine Aminosäure zum Ort der Proteinsynthese.

Während der Transkription dient die Original-DNA-Vorlage als Template (siehe Abbildung 2.4) für die Produktion eines mRNA-Stranges. Der DNA-Strang besteht (wie jede DNA) aus A–T- und G–C-Basenpaarungen. Nun wird er »abgelesen« und anhand der Informationen wird ein mRNA-Strang »geschrieben« (transkribiert). Wenn also auf der Original-DNA die Basenfolge A–G–G–T–A–C abgelesen wird, entsteht daraufhin ein mRNA-Komplementärstrang mit der Sequenz U–C–C–A–U–G.

Abbildung 2.4: Der Ablauf der Proteinsynthese: Transkription im Kern, Translation in den Ribosomen

Bitte nicht vergessen! RNA-Moleküle nutzen Uracil (U) anstelle von Thymin (T).

Warum wird für die Proteinsynthese ein RNA-Strang gebildet, dessen Basenabfolge ein Spiegelbild der DNA ist? Nun, einerseits muss die lebenswichtige DNA unbedingt vor allen Beschädigungen geschützt werden. Und zum anderen müssen mehrere Kopien für die Proteinsynthese gleichzeitig zur Verfügung stehen. Das DNA-Original kann den Kern nicht verlassen, es wäre auch viel zu groß und unhandlich. Daher werden Arbeitskopien in RNA umgeschrieben (das Original wird quasi mehrfach kopiert), die zur Translation ins Zytoplasma gelangen kann.

Bestimmte Nukleotidsequenzen auf der mRNA markieren den Ort, an dem die Translation (also die Übersetzung in ein Protein) beginnen oder stoppen soll. In einem mRNA-Strang gibt es auch Sequenzen, die gar nicht translatiert werden. Sie heißen »Introns« und werden ähnlich wie Filmszenen auf einem Videoband herausgeschnitten (die mRNA wird prozessiert). Diese Abschnitte wurden früher für Platzfüller ohne wirklich nützlichen Informationen gehalten, was allerdings in vielen Fällen nicht stimmt. Die Reste, die dann übrig bleiben – »Exons« genannt – werden enzymatisch zusammengefügt und bilden den reifen mRNA-Strang, der schließlich am Ribosom translatiert wird.

Wenn das mRNA-Molekül aus dem Kern ins Zytoplasma gelangt, befördert es seine genetische Information zu einem Ribosom (eine Zellorganelle). Im Ribosom findet die Translation statt. (Wenn also zuvor die englischen Buchstaben in griechische Buchstaben umgeschrieben wurden, werden nun die Buchstaben in Worte übersetzt.) Die mRNA wandert durch das Ribosom und wird dabei gelesen. Das Ribosom übersetzt hierbei immer drei Nukleotide (Codon oder Triplett) in ein »Wort«, sprich eine Aminosäure.

Der genetische Code – der faszinierenderweise für alle Lebewesen gleich lautet – ist eine Sprache, die eine Brücke über die Kluft zwischen Genen und Aminosäuren schlägt. Das Codon »UCG« kodiert beispielsweise für die Aminosäure Tryptophan. (Es gibt insgesamt zwanzig Aminosäuren, und der genetische Code enthält 64 verschiedene Codons. Fast alle Aminosäuren werden durch mehr als nur ein Codon kodiert, für Arginin gibt es zum Beispiel sechs Codons.)

Wenn ein Codon abgelesen wird, erscheint ein Molekül tRNA, das die passende Aminosäure zum Codon trägt. Sie können sich eine Aminosäure als Baustein vorstellen und die tRNA als Lagerarbeiter, der den Baustein »huckepack« heranträgt. Das Codon beinhaltet die geschriebene Anweisung, welchen Baustein der Lagerarbeiter aus den Regalen des »Körper-Supermarkts« nehmen soll. Während ein Lagerarbeiter einen Baustein bringt, erhält ein anderer Arbeiter Instruktionen, einen weiteren Stein zu holen. Baustein für Baustein, Aminosäure für Aminosäure wird so ein Protein zusammengesetzt. Das Protein braucht zuletzt noch etwas Faltarbeit, um für seine Funktion richtig in Form zu kommen, doch das ist sehr schnell erledigt. Nachdem die genetische Information gelesen und die Aminosäuren an den richtigen Plätzen sind, kann der Organismus schon bald das neue Protein nutzen.

Wie ich bereits erwähnt habe, benötigt Ihr Körper ständig neue Proteine, um neue Zellen und Gewebe aufzubauen, Verletzungen zu reparieren, Mikroorganismen zu bekämpfen sowie essenzielle Enzyme und Hormone zu bilden, die das reibungslose Funktionieren Ihrer Körpersysteme garantieren.

Denken Sie daran, dass wir uns hier Ihre Körperzellen ansehen und nicht die eines Bakteriums! Menschen, Tiere, Pflanzen und auch viele Einzeller sind Eukaryoten. Das bedeutet, ihre Zellen haben einen echten (griechisch »eu« = echt, gut) Zellkern (griechisch »káryon« = Nuss, Kern). Bakterien hingegen sind sehr viel einfacher aufgebaut und auch evolutionsbiologisch viel älter. Sie sind Prokaryoten, bei denen das Chromosom im Zytoplasma liegt. Die mRNA kann daher gleich nach der Transkription von den Ribosomen im Zytoplasma in ein Protein übersetzt werden. Prokaryoten sind auch in vielen anderen Belangen einfacher gestrickt; sie haben zum Beispiel auch keine Introns in ihrer mRNA.