Proteinbiosynthese - Transkription
Die Proteinbiosynthese ist das beliebteste Abiturthema der Genetik. Die Proteinbiosynthese beschreibt den Prozess, der in einer Zelle abläuft, um die Informationen eines Gens in ein fertiges Protein zu übersetzen. Dabei muss die im Zellkern vorliegende DNA bei Eukaryoten erst umgeschrieben und kopiert werden, da sie den Zellkern nicht verlassen kann, aber ihre Informationen trotzdem außerhalb des Zellkerns im Cytoplasma benötigt werden. Dazu wird der gewünschte Genabschnitt erst in eine mRNA überschrieben (Transkription), welche dann wenig später den Zellkern verlässt, um an den Ribosomen in eine Aminosäuresequenz übersetzt zu werden (Translation).
Die Transkription beschreibt den ersten Schritt der Proteinbiosynthese. Hierbei werden Informationen eines DNA-Abschnittes in einen Botenstoff, die sogenannte mRNA, umgeschrieben. Ist dieser Schritt gestört, kann der gesamte Stoffwechsel des Lebewesens zum Erliegen kommen. Auf diesem Mechanismus beruht sowohl die Wirkung einiger Antibiotikagruppen als auch einiger Giftstoffe.
Die Transkription findet während der Interphase im Zellkern statt. Katalysiert wird die Transkription durch das Enzym RNA-Polymerase, welches an eine spezifische Sequenz der DNA die Promotorregion binden kann. Die DNA wird ab einem Startcodon blasenartig geöffnet und die RNA-Polymerase beginnt die mRNA komplementär zur DNA aufzubauen, indem sie RNA-Nukleotide verknüpft. Da die RNA-Polymerase nur in 5' → 3'-Richtung arbeiten kann, wird nur an einem Strang, dem sogenannten Matrizen- oder codogenen Strang (3' → 5'-Richtung) die mRNA gebildet.
Die mRNA enthält im Gegensatz zu der DNA Ribose als Zucker und Uracil anstelle der Base Thymin. Die nötige Energie wird von Nukleosidtriphosphaten bereitgestellt, welche ein Biphosphat abspalten bevor sie verknüpft werden. Dadurch wird Energie frei. Die Transkription wird beendet sobald die RNA-Polymerase auf ein Stopcodon trifft. Danach schließt sich der abgelesene DNA-Bereich wieder.
Wichtig: Ist in einer Abituraufgabe nach der Transkription bei Eukaryoten gefragt, sollte noch das Processing kurz erwähnt werden. Dieses umfasst das Spleißen sowie das Anhängen einer cap-Struktur am 5'-Ende und eines Poly-A-Schwanzes am 3'-Ende (siehe Processing).
Ablauf der Transkription
Die RNA-Polymerase bindet an die Promotorregion und öffnet den DNA-Strang blasenartig. Am codogenen Strang (3‘ ? 5‘-Richtung) können Nukleotide zu einer mRNA verknüpft werden. Der Vorgang endet sobald die Polymerase auf das Stopcodon trifft.Funktion: Die mRNA fungiert als "Botenstoff", welcher die Informationen über bestimmte Gene der DNA enthält. Durch die mobile mRNA gelangen die genetischen Informationen der DNA aus dem Zellkern zu den Ribosomen.
Struktur: Die mRNA ist aus mehreren Basentripletts aufgebaut und enthält die für die RNA typischen Merkmale. Bei Eukaryoten müssen noch die Introns entfernt und sogenannte Schutzstrukturen hinzugefügt werden (siehe Prozessierung).