Ein Protein entsteht aus der Basensequenz eines Gens in zwei Schritten: In der Transkription wird die DNA im Zellkern in mRNA umgeschrieben, in der Translation liest das Ribosom die mRNA in Dreierschritten und fügt nach dem genetischen Code Aminosäure an Aminosäure zur Proteinkette. Damit wird der Gen-Merkmal-Zusammenhang molekular präzise: Ein Gen wirkt über ein Protein, dessen Struktur seine Funktion bestimmt. Ändert sich eine einzige Base (Mutation), kann sich die Aminosäurefolge und damit das Protein — und das Merkmal — ändern. Das ist die Brücke von Genotyp zu Phänotyp auf Molekülebene.
â—Ź Die Herstellung von Proteinen in der Zelle nach dem Bauplan der DNA
â—‹ Die Verdauung von Nahrungsprotein
○ Die Speicherung von Aminosäuren
Bei der Proteinbiosynthese wird die genetische Information der DNA in Proteine umgesetzt. Sie verläuft in zwei Schritten: Transkription (DNA → mRNA) und Translation (mRNA → Protein).
Bei der ___ wird die DNA-Information in eine mRNA-Kopie umgeschrieben.
âś“ Antwort: Transkription
Transkription (lat. 'Umschrift'): Das Enzym RNA-Polymerase liest den codogenen Strang der DNA ab und synthetisiert eine komplementäre mRNA. Diese wandert aus dem Zellkern ins Cytoplasma.
Bei der Translation wird die Basensequenz der mRNA in eine Aminosäuresequenz übersetzt.
âś“ Wahr
Richtig. An den Ribosomen wird die mRNA abgelesen: Jeweils drei Basen (Codon) codieren eine Aminosäure. tRNA-Moleküle bringen die passenden Aminosäuren, die zu einer Polypeptidkette verknüpft werden.
Wie viele Basen codieren eine Aminosäure (ein Codon)?
â—‹ 1
â—‹ 2
â—Ź 3
â—‹ 4
Ein Codon (Basentriplett) besteht aus drei aufeinanderfolgenden Basen der mRNA. Mit 4 Basen und 3er-Kombinationen ergeben sich 64 mögliche Codons für 20 Aminosäuren (+ Stopp-Codons). Der Code ist redundant.
Der genetische Code ist universell — fast alle Lebewesen verwenden den gleichen Code.
âś“ Wahr
Richtig. Von Bakterien bis zum Menschen verwenden (fast) alle Organismen denselben genetischen Code. Dies ist ein starker Beleg fĂĽr die gemeinsame Abstammung aller Lebewesen.
Die mRNA enthält im Gegensatz zur DNA die Base Uracil (U) statt Thymin (T).
âś“ Wahr
Richtig. RNA verwendet Uracil statt Thymin. Die Basenpaarung bei der Transkription: DNA-Adenin paart mit RNA-Uracil (A-U), DNA-Thymin paart mit RNA-Adenin (T-A).
Die ___ (Boten-RNA) transportiert die genetische Information von der DNA im Zellkern zu den Ribosomen im Cytoplasma.
âś“ Antwort: mRNA
Messenger-RNA (mRNA) ist die Kopie eines Gens, die als Bauplan fĂĽr ein Protein dient. Sie hat eine begrenzte Lebensdauer und wird nach der Translation abgebaut.
Ein Gen ist ein Abschnitt der DNA, der die Information für ein Protein (oder eine funktionelle RNA) enthält.
âś“ Wahr
Richtig. Gene sind die funktionellen Einheiten der DNA. Der Mensch hat rund 20.000 proteincodierende Gene, die nur einen kleinen Teil der gesamten DNA ausmachen.
Die ___ transportiert die passende Aminosäure zum Ribosom und hat ein Anticodon, das komplementär zum mRNA-Codon ist.
âś“ Antwort: tRNA
Transfer-RNA (tRNA) hat eine kleeblattförmige Struktur mit einem Anticodon (komplementär zum Codon) und einer Bindungsstelle für die zugehörige Aminosäure. So wird die Übersetzung von Basen in Aminosäuren vermittelt.
In welcher Reihenfolge flieĂźt die genetische Information laut dem 'zentralen Dogma der Molekularbiologie'?
○ Protein → RNA → DNA
● DNA → RNA → Protein
○ RNA → DNA → Protein
○ DNA → Protein → RNA
Das zentrale Dogma (Francis Crick, 1958): DNA wird in RNA transkribiert, RNA wird in Protein translatiert. Der Informationsfluss verläuft in eine Richtung (mit Ausnahme der Retroviren: RNA → DNA).
