Genetik

In diesem Beitrag erklären wir dir, wie du mithilfe der Codesonne jeden beliebigen genetischen Code knacken kannst. Du möchtest das Thema noch schneller verstehen? Dann schau dir doch gerne unser anschauliches Video dazu an!

Inhaltsübersicht

Codesonne einfach erklärt

Der genetischer Code aller Lebewesen ist in verschlüsselter Form in der DNA gespeichert: Genauer gesagt, in der Reihenfolge der in der DNA (oder ihrer Kopie-Form der mRNA ) enthaltenen Basen. In unseren Zellen kann der genetische Code mithilfe der Proteinbiosynthese entschlüsselt werden. Aus der Basenabfolge in DNA oder mRNA ergibt sich nämlich die Reihenfolge der Aminosäuren in einem Protein. Dabei stellt jeweils ein Dreierpacket (Basen-Triplett, Codon) einen Code für eine Aminosäure dar. 

Mithilfe der Codesonne (Gensonne) kannst du selbst die Reihenfolge der Basen in der DNA analysieren und damit jeden beliebigen genetischen Code knacken. Das Praktische ist nämlich, das der Code in (fast) allen Lebewesen derselbe ist (=universell). Alle Organismen sprechen also dieselbe Geheimsprache. Das bedeutet, dass die Basenabfolge GAG also überall in die Aminosäure Glutamat „übersetzt“ wird. 

Code-Sonne, Aminosäure, Triplett, Basen, genetischer Code, Translation
direkt ins Video springen
Code-Sonne
Definition

Die Codesonne (Gensonne, Codon Sonne) ist ein Hilfsmittel, um den genetischen Code zu entschlüsseln, indem jedem Basentriplett eine Aminosäure zugeordnet werden kann. 

Genetischer Code und Proteinbiosynthese

Die DNA und mRNA enthalten jeweils vier verschiedene Basen: Adenin, Guanin, Cytosin Thymin (DNA) bzw. Uracil (RNA) . Wie du bereits gelernt hast, ist eine Aminosäure mit drei aufeinanderfolgenden Basen verschlüsselt. Dadurch ergeben sich genügend „Codeworte“ für die 20 Aminosäuren, die in Proteinen vorkommen (43 = 64 Kombinationsmöglichkeiten). 

Diese Art Geheimschrift können unsere Zellen mithilfe der Proteinbiosynthese knacken. Du kannst sie in die zwei Hauptschritte Transkription und Translation einteilen. 

In der Transkription (lat. transcribere = umschreiben) erfolgt zunächst eine Umschreibung der Basensequenz der doppelsträngigen DNA in eine transportfähige einzelsträngige Kopie – die mRNA (=messenger RNA). Genauer gesagt, läuft der Schritt nur an einem DNA Strang ab (= codogener Strang). Den anderen DNA, der nicht abgelesen wird bezeichnest du als Code-Strang

Die mRNA wird anschließend vom Zellkern in das Zellplasma zu den Ribosomen transportiert. Erst dann findet in der sogenannten Translation die eigentliche Entschlüsselung des genetischen Codes statt. Dabei werden die Codewörter auf der mRNA werden mithilfe spezieller Adapter-Moleküle – die sogenannten tRNAs (transfer RNAs) in Aminosäuren übersetzt. 

Ablauf der Proteinbiosynthese, Transkription, Translation, Proteinherstellung, DNA, mRNA, tRNA, Protein, Ribosom
direkt ins Video springen
Ablauf der Proteinbiosynthese

Anwendung der Codesonne

In Prüfungen bekommst du oft eine unbekannte DNA (oder mRNA)-Sequenz vorgelegt. Deine Aufgabe besteht dann darin, herauszufinden, für welche Aminosäuren der Code steht. Hierfür gibt es ein Hilfsmittel: Die sogenannte Codesonne oder Gensonne. Sie trägt ihren Namen, da ihr Aufbau einer Sonne mit einzelnen Strahlen gleicht.

Code-Sonne, Aminosäure, Triplett, Basen, genetischer Code, Translation
direkt ins Video springen
Code-Sonne

Mit ihr kannst du die Translation ganz einfach nachverfolgen. Wichtig: Du liest die Codesonne immer von innen nach außen! 

Schauen wir uns nun aber an, wie du die Codesonne richtig anwendest. 

1. DNA- oder RNA-Sequenz?

Zunächst musst du immer darauf achten, ob du es mit einer DNA-Sequenz oder mRNA-Sequenz zu tun hast. Denn die Basensequenz des DNA-Strangs, der während der Transkription abgelesen wird, ist entgegengesetzt (komplementär) zu der entstehenden mRNA. Das Basentriplett TGA (DNA) wird dann beispielsweise zu ACU (mRNA) umgeschrieben.

Wenn du einen mRNA Strang analysieren sollst, dann kannst du direkt starten. Bei der DNA-Sequenz musst du den Vorlagestrang (codogenen Strang) erst in eine RNA-Sequenz  umwandeln. Dabei ist es wichtig für dich zu wissen, dass sich immer die Base Adenin mit Tymin (bzw. Uracil in der RNA) und Guanin mit Cytosin paart. 

