Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein

Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein Übung

• Bestimme, auf welchen der Bilder Strukturen von Proteinen dargestellt sind.

  Tipps

  Die Primärstruktur ist die perlenkettenartige Reihenfolge der Aminosäuren.

  Drei der Antworten sind richtig.

  Die DNA ist kein Protein und hat die Form einer Doppelhelix.

  Lösung

  Die Proteinbiosynthese beschreibt den Prozess, bei dem Proteine auf der Grundlage von DNA gebildet werden.
  Proteine sind Makromoleküle, die für die Funktion von Lebewesen elementar sind. Sie bilden komplexer werdende Strukturen in folgender Reihenfolge:

  • Primärstruktur
  • Sekundärstruktur
  • Tertiärstruktur
  • Quartärstruktur

• Beschreibe, worum es sich bei der Proteinbiosynthese handelt.

  Tipps

  Bei der Transkription wird die DNA in RNA abgeschrieben.

  Bei der Translation wird die RNA in Proteine übersetzt.

  Lösung

  Die Proteinbiosynthese beschreibt den Prozess, bei dem die Information aus der Basensequenz der DNA in eine spezifische Aminosäuresequenz der Proteine übersetzt wird. Dieser Prozess läuft in zwei Schritten ab: Zuerst erfolgt die Transkription im Zellkern und danach die Translation an den Ribosomen im Cytoplasma.

  Bei der Transkription wird die DNA in eine mRNA umgeschrieben. Die in der mRNA gespeicherte Bauanleitung wird bei der Translation in die entsprechende Aminosäuresequenz eines Proteins übersetzt.

• Stelle DNA und RNA tabellarisch einander gegenüber.

  Tipps

  Das „D“ in „DNA“ und das „R“ in „RNA“ steht für den jeweiligen Zucker, der in diesen Makromolekülen vorkommt.

  Lösung

  Die DNA und die RNA sind zwei Makromoleküle, die zentral sind für das Leben, wie wir es kennen. Sie ähneln sich in weiten Teilen, weisen jedoch auch einige Unterschiede auf:

  • Die DNA ist aus Nukleotiden mit den Basen Guanin, Cytosin, Adenin und Thymin aufgebaut. In der RNA ist Thymin durch Uracil ersetzt.
  • Bei der RNA ist der Zucker im Rückgrat Ribose und nicht Desoxyribose wie bei der DNA.
  • Die RNA ist im Gegensatz zur DNA einzelsträngig.

  Die Erbinformation von Lebewesen liegt im Zellkern in Form von DNA vor. Die RNA dient bei der Proteinbiosynthese als Zwischenschritt zwischen der DNA und den Proteinen.
  Auch bei den mRNA-Impfstoffen wird RNA genutzt, um spezifische Proteine zu erzeugen.

• Vergleiche Transkription und Translation miteinander.

  Tipps

  In der Proteinbiosynthese gibt es zwei Formen von RNA:

  • mRNA: Hier steht das „m“ für das englische Wort für Bote/Botin: „messenger“.
  • tRNA: Hier steht das „t“ für das englische Wort für Übergabe: „transfer“.

  Lösung

  Die Proteinbiosynthese lässt sich in zwei aufeinanderfolgende Schritte unterteilen, die räumlich voneinander getrennt sind:

  Der erste Schritt ist die Transkription. Dabei wird im Zellkern von der DNA eine Abschrift erstellt: Die Basensequenz der DNA wird in die einer mRNA umgeschrieben. Das aktive Enzym hierbei ist die RNA-Polymerase. In Form der mRNA wird die Information aus dem Zellkern ins Cytosol zu den Ribosomen transportiert.

  Im zweiten Schritt erfolgt die Translation. Dabei wird die Information für das fertige Protein aus der Abfolge der Basen der mRNA in Aminosäuren übersetzt: Je drei aufeinanderfolgende Basen codieren eine Aminosäure und werden als Codon bezeichnet. Entsprechend eines Codons wird am Ribosom im Cytosol mithilfe von tRNA-Molekülen („t“ für „transfer“) die passende Aminosäure angeliefert und der Reihe nach verkettet. Die Kette von Aminosäuren faltet sich später allein oder mithilfe weiterer Proteine zum funktionsfähigen Protein.

  Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass nicht immer Proteine entstehen. Denn erst wenn die Aminosäurekette eine ausreichende Länge erreicht hat, kann sie sich zu einem funktionsfähigen Protein falten.

• Gib an, in welche Richtung die Informationen bei der Proteinbiosynthese weitergegeben werden.

  Tipps

  Bei der Transkription wird die Information der DNA in RNA übersetzt.

  Bei der Translation wird die Information der RNA in Proteine überführt.

  Lösung

  Bei der Proteinbiosynthese werden Proteine mithilfe einer Bauanleitung, der Basensequenz der DNA, hergestellt.
  Dazu wird die DNA zunächst in eine mRNA umgeschrieben. Diesen Vorgang nennt man Transkription.
  Das RNA-Molekül transportiert die in der Basensequenz verschlüsselte Information anschließend in das Cytosol der Zelle zu den Ribosomen, den Orten der Translation.
  Die in der mRNA gespeicherte Bauanleitung wird bei der Translation in die entsprechende Aminosäuresequenz eines Proteins übersetzt. Welche Proteine in welcher Menge zu welcher Zeit hergestellt werden, entscheidet letztlich darüber, welche Merkmale wir aufweisen. Das nennt man Genexpression.

• Bestimme, um welche Struktur es sich jeweils handelt.

  Tipps

  Die mRNA und die tRNA unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Struktur und Aufgaben.

  Lösung

  Bei der Proteinbiosynthese spielen vier chemische Strukturen eine besondere Rolle:

  • Die DNA besteht aus dem Zucker Desoxyribose und verschiedenen Basen, darunter die Base Thymin. In der DNA ist der Bauplan der Proteine gespeichert.
  • Die mRNA setzt sich aus dem Zucker Ribose und verschiedenen Basen zusammen. Sie fungiert als Abschrift der Informationen aus dem Zellkern und dient dazu, die Bauplan-Informationen zu den Ribosomen zu transportieren.
  • Die tRNA setzt sich aus dem Zucker Ribose und verschiedenen Basen zusammen. Sie transportiert spezifische Aminosäuren zu den Ribosomen.
  • Proteine bestehen aus Aminosäuren. Sie tragen dazu bei, Merkmale auszuprägen.