By Leave a Comment on 7.9B: Die Beziehung zwischen Genen und Proteinen

Gene und Proteine

Seit der Wiederentdeckung von Mendels Werk im Jahr 1900 hat sich die Definition des Gens von einer abstrakten Einheit der Vererbung zu einer greifbaren molekularen Einheit entwickelt, die zu Replikation, Transkription, Translation und Mutation fähig ist. Gene bestehen aus DNA und sind linear auf Chromosomen angeordnet. Einige Gene kodieren für strukturelle und regulatorische RNAs. Die Forschung, die das Transkriptom von Zellen (die Gesamtheit aller in einer Zelle vorhandenen RNA-Transkripte) untersucht, weist zunehmend darauf hin, dass dies die größte Klasse von RNAs ist, die von eukaryontischen Zellen produziert wird, und zwar weit mehr als die proteinkodierenden Boten-RNAs (mRNAs). Die 20 000 proteinkodierenden Gene, die typischerweise in tierischen Zellen zu finden sind, und die 30 000 proteinkodierenden Gene, die typischerweise in pflanzlichen Zellen zu finden sind, haben dennoch enorme Auswirkungen auf die Zellfunktionen.

Protein-kodierende Gene spezifizieren die Sequenzen von Aminosäuren, die die Bausteine von Proteinen sind. Proteine wiederum sind für die Steuerung fast aller Funktionen der Zelle verantwortlich. Sowohl die proteinkodierenden Gene als auch die Proteine, die ihre Genprodukte sind, sind für das Leben, wie wir es kennen, absolut notwendig.

Abbildung: Gene kodieren Proteine: Gene, die auf (a) Chromosomen getragen werden, sind linear organisierte Anweisungen für die Herstellung von RNA- und Proteinmolekülen, die für alle Prozesse des Lebens notwendig sind. Das (b) Interleukin-2-Protein und das (c) Alpha-2u-Globulin-Protein sind nur zwei Beispiele für die Vielzahl unterschiedlicher molekularer Strukturen, die von Genen kodiert werden.

Replikation, Transkription und Translation sind die drei Hauptprozesse, die von allen Zellen genutzt werden, um ihre genetische Information zu erhalten und die in der DNA kodierte genetische Information in Genprodukte umzuwandeln, die je nach Gen entweder RNAs oder Proteine sind. In eukaryotischen Zellen, d. h. Zellen mit einem Zellkern, finden Replikation und Transkription innerhalb des Zellkerns statt, während die Translation außerhalb des Zellkerns im Zytoplasma abläuft. In prokaryontischen Zellen, d. h. in Zellen ohne Zellkern, finden alle drei Prozesse im Zytoplasma statt.

Die Replikation ist die Grundlage für die biologische Vererbung. Sie kopiert die DNA einer Zelle. Das Enzym DNA-Polymerase kopiert ein einzelnes doppelsträngiges DNA-Molekül der Eltern in zwei doppelsträngige DNA-Tochtermoleküle. Bei der Transkription wird aus der DNA RNA hergestellt. Das Enzym RNA-Polymerase erzeugt ein RNA-Molekül, das komplementär zu einem gencodierenden Abschnitt der DNA ist. Bei der Translation wird aus der mRNA ein Protein hergestellt. Das Ribosom erzeugt eine Polypeptidkette aus Aminosäuren unter Verwendung der mRNA als Vorlage. Die Polypeptidkette faltet sich zu einem Protein.

LIZENZEN UND ZUSÄTZE

CC LIZENZIERTER INHALT, SPEZIFISCHE ZUSÄTZE

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