RNA – Bau und Funktion
Man kennt DNA aus verschiedenen Filmen und Krimis, aber was ist mit RNA? RNA, oder Ribonukleinsäure, besteht aus Nukleotiden und unterscheidet sich von DNA durch die Anwesenheit von Ribose anstelle von Desoxyribose sowie ihre Einzelsträngigkeit. In der Zellbiologie sind verschiedene RNA-Typen von Bedeutung, darunter mRNA (botenmolekulare RNA), tRNA (Transfer-RNA) und rRNA (ribosomale RNA). Was für eine Rolle spielen sie bei der Proteinbiosynthese, lernst du im folgenden Artikel!
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Grundlagen zum Thema RNA – Bau und Funktion
Was ist RNA? – RNA einfach erklärt
Die Ribonukleinsäure, oft abgekürzt als RNA (englisch für ribonucleic acid), ist eine Nukleinsäure bestehend aus Nukleotiden. Sie liegt als Einzelstrang vor.
Die RNA ist unter anderem essenziell für die Synthese von Proteinen. Proteine (Biologie) erfüllen eine Vielzahl von Funktionen in unserem Körper – zum Beispiel als Rezeptoren, Antikörper, Enzyme oder Bestandteile von Haut, Gewebe und Haaren. Die Information für die Synthese eines jeden Proteins ist in der DNA codiert. Verschiedene Arten von RNA übernehmen bei dieser Synthese spezifische Funktionen.
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Vielleicht hast du schon einmal die Erfahrung gemacht, dass du im Sommer einen Sonnenbrand bekommen hast. Dieser Sonnenbrand entsteht durch UV-Strahlen, die deine Hautzellen schädigen. RNA spielt eine wichtige Rolle dabei, wie deine Zellen sich anpassen und reparieren, indem sie die Baupläne für Proteine übermittelt, die zur Heilung notwendig sind. So hilft RNA deinem Körper, den Schaden zu beheben und wieder gesund zu werden.
RNA – Arten und Funktionen
Die bekanntesten Arten von RNA sind die messenger RNA, auch mRNA, die transfer RNA, auch tRNA und die ribosomale RNA, auch rRNA. Sie spielen bei der Proteinbiosynthese eine wichtige Rolle.
Die mRNA
Auf die Frage „Wo findet man RNA?“ gibt es bei der mRNA zwei Antworten: im Zellkern und im Zytoplasma. Die mRNA wird auch als Boten-RNA bezeichnet, was sich aus dem englischen Wort messenger ableitet. Sie ist eine Kopie der im Zellkern verschlüsselten Erbinformation und wird an den Ribosomen im Zytoplasma übersetzt. Sie dient also als Informationsüberträger.
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Die tRNA
Bei der Proteinbiosynthese an den Ribosomen begegnet uns eine weitere der verschiedenen RNA-Formen, die tRNA oder auch Transport-RNA (engl. transfer). Sie transportiert die Aminosäuren, die Grundbausteine der Proteine, zu den Ribosomen. Im Gegensatz zu der mRNA kommt die tRNA ausschließlich im Zytoplasma vor.
Die rRNA
Die rRNA oder auch ribosomale RNA macht den Großteil der Ribosomen selbst aus.
RNA – Aufbau
Betrachtet man die chemische Struktur der RNA, ähnelt diese stark dem Aufbau der DNA. Sowohl DNA als auch RNA sind aus Basen, Zucker und Phosphorsäureresten aufgebaut. Jedoch ist die RNA einzelsträngig.
Die Ribose
Der Zucker in der RNA ist eine Ribose (bei der DNA ist es die Desoxyribose). Die Ribose besteht aus fünf Kohlenstoffatomen und ist daher ein Fünffachzucker (Pentose).
RNA Basen
An jede Ribose ist eine Base gebunden. Wie bei der DNA gibt es vier verschiedene Basen: Adenin (A), Guanin (G), Cytosin (C) und Uracil (U). Die Base Uracil ist spezifisch für die RNA. Sie tritt an die Stelle des Thymins der DNA.
Der Phosphatrest
Ein weiterer wichtiger Bestandteil ist der Phosphatrest. Er entsteht aus Phosphorsäure, die Wasserstoffprotonen abgibt.
Eine Einheit aus Phosphorsäurerest, Ribose und Base bildet ein Nukleotid. Der Aufbau der RNA ist eine Aneinanderreihung von vielen Nukleotiden, daher auch die Bezeichnung als Polynukleotid. Die Abfolge der Nukleotide, und somit verschiedener Basen, wird als Basensequenz bezeichnet.
