Transkription und Translation
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Transkription
Die RNA-Polymerase bindet an die Promotorregion der DNA am Anfang eines Gens. In verschiedenen Zellen bindet die RNA-Polymerase je nach den Bedingungen innerhalb und außerhalb der Zellen an Promotoren verschiedener Gene. Die Bindung der RNA-Polymerase bewirkt, dass sich die DNA-Doppelhelix in der Nähe des Promotors trennt.
Initiation
Die RNA-Polymerase bindet an den Promotor und beginnt, die DNA zu entwinden.
Elongation
Die RNA-Polymerase bewegt sich entlang des DNA-Matrizenstrangs und katalysiert die Addition von Nukleotiden an ein RNA-Molekül. Die RNA-Nukleotide sind komplementär zum DNA-Matrizenstrang. Die DNA-Doppelhelix wird kurz hinter der RNA-Polymerase wieder aufgewickelt.
Termination
Am Ende des Gens trifft die RNA-Polymerase auf eine DNA-Sequenz, die als Terminatorsignal bezeichnet wird. Die RNA-Polymerase löst sich von der DNA und dem RNA-Molekül.
Translation
Die Translation findet im Zytoplasma statt. Ribosomen bestehen aus einer kleinen und einer großen Untereinheit, die die mRNA umgeben. Bei der Translation wird die Boten-RNA gemäß den Regeln des genetischen Codes in ein Polypeptid übersetzt.
Aktivierung
Die richtige Aminosäure wird an die richtige tRNA angehängt. Dies ist zwar kein Schritt der Translation, aber notwendig für die Translation. Wenn die tRNA an eine Aminosäure gebunden ist, wird sie als "geladen" bezeichnet.
Initiation
Die Initiation ist das Ergebnis der Vereinigung der kleinen und großen Untereinheit mit der Aminoacyl-tRNA am Startcodon durch Basenpaarung.
Elongation
Eine tRNA mit ihrer jeweiligen Aminosäure tritt an der A-Stelle ein. Wenn dies geschieht, findet eine katalytische chemische Reaktion statt, die von einem Enzym namens Peptidyltransferase durchgeführt wird. Dies benötigt und verbraucht Energie in Form von GTP. Die tRNA an der P-Stelle gibt ihre Aminosäure an die tRNA an der A-Stelle ab, und es wird eine Peptidbindung gebildet. Die tRNA an der A-Stelle bewegt sich zur P-Stelle, und die A-Stelle wird wieder frei, aber nur für einen Moment, da eine andere tRNA an der A-Stelle eintritt und die Reaktion erneut abläuft. Dies wiederholt sich viele Male und bildet eine Kette, bis das Ribosom auf ein Stoppcodon trifft.
Termination
Die Termination tritt ein, wenn eines der Stoppcodons die A-Stelle erreicht. Diese Codons werden nicht von einer tRNA erkannt. Stattdessen werden sie von Proteinen erkannt, die als Freisetzungsfaktoren bezeichnet werden, und trennen die kleine Untereinheit von der großen und die Aminosäurekette wird in das Zytoplasma freigesetzt.
Beadle und Tatum
Die Experimente von George Wells Beadle und Edward Lawrie Tatum umfassten die Bestrahlung des Brotschimmels Neurospora crassa mit Röntgenstrahlen, um Mutationen zu verursachen. In einer Reihe von Experimenten zeigten sie, dass diese Mutationen Veränderungen bestimmter Enzyme in Stoffwechselwegen verursachten. Diese Experimente, die 1941 veröffentlicht wurden, führten sie dazu, einen direkten Zusammenhang zwischen Genen und enzymatischen Reaktionen vorzuschlagen, bekannt als die "Ein-Gen-ein-Enzym"-Hypothese.