Was passiert, wenn ein Stopp-Codon (z. B. UAA, UAG, UGA) am Ribosom erreicht wird?
○ Eine neue Aminosäure wird eingefügt
â—Ź Die Translation wird beendet und das fertige Protein wird freigesetzt
○ Die mRNA wird zerstört
â—‹ Die Transkription beginnt
Stopp-Codons (UAA, UAG, UGA) codieren keine Aminosäure. Wenn das Ribosom ein Stopp-Codon erreicht, löst sich die Polypeptidkette vom Ribosom und faltet sich zum funktionsfähigen Protein.
Das Start-Codon AUG codiert die Aminosäure ___ und markiert den Beginn der Translation.
âś“ Antwort: Methionin
AUG ist das universelle Start-Codon. Es codiert Methionin und signalisiert dem Ribosom, wo die Translation beginnt. Methionin steht daher am Anfang jeder Polypeptidkette (wird oft später abgespalten).
Welche Rolle spielen Ribosomen bei der Proteinbiosynthese?
â—‹ Sie speichern die DNA
● Sie lesen die mRNA ab und katalysieren die Verknüpfung von Aminosäuren zu einer Polypeptidkette
â—‹ Sie produzieren die DNA
○ Sie zerstören fehlerhafte Proteine
Ribosomen bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit. Sie wandern entlang der mRNA, und an jedem Codon wird die passende tRNA mit ihrer Aminosäure gebunden. Die Peptidbindung wird katalysiert.
Ordne die Schritte der Proteinbiosynthese in der richtigen Reihenfolge.
✓ Antwort: Transkription im Zellkern, mRNA wandert ins Cytoplasma, Translation am Ribosom, Proteinfaltung zum funktionsfähigen Protein
1. DNA wird im Kern zu mRNA transkribiert → 2. mRNA verlässt den Kern durch Kernporen → 3. Ribosomen translatieren die mRNA in eine Aminosäurekette → 4. Das Protein faltet sich in seine dreidimensionale Funktionsform.
Welche Aminosäurekette entsteht aus der mRNA AUG CCG UGA AAG UUU?
● Met–Pro
○ Met–Pro–Lys–Phe
○ Pro–Lys–Phe
Met–Pro. AUG ist das Startcodon und bringt selbst Methionin mit, CCG ist Prolin. UGA ist ein Stoppcodon — hier löst sich die Kette vom Ribosom, und AAG UUU dahinter werden nicht mehr übersetzt. Met–Pro–Lys–Phe liest über das Stoppcodon hinweg, Pro–Lys–Phe lässt das Methionin des Startcodons weg.
Das Codon CUU steht für Leucin. Welcher Austausch einer einzelnen Base lässt das Protein unverändert?
● CUU → CUG
○ CUU → CCU
○ CUU → AUU
CUU → CUG. Auch CUG bedeutet Leucin — der Code hat 64 Codons für 20 Aminosäuren, und viele Aminosäuren unterscheiden sich nur in der dritten Base. CCU wäre Prolin, AUU Isoleucin: An der ersten oder zweiten Stelle ändert ein Austausch meist die Aminosäure.
Die mRNA AUG UCU GGA AAG CUU CAU UAG ergibt Met–Ser–Gly–Lys–Leu–His. Nun fehlt das erste G von GGA. Welche Kette entsteht?
● Met–Ser–Glu–Ser–Phe–Ile …
○ Met–Ser–Lys–Leu–His
○ Met–Ser–Glu–Lys–Leu–His
Ab der Lücke verrutscht das Leseraster: AUG UCU GAA AGC UUC AUU AG… heißt Met–Ser–Glu–Ser–Phe–Ile. Das Stoppcodon UAG steht nicht mehr im Raster, die Kette läuft weiter. Eine fehlende Base nimmt also nicht einfach eine Aminosäure heraus und ändert auch nicht nur eine — sie verändert alles dahinter.
Die mRNA AUG GCU CAG UUC GAA UAA ergibt fünf Aminosäuren. Im dritten Codon wird C gegen U getauscht: CAG → UAG. Was entsteht jetzt?
● Eine Kette aus 2 Aminosäuren
○ Eine Kette aus 5 Aminosäuren, eine davon anders
○ Dieselbe Kette aus 5 Aminosäuren
Nur Met–Ala. UAG ist ein Stoppcodon, also endet die Kette schon nach dem zweiten Codon, und Phe und Glu fehlen. Ein einziger ausgetauschter Buchstabe kann also stumm sein, eine Aminosäure ändern — oder das Protein mittendrin abbrechen.