Basenpaarung DNA und RNA
Die mRNA ist die komplementäre (ergänzende) Kopie eines DNA-Strangs. Diese wird bei der Transkription im Zellkern erstellt. Im ersten Schritt entspiralisiert sich die DNA und die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basen brechen auf. An dem nun offenen Doppelstrang lagern sich die Nukleotide der RNA an. Aber nicht willkürlich, sondern ab einem festgelegten Startpunkt. Die Anlagerung passiert komplementär zum DNA-Strang und unterliegt festen Regeln. Welche Basenpaarungen zwischen DNA und RNA möglich sind, siehst du in der unten stehenden Abbildung. Abschließend verbindet die RNA-Polymerase die Nukleotide der RNA und ein RNA-Einzelstrang, die mRNA, entsteht. Die mRNA besitzt nun den genetischen Code für die Synthese eines Proteins und überbringt die Information aus dem Zellkern zu den Ribosomen. An den Ribosomen wird die Basensequenz in eine Aminosäuresequenz übersetzt. Das nennt man in der Biologie Translation. Drei Basen bilden jeweils ein Codon und ein Codon codiert für eine bestimmte Aminosäure. Die richtige Zuordnung wird von der tRNA übernommen. Eine tRNA kann abhängig von ihrer Sequenz nur eine bestimmte Aminosäure zu den Ribosomen transportieren. Nachdem die von der tRNA gelieferte Aminosäure an die Aminosäurekette geknüpft wurde, wird die tRNA recycelt, das heißt, sie kann erneut mit einer neuen Aminosäure beladen werden.
Unterschied DNA RNA
Was sind die Gemeinsamkeiten und die Unterschiede von DNA und RNA? Du suchst eine übersichtliche Zusammenfassung dieser Informationen? Dann schaue in die unten stehende Tabelle.
| RNA | DNA | |
|---|---|---|
| Art des Strangs | einzelsträngig | doppelsträngig |
| Basen | Adenin Uracil Cytosin Guanin |
Adenin Thymin Cytosin Guanin |
| Zucker | Ribose | Desoxyribose |
| Vorkommen in der Zelle | Zytoplasma Zellkern |
Zellkern |
Grundsätzlich solltest du dir merken: Die DNA hat den Zucker Desoxyribose, die RNA die Ribose. Beide – DNA und RNA besitzen die Basen Adenin, Cytosin und Guanin. Die DNA besitzt als vierte Base Thymin, die RNA Uracil. Es handelt sich bei der DNA außerdem um einen Doppelstrang, bei der RNA um einen Einzelstrang.
Ausblick – Das lernst du nach RNA – Bau und Funktion
Vertiefe dein Verständnis für die Genetik! Die Videos Proteinbiosynthese und Was ist DNA? geben dir spannende Einblicke in die molekularen Bausteine unserer Gene. Entdecke, wie RNA und DNA zusammenarbeiten und freue dich darauf, noch mehr Geheimnisse der Biologie zu entschlüsseln!
RNA – Zusammenfassung
- Die RNA ist eine Nukleinsäure und der DNA in ihrem Aufbau ähnlich. Sie enthält den Zucker Ribose statt einer Desoxyribose wie die DNA und die Base Uracil statt Thymin wie die DNA. Außerdem ist die RNA einzelsträngig.
- Es gibt verschiedene RNA-Arten. Bei der Proteinbiosynthese kommen die mRNA, die tRNA und die rRNA vor.
