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Der genetische Code - 2.Version - Referat



DER GENETISCHE CODE

Wie wir bereits gelernt haben ist die DNS Träger der genetischen Information.
Dabei stellt sich aber die Frage wie diese genetische Information niedergeschrieben ist, deshalb möchte ich euch heute etwas über den genetischen Code erzählen.

Was ist der genetische Code?
Um Mitteilungen eindeutig wiedergeben zu könne, benutzt der Mensch Systeme von vereinbarten Zeichen und Symbolen.
Ein solcher Code ist z.B. das ABC also unsere Schrift oder das Morsealphabet.
Jeder Begriff wird durch eine bestimme Abfolge von Codezeichen ausgedrückt.

In der DNS ist das ähnlich.
Die Anweisungen für die Merkmale von Lebewesen sind auf der DNS verschlüsselt und gespeichert. Wenn aber diese Information umgesetzt werden soll, also Merkmale sichtbar und wahrnehmbar werden sollen, muss die DNS abgelesen werden und die Information in Proteine umgesetzt werden.
Die Erbanlagen kontrollieren die Bildung dieser spezifischen Proteine.

Dabei muss die in der DNS in Form einer bestimmten Basensequenz gespeicherte Information in die Aminosäuresequenz eines Proteins übersetzt werden.
Diese Übersetzung verläuft nach dem genetischen Code.
Die Zeichen dieses Codes sind die vier Nucleotide Thymin(Uracil), Adenin, Guanin und Cytosin die in der DNS oder RNA vorkommen.
In den Proteinen treten 20 Aminosäuren auf und die müssen jeweils mit diesen 4 Basen codiert werden. (Bis vor einigen Jahren waren nur 20 Aminosäuren bekannt. Inzwischen hat man 2 weitere Aminosäuren gefunden)
Für die Verschlüsselung der Information von 20 Aminosäuren müssen auch mindestens 20 unterschiedliche Codes vorhanden sein.
Das ist nur möglich wenn eine Folge von drei Nucleotiden eine Aminosäure codiert
Mit einer Base könnte man maximal 4 Aminosäuren verschlüsseln, was zu wenig wäre. Die Kombination von 2 Basen ergibt 42 Möglichkeiten d.h. 16 Varianten, also immer noch zu wenig. Ein Triplett-Code, d.h. eine Kombination von drei aus den vier Basen der DNS stellt einen Code dar der eine Aminosäure verschlüsselt. Damit sind nicht nur 20 sondern sogar 4³ Möglichkeiten der Codierung gegeben, was ein Überschuss von 44 Codezeichen bedeutet.


Geschichte und Entschlüsselung des genetischen Codes:
Das Rennen um das Verständnis des genetischen Codes fesselte die Biochemiker die erste Hälfte der sechziger Jahre 20.Jahrhunderts. Am 27. Mai 1961 gelang dem deutschen Biochemiker Heinrich Matthaei mit seinem amerikanischen Mitarbeiter Marshall Nirenberg mit dem Poly-U-Experiment der entscheidende Durchbruch zur Entschlüsselung des genetischen Codes.
Das Versuchsprinzip war es, einem System mit isolierten Ribosomen künstlich aufgebaute Polyribonukleotide mit bekannter Basenzusammensetzung anzubieten und dann nachzuforschen, welche Aminosäuren von diesem System verarbeitet werden. Dieses Experiment wird von einigen Genetikern als das bedeutendste des 20. Jahrhunderts bezeichnet.
In den darauf folgenden Jahren wurden viele Experimente durchgeführt bis man schließlich alle 64 Triplettkombinationen herstellen und die dazugehörigen Aminosäuren ermitteln konnte.

Das Ergebnis dieser umfangreichen Experimente kann man auch in dieser Tabelle sehen (Folie)

Die dort angegebenen Tripletts geben die Codons der Basensequenz auf der m-RNA wieder.
Als Codon bezeichnet man eine in mRNA-Molekülen vorkommende Sequenz von drei Nukleotiden, die im genetischen Code eine Aminosäure codiert
mRNA (Boten-RNA, vom englischen messenger-RNA) ist eine direkte
Kopie eines zu einem Gen gehörigen Teilabschnitts der DNA

Neben der tabellarischen Form ist auch die "Codesonne" nach Bresch und Hausmann weit verbreitet (folie)

Die Abbildung zeigt die Kombinationsmöglichkeiten der Basen in einer Codesonne. Von innen nach außen gelesen repräsentiert jede Dreierkombination einen von 20 verschiedenen Proteinbausteinen.
Den Codons UGA, UAG und UAA können keine Aminosäuren zugeordnet werden diese Basenfolgen beenden deshalb eine laufenden Proteinsynthese und somit das Ende eines Ablesevorgangs. Man nennt sie Abbruch-Codons.
Dann gibt es noch die sogenannten Start-Codons , das sind entweder die Tripletts AUG oder GUG, die die Proteinbiosynthese einleiten

Wie man der Sonne entnehmen kann, bedeuten zahlreiche Codes die gleiche Aminosäure. Man sagt deshalb, der genetische Code sei degeneriert.
Man kann Codon und Aminosäure dann nicht eindeutig zuordnen.
In den meisten Fällen betrifft die Degeneration nur die dritte Base


Außerdem ist noch zu sagen, dass der Code auch überlappungsfrei ist, d.h. die Sequenz eines Gens wird nicht teilweise von einem anderen benützt und ist zudem auch kommafrei, d.h. ohne Unterbrechungen durch die Sequenz der Tripletts auf der DNS gespeichert.
Schlussendlich ist noch zu sagen, dass der genetische Code ursprünglich ja an Bakterien entschlüsselt wurde. Es hat sich aber gezeigt, dass dieselben Basensequenzen von fast allen Organismen bis herauf zum Menschen verwendet werden deshalb bezeichnet man den genetischen Code auch als universell.


FOLIE:

Der genetische Code

Erste
Base Zweite Base Dritte Base
U C A G
U Phe Ser Tyr Cys U
Phe Ser Tyr Cys C
Leu Ser STOP STOP A
Leu Ser STOP Trp G
C Leu Pro His Arg U
Leu Pro His Arg C
Leu Pro Gln Arg A
Leu Pro Gln Arg G
A Ile Thr Asn Ser U
Ile Thr Asn Ser C
Ile Thr Lys Arg A
Met* Thr Lys Arg G
G Val Ala Asp Gly U
Val Ala Asp Gly C
Val Ala Glu Gly A
Val Ala Glu Gly G

(hier fehlt noch die Code-Sonne)

• je drei Nukleotide bedeuten eine Aminosäure
• es sind keine Pausezeichen notwendig
• viele Aminosäuren werden durch mehrere Codons bestimmt, man sagt, der Code ist degeneriert
• Der genetische Code ist "kommafrei", d. h. die Codons schließen lückenlos aneinander an
• Der Code ist nicht überlappend, da eine Base immer nur Bestandteil eines Codons ist
• Der genetische Code ist universell

Quellen:

Vita 1 - Genetik , Daumer – Genetik , Abiturwissen Biologie
http://de.wikipedia.org/wiki/Genetischer_Code
http://www.schuelerakademie.de/kurse/krypto/gencode.html
http://www.munichre.com/





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