4. Vom Gen zum Protein

Wie entsteht nun aus der Abfolge von A, C, T und G ein Mensch? Das Alphabet der Gene wird in den Bauplan der Proteine übersetzt: Ein Gen ist Information auf dem DNA-Strang. Diese Information wird für den Aufbau von Proteinen genutzt. Erst die Proteine machen das Wesen einer Zelle aus; als Enzyme, Hormone, Struktur- oder Regulatorproteine und vieles mehr. Sie transportieren im Körper bestimmte chemische Verbindungen (z. B Hämoglobin). Der ganze Energiehaushalt des Menschen wird von Proteinen organisiert. Zellen bestehen nebst Wasser zum grössten Teil aus Proteinen.
Den Grundbaustein der Proteine stellt ein Satz von 20 verschiedenen Aminosäuren dar.

Der Schritt vom Gen zum Protein ist aufgeteilt in Transkription und Translation (für einen Überblick siehe Grafik 1.2.1 und 1.2.2). In einer ersten Phase wird die genetische Information der DNA in RNA überschrieben. Dieser Vorgang heisst Transkription (siehe Video 1.4).

RNA ist im Gegensatz zur DNA nicht doppel-, sondern einzelsträngig. Zudem wird bei der RNA die Base Thymin durch Uracil (U) ersetzt. Die Transkription geschieht im Zellkern und wird vom Enyzm RNA-Polymerase durchgeführt. Die RNA-Polymerase bewegt sich dabei dem DNA-Strang entlang und kopiert die DNA-Information in RNA. Resultat dieses Vorgangs ist ein Faden mit mRNA (englisch: messenger RNA, deutsch: Boten-RNA). Das Überschreiben von DNA in RNA ist vergleichbar mit einer Sicherheitsmassnahme der Natur: Die Originalinformation auf der DNA verbleibt so im gut geschützten Zellkern. Zum Protein übersetzt wird lediglich eine Matrize, die mRNA, und dies nicht im Zellkern, sondern im Zellplasma an den Ribosomen. Ribosomen sind die «Fabriken», welche die Proteine herstellen.

Der nächste Schritt heisst Translation (siehe Video 1.5 und Grafik 1.3). Jeweils drei Bausteine auf dem mRNA-Faden werden in eine bestimmte Aminosäure übersetzt. Aus CUU wird zum Beispiel die Aminosäure Leucin, aus AGA wird Arginin usw. Die einzelnen Aminosäuren reihen sich aneinander und aus der daraus entstehenden Kette faltet sich dann das dreidimensionale funktionale Protein.

Kinder erhalten die Hälfte der Gene von der Mutter und die andere Hälfte vom Vater. Falls ein Kind zum Beispiel Sommersprossen hat, so enthält sein Genom das «Gen für Sommersprossen», das entweder vom Vater oder von der Mutter oder von beiden stammt. Die Zelle des Kindes übersetzt nun die genetische Information in das Merkmal Sommersprossen. Das «Gen für Sommersprossen» sorgt für die Herstellung von Proteinen und durch das Zusammenwirken dieser Proteine kommt es zur Ausprägung des Erbmerkmals, den Sommersprossen im Gesicht (siehe Box).

Transcription : de l'ADN à l'ARN

Transcription : de l'ADN à l'ARN

Translation: Aus der RNA wird ein Protein.

Translation: Aus der RNA wird ein Protein.
BTLC Gentechnik Grafik 1.2.1
Grafik 1.2.1
© Interpharma
BTLC Gentechnik Grafik 1.2.2
Grafik 1.2.2
© Interpharma
BTLC Gentechnik Grafik 1.3
Grafik 1.3
© Interpharma