Häufig gestellte Fragen zum Thema RNA
Transkript RNA – Bau und Funktion
Hallo! Das heutige Video spielt sich in deinem Körper ab. Für viele Prozesse braucht dieser Proteine. Eiweiße übernehmen wichtige Funktionen als Enzyme, Rezeptoren, Antikörper und als Baustoffe für Haut, Bindegewebe, Haare, Knochen und Muskeln. Der Bauplan für die lebenswichtigen Moleküle liegt verborgen im Zellkern, in Form von DNA. Um diesen zu kopieren und aus dem Kern heraus und zu den Baustellen zu tragen brauchen wir RNA. Um den Bau der RNA selbst geht es in diesem Video. Wir werden uns die chemische Struktur sowie Funktion und Bedeutung der Basensequenzen anschauen. Zum Schluss folgt der Vergleich mit der DNA. RNA seht für „Ribonukleinsäure" beziehungsweise „ribonucleic acid“ auf Englisch. Ribonukleinsäure besteht aus einer Kette sich abwechselnder Phosphorsäurereste und den Zuckermolekülen Ribose. An jedem Ribose-Molekül findet sich eine der vier organischen Basen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Hier siehst du eine solche Kette. Jede Einheit aus Ribose, Phosphorsäurerest und einer Base bildet ein Nukleotid. Es gibt verschiedene Typen von RNA, die unterschiedliche Funktionen übernehmen. Die messenger-RNA zum Beispiel, kurz mRNA, ist der eigentliche Code für den Bau eines Proteins. Die transfer-RNA, kurz tRNA, hingegen ist nur ein Helfer, der Aminosäuren als Baustoffe im Zellplasma aufnimmt und zum Ribosomen transportiert. Schauen wir uns das Kernstück der RNA an, die Basensequenz. Sie ist eine entgegengesetzte Kopie der DNA-Strangs, dessen Information transportiert werden soll. Dafür wird dieser entspiralisiert und die Wasserstoffbrücken werden aufgespalten. An einem festgelegten Startpunkt lagern sich die komplementären RNA-Nukleotide an den DNA-Einzelstrang an. Die Basenpaarung sieht dabei folgendermaßen aus: Das Cytosin der DNA mit dem Guanin der RNA, das Guanin der DNA mit dem Cytosin der RNA, das Thymin der DNA mit dem Adenin der RNA und das Adenin der DNA mit dem Uracil der RNA. Denn die RNA enthält statt Thyminbasen, die sehr ähnliche Uracilbase. Die RNA-Polymerase verknüpft nun die einzelnen Nukleotide, sodass ein RNA-Einzelstrang entsteht. Dieses Umschreiben heißt Transkription. Als RNA wird der Code aus dem Kern heraus und zum Ribosomen transportiert, dem eigentlichen Bauort der Proteine. Hier wird der Code wie eine andere Sprache übersetzt. Jeweils drei Nukleotide stehen für eine Aminosäure, dem Grundbaumaterial für Eiweiße. Ausgehend vom RNA-Code wird so ein ganzes Protein aus Aminosäuren zusammengesetzt. Vergleicht man die RNA mit der DNA fällt auf, dass beide einen ähnlichen Aufbau haben: Organische Basen, Zuckermoleküle und Phosphorsäurereste. Beide werden im Zellkern gebildet. Allerdings besteht die RNA – anders als die DNA – aus einem Einzel- und keinem Doppelstrang. Außerdem ist sie viel kürzer, da sie nur Informationen für ein einzelnes Gen verschlüsselt. Eine der vier Basen ist ebenfalls anders. Uracil statt Thymin, die mit Adenin gepaarte Base. Während die DNA das Zuckermolekül Desoxyribose enthält, kommt Ribose in der Struktur der RNA vor. Auch ist die RNA viel instabiler und kurzlebiger als DNA. Sie wird ständig neu aufgebaut und gleichzeitig von RNasen abgebaut. Dadurch sind immer Baupläne für die Proteine vorhanden, die der Körper gerade braucht. Die Einzelstücke werden wiederverwendet, also quasi recycelt. Fassen wir noch einmal zusammen: Die chemische Struktur der RNA besteht aus Ribose, Phosphorsäureresten und den organischen Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Eine Einheit aus diesen drei Baustoffen heißt Nukleotid. Die Basensequenz verschlüsselt den Bauplan für ein neues Protein, das an den Ribosomen gebildet wird. Jeweils drei Nukleotide bilden den Code für eine Aminosäure, die wiederum die kleinste Baueinheit eines Proteins ist. Anders als die DNA ist RNA einsträngig, kurzlebig, kürzer, hat das Zuckermolekül Ribose statt Desoxyribose und die Base Uracil statt Thymin. Ich hoffe du hast eine ungefähre Vorstellung bekommen, wie die RNA aufgebaut ist und worin sie sich von der DNA unterscheidet. Tschüss!
RNA – Bau und Funktion Übung
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Beschreibe den Aufbau der RNA.
TippsDas Zuckermolekül der DNA heißt Desoxyribose.
DNA und RNA besitzen je vier organische Basen. Die organischen Basen der DNA sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin. Die RNA besitzt kein Thymin.
LösungDie Ribonukleinsäure (RNA) besteht aus Phosphorsäureresten, Zuckermolekülen (Ribose) und den organischen Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil.
Die Zuckermoleküle und die Phosphorsäurereste bilden eine Kette, in der sie sich jeweils abwechseln. Die organischen Basen lagern sich an den Zuckermolekülen an. Von der DNA unterscheidet sich die RNA dadurch, dass sie Ribose als Zucker und anstelle von Thymin Uracil als Base besitzt.
