Der genetische code

Der Genetische Code (750 Wörter und eine Seite Abbildungen)   - erstmals 1960 näher erforscht bis 1965 fast vollständig bekannt - zunächst war erst mal die Frage wieviel Basen nötig um eine Aminosäure zu codieren - es gibt vier Basen um die mRNA zu verschlüsseln, Cytosin(C), Urazil(U), Pyrimidine Adenin(A), Guanin(G), Purine - bei einer Codierung der Aminosäure mit nur einer Base wäre eine Codierung von nur vier Aminosäure möglich - es gibt aber insgesamt 20 Aminosäuren   Glycin (Gly) Methionin (Met) Alanin (Ala) Tryptophan (Try) Valin (Val) Tyrosin (Tyr) Leucin (Leu) Asparaginsäure (Asp) Isoleucin (Ile) Asparagin (Asn) Phenylalanin (Phe) Glutaminsäure (Glu) Prolin (Pro) Glutamin (Gln) Serin (Ser) Lysin (Lys) Threonin (Thr) Arginin (Arg) Cystein (Cys) Histidin (His)   - wenn man nun zwei Basen als Einheit betrachtet würde man 42 =16 Möglichkeiten erhalten AA, AU, AC, AG, UA, UU, UC, UG, CA, CU, CC, CG, GA, GU, GC, GG Dupletts dies reicht aber nicht aus - es muß also einen Verbund von 3 Basen geben, um die 20 Aminosäuren zu codieren wenn man 3 Basen verwendet gibt 43 = 64 Möglichkeiten und bildet ein Triplett, ein solches Triplett wird als Codon bezeichnet - mit Hilfe von 61 Codonen werden diese 20 Aminosäuren verschüsselt - die restlichen 3 Codone UAA (ochre), UAG (amber), UGA (opal) sind Stopp- od. Nonsenscodone und führen zu Abbruch des Lesens der mRNA - den Anfang einer jeden mRNA ist das Startcodon AUG oder GUG bei Prokaryoten, welches das N-Formyl-Methionin verschlüsselt, das GUG ist damit zweideutig es ver- schüsselt in der Genmitte das Valin, das AUG in der Genmitte das Methionin   erste Position (5’-Ende)   zweite Position   dritte Position (3’-Ende)   U C A G   U     Phe Phe Leu Leu Ser Ser Ser Ser Tyr Tyr Stop Stop Cys Cys Stop Trp U C A G C     Leu Leu Leu Leu Pro Pro Pro Pro His His Gln Gln Arg Arg Arg Arg U C A G A     Ile Ile Ile Met Thr Thr Thr Thr Asn Asn Lys Lys Ser Ser Arg Arg U C A G G Val Val Val Val Ala Ala Ala Ala Asp Asp Glu Glu Gly Gly Gly Gly U C A G   - der Genetische Code weißt folgende Eigenschaften auf erst ist degeneriert, d.h. die meisten Aminosäuren sind durch mehrere Codone verschlüsselt, ihre Synonym-Codone) - lediglich zwei Aminosäuren (Met, Trp) werden nur durch je ein Codon bestimmt - 10 Aminosäuren (Phe, Try, His, Gln, Asn, Lys, Asp, Glu, Cys, Ser werden durch je zwei Synonymtripletts codiert - Ile wird mittels drei Codonen festgelegt - 5 Aminosäuren (Pro, Thr, Val, Ala, Gly) werden durch je 4 Synonym-Codone bestimmt - 3 Aminosäuren (Leu, Ser, Arg) werden durch je 6 Tripletts codiert - diese Degeneration des genetischen Codes ist nicht zufällig, denn es zeigt sich das die ersten beiden Positionen gleich sind, nur in der dritten Position unterschiedliche Basen - bei der 2-Synonym Gruppe ist an der 3. Position ein jeweils nur ein Pyrimidin oder ein Purin z.B.

Phe mit Urazil und Cytosin od. Glu mit Adenin und Guanin - bei den 4-Synonym-Codonen ist an der dritten Stelle beides möglich sowohl Purin als auch Pyrimidine, z.B. Alanin das dritte Nucleotid A, U, G, C, - dies läßt darauf schließen das die Tripletts in der Frühstadien der Lebensentwicklung nur auf den ersten beiden Positionen gelesen wurden, erst später wurde die dritte Position beim lesen mit einbezogen - eine weitere Eigenschaft ist die Universalität, das heißt das eine Aminosäure immer durch die gleiche Nucleotidsequenz bei allen Organismen bestimmt ist, es gibt nur sehr geringe Abweichungen, dadurch kann man schlußfolgern das alle Organismen aus einer Vorstufe entstanden sind - zu den Eigenschaften gehört auch die Kommafreiheit, das bedeutet es werden die Codone ohne Unterbrechung gelesen, ohne das sie irgendwie voneinander abgegrenzt sind, dies fordert einen genauen Lesevorgang um Fehler bei Proteinsynthese zuvermeiden - weiterhin ist der genetische Code nicht überlappend, d.h. das aller drei Nucleotide ein neues Protein angelagert wird bei der Proteinsynthese - Gene sind funktionell in linearer aufeinanderfolgende Abschnitte der DNA od.

RNA, sie ent- halten die Informationen für biologisch aktive Polypeptide - ein Gen hat eine Promotor-Region welche 50 Nucleotide umfasst, dabei ist 50 negativ, d.h. es wird von -50 aufwärts gezählt - vom -38 bis zum -28 ist die “-30-Region” RNA-Polymerase-Erkennungsregion, von -13 bis zum 7- die “-10-Region” RNA-Polymerase-Anheftungsregion, dann folgt eine Region mit dem Transcriptionsstart bis zum 28 Nucleotid, ab dem 29. die erste Aminosäure Met - Allel sind allelomorphe Gene , d. h. sind verschiedene Zustandsformen, Nucleotidsequenzen eines Genes, sie befinden sich in homologen Chromosomen am gleichen Genort

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