DNA-Replikation und Proteinbiosynthese: Ein Leitfaden

Die Entwicklungsstufen der DNA-Replikation

Einführung

• Primosomen und Helikasen: Die Primosomen und Helikasen entspannen die Doppelhelix und öffnen die Kanäle.
• Replisom: Das Replisom vervollständigt sich mit der Polymerase und formt die Replikationsgabeln.
• SSB-Proteine: Nach dem Öffnen des DNA-Strangs binden SSB-Proteine, um die DNA zu stabilisieren und die Bildung von Sekundärstrukturen zu verhindern.
• Topoisomerasen: Diese Enzyme verhindern Knicke und die Bildung von Supercoils.
• DNA-Polymerase: Sie katalysiert die erste Phosphodiesterbindung.

Verlängerung

In diesem Schritt katalysieren DNA-Polymerasen die Synthese neuer Ketten, indem sie schnell Hunderte von Nukleotiden anfügen.

Kündigung

Wenn eine DNA-Polymerase auf ein benachbartes Okazaki-Fragment (oder ein anderes Replikon) trifft, wird der RNA-Primer entfernt. Die DNA-Ligase verbindet die neu synthetisierten DNA-Fragmente durch die Verknüpfung von Phosphat- und Zuckergruppen, wodurch die Doppelhelix vervollständigt wird.

Proteinbiosynthese: Die Übersetzung von RNA

Die Proteinbiosynthese ist ein anaboler Prozess, bei dem Proteine aus Aminosäuren gebildet werden. Dies ist der nächste Schritt nach der Transkription der DNA in RNA. Da es 20 verschiedene Aminosäuren, aber nur vier Nukleotide in der RNA (Adenin, Uracil, Cytosin und Guanin) gibt, basiert die Codierung auf Tripletts. Da es 64 mögliche Tripletts gibt, können einige Aminosäuren durch verschiedene Tripletts codiert werden. Diese Tripletts werden Codons genannt.

Initiation der Proteinsynthese

Die mRNA bindet an die kleine Untereinheit der Ribosomen. Die Aminoacyl-tRNA bindet mit ihrem Anticodon an das erste Codon der mRNA. Durch die Bindung der großen ribosomalen Untereinheit entsteht der aktive Ribosomenkomplex. Das erste Codon ist meist AUG, welches für Methionin (in Eukaryoten) steht.

Elongation der Polypeptidkette

Der Ribosomenkomplex besitzt ein Peptidyltransferase-Zentrum (P-Stelle) und ein Akzeptor-Zentrum (A-Stelle). Die Carboxylgruppe (-COOH) der ersten Aminosäure verbindet sich mit der Aminogruppe (-NH2) der folgenden Aminosäure durch eine Peptidbindung. Nach der Translokation des Ribosoms rückt die Dipeptidyl-tRNA in die P-Stelle, und die A-Stelle wird für die nächste tRNA frei.

Abschluss der Polypeptidkette

Das Ende der Synthese wird durch Stopp-Codons (UAA, UAG, UGA) signalisiert. Da es für diese keine komplementäre tRNA gibt, wird die Synthese unterbrochen. Freisetzungsfaktoren binden an die A-Stelle und lösen die Polypeptidkette durch Hydrolyse von der tRNA. Lange mRNA-Stränge können gleichzeitig von mehreren Ribosomen übersetzt werden.