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Bestimme, welche Base der RNA sich bei der Transkription an welche Base der DNA anlagert.
TippsDie DNA und die RNA besitzen je vier organische Basen.
Die DNA und die RNA unterscheiden sich in einer organischen Base.
Die RNA besitzt anstelle von Thymin Uracil als Base.
LösungBei der Transkription spaltet sich der Doppelstrang der DNA. An dem entstandenen Einzelstrang der DNA lagern sich an deren Basen die entsprechenden Basen der RNA an. Dabei paaren sich:
- Guanin der DNA mit Cytosin der RNA,
- Cytosin der DNA mit Guanin der RNA,
- Adenin der DNA mit Uracil der RNA und
- Thymin der DNA mit Adenin der RNA.
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Beschreibe verschiedene Typen der RNA.
TippsDie mRNA wird bei der Transkription hergestellt.
Die tRNA transportiert Aminosäuren zum Ribosom.
LösungDie RNA bildet verschiedene Typen mit unterschiedlichen Funktionen, die mRNA, tRNA und die rRNA.
Bei der Transkription im Zellkern wird die mRNA (messenger- oder Boten-RNA) gebildet. Die mRNA schreibt die genetische Information von der DNA ab und transportiert die Botschaft zu den Ribosomen. Sie ist der Code für den Bau eines Proteins.
Die tRNA (Transport-RNA) bindet spezifische Aminosäuren im Zellplasma und transportiert diese zu den Ribosomen. Im Ribosom werden die Proteine aufgebaut.
Weiterhin gibt es die rRNA (ribosomale RNA), die am Aufbau der Ribosomen beteiligt ist.
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Erläutere, was ein Nukleotid ist, und zeige seine Bedeutung auf.
TippsNukleotide bilden Nukleotidsequenzen.
Nukleotide sind wichtig für die Erbinformation.
LösungNukleotide sind Moleküle, die aus drei Bestandteilen bestehen:
- Phosphorsäurerest,
- Zuckermolekül und
- organische Base.
Nukleotide sind Bestandteile von Nukleinsäuren (DNA und RNA), die im Zellkern vorkommen.
Die Aufeinanderfolge von Nukleotiden wird als Nukleotidsequenz oder als Basensequenz bezeichnet. Dadurch ist in der DNA die Erbinformation (der genetische Code) gespeichert.
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Stelle die Eigenschaften der RNA und der DNA gegenüber.
TippsDie DNA benötigt zum Transport die RNA.
Die DNA ist Träger der genetischen Information.
LösungDie DNA und die RNA sind ähnlich aufgebaut. Beide werden im Zellkern gebildet. Die DNA kann den Zellkern nicht verlassen. Die RNA transportiert die Information aus dem Zellkern ins Zellplasma und dort zu den Ribosomen.
Die RNA kommt im Gegensatz zur DNA meist einzelsträngig vor und ist kürzer als die DNA. Sie transportiert die Information für nur ein Gen. Die RNA ist kurzlebiger, ist aber ständig im Auf- und Abbau. Des Weiteren unterscheidet sich die RNA von der DNA dadurch, dass sie Ribose und nicht Desoxyribose als Zucker besitzt. Anstelle von Thymin besitzt die RNA die Base Uracil.
-
Beschreibe den Vorgang der Translation.
TippsTranslation bedeutet Übersetzung.
Proteine sind Eiweiße und bestimmen die biologische Struktur und Funktion im Körper.
LösungDie Translation ist die Übersetzung des genetischen Codes. Das geschieht in den Ribosomen.
Die tRNA transportiert die entsprechende Aminosäure und lagert sich mit dem passenden Triplett an die mRNA an. Drei Nukleotide bilden den Code für eine Aminosäure. Der Code wird übersetzt. Die Basensequenz stimmt mit dem ursprünglichen DNA-Abschnitt wieder überein. Aus den Aminosäuren werden Proteine zusammengesetzt.
Wie ist die DNA aufgebaut?
Proteinbiosynthese – von der DNA zum Protein
DNA – Verpackung und Chromatin
Was ist DNA?
Entdeckung der DNA – Watson und Crick
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RNA – Bau und Funktion
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Gut erklärtes Video!! Danke
Ich muss gerade das Thema Genetik fürs Abi wiederholen und das Video war echt super Hilfreich!!!!
Klasse Video. Sehr verständlich erklärt. Hat mir geholfen :)
Tolles Video. Sehr gut erklärt! Danke :)
Super Video ..Danke :-)