2. Einteilung in Basen-Tripletts 

Nachdem du jetzt geklärt hast, mit welcher Sequenz du es zu tun hast, teilst du diese in 3er-Paare (Basen-Tripletts) ein. Wichtig hierbei ist, dass es zwischen den einzelnen Tripletts keine Überschneidungen gibt. 

3. Leserichtung (von innen nach außen)

Jetzt kannst du auch schon mit dem Ablesen der Codesonne beginnen: Wir nehmen hier das Triplett U-C-A als Beispiel. 

Du beginnst mit der ersten Base (im Beispiel U) und suchst diese im innersten Kreis der Sonne.

Weiter geht es mit der zweiten Base (im Beispiel C). Du befindest dich nun im zweiten Kreis (bzw. Viertelkreis) über der vorherigen Base und suchst nach der richtigen Base auf der zweiten Position. 

Jetzt bist du fast am Ziel angelangt: In dem äußersten Abschnitt über deiner Base suchst du nun die letzte Base an Position 3 (im Beispiel das A). Über der letzten Base findest du drei Buchstaben vor. Die Buchstaben sind jeweils eine Abkürzung für die Aminosäure, die von deinem Basen-Triplett codiert wird. Im Falle des U-C-A steht dort die Abkürzung Ser, was für die Aminosäure Serin steht.

Mit der Codesonne kannst du alle Basen-Tripletts und die zugehörigen Aminosäuren ablesen. Wichtig ist, dass du du dir merkst, dass ein Triplett immer eindeutig für eine Aminosäure steht. Allerdings kannst du (meistens) nicht direkt von einer Aminosäure auf das Basentriplett schließen,  da fast immer mehr Codons für eine Aminosäure existieren (=redundant).

Codierung einer mRNA in Aminosäuren, Base, Codon, Aminosäure, Translation, Triplett, Nukleotid, mRNA, DNA, Protein
direkt ins Video springen
Codierung einer mRNA in Aminosäuren

In der folgenden Tabelle bekommst du einen Überblick, für welche Aminosäure die jeweilige Abkürzung steht. 

Abkürzung Aminosäure Abkürzung Aminosäure
Met Methionin Gly Glycin
Thr Threonin Phe Phenylalanin
Asn Asparagin Leu Leucin
Lys Lysin Tyr Tyrosin
Ser Serin Cys Cystein
Arg Arginin Trp Tryptophan
Val Valin Pro Prolin
Ala Alanin His Histidin
Asp Asparaginsäure Gln Glutamin
Glu Glutaminsäure Ile Isoleucin

 

Außerdem existieren noch vier spezielle Basen-Tripletts: das Start-Codon und die Stopp-Codons.
Das Startcodon stellt den Beginn der Translation dar. Dieses Triplett ist die Basenfolge AUG, das immer für die Aminosäure Methionin steht. Die Stoppcodons hingegen geben das  Ende der Translation an. Dabei handelt es sich um die Tripletts UAA, UAG oder UGA, die für keine Aminosäure codieren. 

Übungsaufgabe Code Sonne

Jetzt wenden wir das Gelernte doch einmal an einem konkreten Beispiel an. So kannst du gleich überprüfen, ob du das Thema verstanden hast. 

Beginnen wir mit einer belieben Basenabfolge auf der DNA. Wir verwenden hier nur den codogenen Strang, also der Strang der doppelsträngigen DNA, der in eine einzelsträngige mRNA übersetzt wird. 

DNA (codogener Strang): TACGCATTAGTTGTA

Zunächst verschaffen wir etwas Ordnung,  indem wir die Sequenz in Dreierpacke einteilen. Das erleichtert uns das Deuten des Codes. 

DNA (codogener Strang) : TAC-GCA-TTA-GTT-GTA

Wir wandeln nun den codogenen DNA Strang in einen komplementären mRNA Strang um. 

mRNA:                                         AUG-CGU-AAU-CAA-CAU

Mithilfe der Codesonne erhalten wir nun die Aminosäureabfolge. Die jeweiligen Abkürzungen können wir dann ganz einfach in der Tabelle nachlesen. 

Aminosäure                               Met(Start)-Arg-Asn-Gln-His

Und schon sind wir fertig! War doch gar nicht so schwer, oder? 

Codesonne und genetischer Code [[ jump_to_video 00:00 2533]]

Du möchtest detaillierte Informationen über die Eigenschaften und Regeln des genetischen Codes ? Dann schau dir gerne unser Video dazu an! 

Zum Video: Genetischer Code
Zum Video: Genetischer Code

Doch wie können Forscher überhaupt die Basensequenz unbekannter DNA-Moleküle herausfinden? Das erklären wir dir alles in unseren Beiträgen zur Sanger Sequenzierung und DNA Sequenzierung . Schau gerne vorbei! 

 

Hallo, leider nutzt du einen AdBlocker.

Auf Studyflix bieten wir dir kostenlos hochwertige Bildung an. Dies können wir nur durch die Unterstützung unserer Werbepartner tun.

Schalte bitte deinen Adblocker für Studyflix aus oder füge uns zu deinen Ausnahmen hinzu. Das tut dir nicht weh und hilft uns weiter.

Danke!
Dein Studyflix-Team

Wenn du nicht weißt, wie du deinen Adblocker deaktivierst oder Studyflix zu den Ausnahmen hinzufügst, findest du hier eine kurze Anleitung. Bitte lade anschließend die Seite neu.