Inhaltsverzeichnis
[Anzeigen]
[Verbergen]
Proteine
Proteine werden mit der Nahrung aufgenommen. Bei der Verdauung werden sie in ihre Bausteine zerlegt, in die sog. Aminosäuren, von denen es 20 verschiedene gibt. Acht davon müssen mit der Nahrung aufgenommen werden, weil sie der Körper nicht selbst herstellen kann. Man nennt diese essentielle Aminosäuren.
Aufbau der Proteine
Primärstruktur
Aminosäuren werden mit dem Blut zu den Zellen transportiert und dort zum Aufbau der körpereigenen Proteine benötigt. Der Bauplan, also z.B. die Reihenfolge der Aminosäuren, ist in der DNA gespeichert. Die Aminosäuren werden dem Bauplan entsprechend in einer bestimmten Reihenfolge verbunden. Diese ist die Sequenz, die Primärstruktur:
Sekundärstruktur
Proteine besitzen eine komplexe dreidimensionale Struktur. Aufgrund von Wasserstoffbrückenbindungen erhält man zwei verschiedene Strukturen, die die Sekundärstruktur bilden. Unterschieden wird zwischen der α-Helix und der Faltblattstruktur:
- α-Helix: Die Wasserstoffbrücken sind im Molekül (intramolekular)
- Faltblattstruktur: Die Wasserstoffbrücken sind intermolekular
Die Proteine sind für Lebewesen sehr wichtig. Sie sind für viele Stoffwechselreaktionen im Körper notwendig und ermöglichen u.a. Muskelkontraktionen.
DNA – Stoff aus dem Gene bestehen
Bekannt aus mikroskopischen Untersuchungen waren in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts die Chromosomen des Zellkerns. Chemische Untersuchungen haben ergeben, dass vor allem zwei Stoffgruppen im Zellkern vorkommen: die Proteine und Kernsäuren (Nucleinsäuren).
Man nahm lange an, dass die Proteine für die Speicherung der genetischen Informationen zuständig waren. Ob dies zutraf, war aber unklar. 1944 wurde schließlich nachgewiesen, dass die DNA (Desoxyribonucleinsäure) das informationstragende Molekül ist. Crick und Watson klärten 1953 den räumlichen Bau der DNA durch Röntgenstrukturanalysen auf. Demnach war sie ein
- Langer, unverzweigter Doppelstrang (ähnlich einer Strickleiter)
- Regelmäßig um sich selbst gedreht wie eine Wendeltreppe, eine Doppelhelix
- Bei allen Lebewesen im Prinzip gleich
- Bausteine sind die Nucleotide
Aufbau eines Nucleotids
Ein Nucleotid besteht aus dem Zuckermolekül Desoxyribose, einem Molekül Phosphorsäure und einer Base. Es gibt vier verschiedene Basen (Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin); eine davon ist in einem Nucleotid mit der Desoxyribose und der Phosphorsäure verbunden.
Die Desoxyribose und Phosphorsäure bilden im Wechsel „Seile“ (Holme) der strickförmigen DNA, die Basen sind die „Sprossen“ dieser Leiter. In einer solchen Sprosse sind immer zwei bestimmte Basen über Wasserstoffbrücken verbunden: Adenin mit Thymin und Cytosin mit Guanin.
Sprache der Gene
In der Abfolge der Basen in der DNA, genauer die Basenfolge in einem Einzelstrang, ist die Abfolge der Aminosäuren in einem Protein verschlüsselt (codiert). Wegen den 20 Aminosäuren gibt es auch vier Basen, da diese dadurch codiert werden können (43 > 64, während bei einer bzw. zwei Basen nur 4 bzw. 16 Aminosäuren verschlüsselt werden können).
Vom Gen zum Merkmal
Bei der Herstellung der Aminosäuren läuft immer folgender Vorgang ab:
- Gen ist ein bestimmter DNA-Abschnitt mit einer bestimmten Anzahl von Basen
- Herstellung eines Boten-Moleküls (Kopie); Vorgang wird Transkription genannt; Boten-Moleküle sind eine Nucleinsäure, RNA genannt (m-RNA = messenger-RNA)
- Drei Basen dieser m-RNA (Basentriplett) bilden das Codewort (eines von mehreren) für eine der 20 Aminosäuren
- Ribosomen sind die „Proteinmaschinen“, an die sich die m-RNA anlagert; es kommt zur Bildung eines Proteins
- Verknüpfung der Aminosäuren; Vorgang wird Translation genannt
