DNA, Proteinsynthese und Zellstoffwechsel erklärt

DNA und Proteingenese

DNA ist der Schlüssel zur Vererbung. Ihre Struktur ermöglicht einen Code aus Anweisungen, der die Synthese von spezifischen Enzymen und anderen Proteinen regelt und steuert. Wie in Kapitel 1 diskutiert, bestehen Proteine aus Polypeptiden, und ein Polypeptid besteht aus Aminosäuren, die durch Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. Natürliche Proteine werden aus 20 verschiedenen Aminosäuren gebildet.

Das Stück DNA, dessen Funktion darin besteht, die Aminosäuresequenz einer Polypeptidkette zu kodieren, wird als Gen bezeichnet. Gene sind Erbeinheiten, die in den Chromosomen des Zellkerns gefunden werden und von Eltern an ihre Kinder weitergegeben werden, um die Besonderheiten ihrer Art zu identifizieren.

Proteinsynthese: Transkription

Die Informationen im DNA-Molekül werden in mRNA-Ketten (Messenger-RNA) transkribiert. An diesem Prozess ist eine Reihe von Enzymen beteiligt, die es ermöglichen, dass die doppelsträngige DNA teilweise geöffnet wird, um die Stränge zu kopieren. Sobald die mRNA-Ketten gebildet sind, verlassen sie den Zellkern und gelangen zu den Ribosomen im Zytoplasma.

Translation

Die Transfer-RNA (tRNA) ist dafür zuständig, die Aminosäuren im Zytoplasma zu erfassen und zu den Ribosomen zu transportieren:

• Das tRNA-Molekül besitzt ein Trinukleotid, das als Anticodon bezeichnet wird und komplementär zu einem Codon der mRNA ist.
• Die ribosomale RNA (rRNA) ist Bestandteil der Ribosomen. Wie wir gesehen haben, sind Ribosomen die Organellen, in denen Proteine synthetisiert werden.

Enzyme

Enzyme sind Proteine, die chemische Reaktionen beschleunigen. Ohne Enzyme würde unser Körper in kürzester Zeit aufhören zu funktionieren.

Zellstoffwechsel

Der Stoffwechsel ist die Gesamtheit aller biochemischen Reaktionen, die in Zellen ablaufen. Er dient der Aufnahme und dem Austausch von Materie und Energie mit der Umwelt sowie der makromolekularen Synthese aus einfachen Verbindungen. Ziel ist die Aufrechterhaltung der Lebensvorgänge (Ernährung, Wachstum, Vermehrung und Homöostase).

Der Stoffwechsel wird in zwei Prozesse unterteilt:

• Anabolismus: Aufbau von Molekülen.
• Katabolismus: Abbau von Molekülen.

Beide Prozesse integrieren den Zellstoffwechsel und beziehen sich auf alle wichtigen Tätigkeiten im Körper.

Der genetische Code

DNA-Moleküle bilden sich durch die Kombination von vier verschiedenen Arten von Nukleotiden, die durch ihre Stickstoffbasen repräsentiert werden: A, T, C und G. Diese vier Nukleotide sind die „Buchstaben“, mit denen die DNA ihre Botschaft „schreibt“.

Der mRNA-Strang bildet eine Reihe von „Wörtern“, wobei jedes Wort aus drei Buchstaben besteht und jeder Buchstabe einem Nukleotid entspricht. Jedes „Wort“ aus drei Nukleotiden wird als Codon bezeichnet. Während der Transkription wird jedes Codon als eine Gruppe von drei Nukleotiden (Trinukleotid) gebildet. Jedes Codon der mRNA spezifiziert eine bestimmte Aminosäure. Dieser Satz von Codons, der die Reihenfolge der Aminosäuren in Proteinen bestimmt, bildet den genetischen Code.