Theorie:
TRANSKRIPTION - der 1. Schritt der Proteinbiosynthese
Bei der Transkription wird eine Kopie der DNS erstellt. Diese Kopie ist, so wie die DNS, eine Nukleinsäure. Es handelt sich um eine Ribonukleinsäure (RNS). Die doppelsträngige DNS wird also bei der Transkription in eine einsträngige RNS umgeschrieben. Da letztgenannte die genetische Information vom Kern ins endoplasmatische Retikulum überträgt, wird sie mRNS (engl. Messenger = Botschafter-RNS) genannt.
Nukleinsäuren: RNS & DNS
Das Kopieren der DNS ist nötig,
- weil der Ort der DNS (Zellkern) nicht der Ort der Proteinsynthese (endoplasmatisches Retikulum, Zellplasma) ist und die Entfernung mit einer "Botschaft", nämlich der mRNS, überbrückt werden muss
- damit die Originalinformation (DNS) bei der Proteinsynthese nicht beschädigt wird
- damit größere Mengen eines Proteins auf einmal produziert werden können (in diesem Fall werden einfach mehrere Kopien gemacht).
Für die Transkription wird ein Teil der DNS entspiralisiert, und die beiden komplementären DNS-Einzelstränge trennen sich voneinander. Die Ausbuchtung, die in der DNS entsteht, heißt Puff (engl. sprich: "paf"). An den "Positiv"-Strang (= codogener Strang; Richtung: 3'-5') werden komplementäre RNS-Nukleotide angefügt. Dieser codogene DNS-Strang dient der mRNS-Synthese als Vorlage und wird auch als Matrize bezeichnet. Es entsteht somit eine mRNS, die antiparallel zur DNS-Matrize verläuft und in der 5'-3'-Richtung (= Leserichtung) verläuft. Das Enzym, das die RNS-Nukleotide zusammenfügt, heißt RNS-Polymerase. Es kann Nukleotide nur am 3'-Ende der entstehenden mRNS anfügen.
Das Struktur-Gen enthält neben den Bereichen, die für die Aminosäuren kodieren, auch noch andere Bereiche, deren Funktion unbekannt ist. Diese Einschübe heißen Introns. Die Introns werden bei der RNS-Prozessierung herausgeschnitten, bevor die mRNS den Zellkern verlässt. Dieser Vorgang heißt splicen (engl. sprich: "spleissen"). Die reife mRNS verlässt den Zellkern und wird ins endoplasmatische Retikulum (ER) transportiert.
Unterschiede zwischen DNS und RNS:
DNS | RNS | |
Struktur | Doppelhelix | Einzelstrang |
Zucker | Desoxyribose | Ribose |
Stickstoffbasen | A,C,G,T | A,C,G,U |
Vorkommen | Zellkern | Zellkern & endoplasmatisches Retikulum (ER) |
Ein wichtiger Unterschied zwischen DNS und RNS liegt in den Basen: Die RNS hat statt Thymin die verwandte Base Uracil. Das bedeutet, dass bei der Transkription an jener Position, wo am codogenen DNS-Strang (Positiv-Strang) die Base "A" zu liegen kommt, auf der neu gebildeten, komplementären mRNS (die dem DNS-Negativ-Strang (codierend) gleicht) ein Uracil eingebaut wird (statt des Thymins, welches auf einem neu gebildeten DNS Strang stehen müsste).
Beispiel:
codierender Strang der DNA (= negativ): 5'-GGGCGCTATAAG-3'
codogener Strang der DNA (= positiv): 3'-CCCGCGATATTC-5'
mRNS (entspricht dem codierenden DNA-Strang) : 5'-GGGCGCUAUAAG-3'
Transkription im Zellkern
WICHTIG (siehe obenstehende Abbildung): Die DNA (= Doppelhelix, 2-strängig) enthält die verschlüsselte Bauanleitung für die Proteinsynthese. Um Proteine erstellen zu können, wird diese Information in einem ersten Schritt in eine mRNS umgeschrieben. Dazu muss die DNA aufgetrennt werden. Sie liegt in Form einer Doppelhelix vor und besteht somit aus 2 Strängen: dem codierenden (negativ: 5'-3') und dem codogenen (positiv: 3'-5') Strang. Der codierende Strang wird auch als Negativ-Strang bezeichnet, da er vom 5'-Ende zum 3'-Ende zu lesen ist. Der codogene Strang (auch als Matrize bezeichnet) wird hingegen als Positiv-Strang bezeichnet, da dieser die Information vom 3'-Ende zum 5'-Ende in der richtigen Reihenfolge wiedergibt. Bei der Transkription synthetisiert das Enzym RNS-Polymerase anhand der DNA-Vorlage eine mRNS und lagert stets am 3'-Ende der mRNS neue, zum codogenen DNA-Strang komplementäre Nukleotide an. Somit ist die mRNS zwar komplementär zum codogenen Strang, während sie zugleich dieselbe Basenabfolge wie der codierende DNA-Strang aufweist - bis auf die Ausnahme, dass das Thymin (T) in der mRNS durch Uracil (U) ersetzt ist.
Wichtig!
Bei der Transkription wird vom Positiv-Strang der DNS eine Kopie (mRNS) erstellt. RNS unterscheidet sich in Struktur, im Zucker, im Vorkommen und in einer Base von DNS.
Quellen:
Ruso, Bernhart. 2011. BIOLOGIE. Skriptum. Wien: Dr. Roland GmbH, 2011. 3.Auflage
Nukleinsäuren: RNS & DNS - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Difference_DNA_RNA-DE.svg
Transkription im Zellkern - https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Transkription_Translation_01.jpg