Der genetische Code: Vom Gen zum Protein

Aufbau von Genen

Die Basen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin sind sozusagen die Buchstaben des genetischen Codes. Sie setzen „Wörter“ aus jeweils drei Buchstaben zusammen, die als Basentriplett bezeichnet werden. In deren Abfolge sind Informationen gespeichert, die es erlauben ein Molekül aufzubauen, das im Organismus wirksam und von diesem benötigt wird. In der Regel handelt es sich dabei um Proteine. Proteine bestehen aus langen Ketten von Aminosäuren. Jedes Basentriplett kodiert eine dieser Aminosäuren. Die Abfolge der Basentripletts eines Gens ist damit die „Bauanleitung“ für die Abfolge der Aminosäuren in einem Protein und damit für die Struktur des Proteins. Die Proteine können verschiedene Funktionen erfüllen. Einige Proteine sind (künftige) Bestandteile von Zellen, also sozusagen Bausteine für den Aufbau des Organismus. Andere Proteine steuern als Enzyme die Vorgänge in der Zelle. Außerdem bildet ein Teil der Zellen Proteine, die als Hormone (z.B. Insulin), Verdauungsenzyme o.ä. in den Körper abgegeben werden und dort ihre Funktion erfüllen.

Transkription

Die Umsetzung der Erbinformation vom Gen zum fertigen Protein erfolgt in mehreren Schritten. Zunächst wird die Basensequenz auf einen RNA-Strang übertragen. Dieser Prozess wird Transkription genannt. Bei dem Kopiervorgang wird nur ein Strang hergestellt und nicht ein Doppelstrang mit einander gegenüberliegenden Basen, wie es für die DNA üblich ist. Der RNA-Strang wird noch im Zellkern nachbearbeitet, Teilstücke die keine Information tragen, werden entfernt, z.T. werden Stränge in mehrere Stücke zerlegt, aus denen mehrere Proteine hervorgehen. Zusätzlich wird die RNA an den Enden mit schützenden Strukturen versehen, die die Stabilität des RNA-Strangs erhöhen und den Transport der fertigen RNA aus dem Zellkern unterstützen. Die fertige RNA wird als mRNA (aus dem Englischen „messenger RNA“) bezeichnet.

Translation

Nachdem die mRNA aus den Zellkern ins Cytoplasma transportiert wird, findet im Cytoplasma der Zelle die Übersetzung in Proteine statt. Dazu lagert sich die mRNA an Strukturen im Cytoplasma an, die als Ribosomen bezeichnet werden. Die Ribosomen laufen die mRNA entlang und übersetzen stückweise die Basentripletts (Codone) in die Aminosäurenabfolge des zu produzierenden Proteins. Die Proteine tragen dann als Bausteine des Organismus und als Enzyme – häufig im Zusammenspiel mit Umwelteinflüssen – zu den individuellen Merkmalsausprägungen des Lebewesens bei. Nur wenige Merkmale werden durch ein einziges Gen bestimmt. In der Regel unterliegen Merkmale insbesondere bei höheren Organismen dem Einfluss mehrerer Gene. Die Grundlagen der Merkmale werden bei der Zellteilung an die Tochterzellen und bei der Vermehrung von einer Generation zur anderen weitergegeben.