Die DNA einer Zelle ist ein sehr langes Molekül. Ist ja klar bei der Fülle von Informationen, welche nötig sind um einen komplexen humanen Organismus zu bauen und instand zusetzen. Für alle Stoffwechselvorgänge sind spezifische Proteine (Polypeptide) nötig, nämlich die allseits bekannten Enzyme. Sie werden auch biochemische Katalysatoren genannt. Sie sind nötig um Stoffumwandlungen zu beschleunigen, ja gar zu ermöglichen.

Exkurs Enzyme: Katalysatoren des Körpers; wirkungsspezifisch = ein Endergebnis; substratspezifisch = ein Enzym katalysiert exakt ein Substrat.

Da ihr sicherlich über die "Ein Gen ein Enzym Hypothese" gelesen habt, könnt ihr euch sicher vorstellen, dass es eine Unmenge von Enzymen gibt, die nicht alle zur selben Zeit synthetisiert werden (Erinnerung: Bei E.Coli zeitgleich ca. 600 von 3000 Genen aktiv). Zudem erfolgt die Proteinbiosynthese (Produktion von Proteinen und Enzymen) nicht an der DNA selbst. Zuvor wird die Information, und zwar NUR die benötigte Information für ein Enzym auf einen Botenstoff transkribiert (überschrieben). Dieser Vorgang wird als Transkription (lat. Transcribere = überschreien, übertragen) bezeichnet und ist der erste Teil der Proteinbiosynthese. Die DNA wurde also "beweglich" gemacht und kann nun zu Proteinen bzw. Enzymen montiert werden. Die Montage findet in den Ribosomen einer jeden Zelle statt und ist unter dem schönen Begriff der Translation (engl. Translate = übersetzen) bekannt. Übersetzen daher, da die Gene auf dem transkribierten Überträgerstoff in Aminosäuren übersetzt werden (siehe: genetischer Code). Doch Schluss mit der langweiligen oberflächlichen Definition. Widmen wir uns endlich den interessanten Details von Transkription und Translation, also der Proteinbiosynthese.  

Transkription

Keine Bange, ähnelt in Großen und Ganzen der identischen DNA-Replikation. Logisch, es wird ja kein Stück DNA herausgeschnitten, sondern identisch auf einen Botenstoff, nämlich die messenger-RNA (m-RNA) kopiert.

Exkurs RNA: bestehend aus einem Einzelstrang Uracil anstelle von Thymin Ribose statt Desoxyribose Enthält ausschließlich Informationen eines Gens




Auch bei der Transkription gibt es einen Startpunkt (Promotor), welcher dem transkribierendem Enzym RNA-Polymerase angibt, wo und wohin (Richtung) es übersetzen soll. Die RNA-Polymerase baut nur von 5' nach 3' Richtung auf, daher ist der codogene Strang auch der, welcher von 3' nach 5' verläuft. Die Polymerase setzt also hinter dem Promotor an und transkribiert in 5' - 3' Richtung. Dabei wird die DNA an der Informationstragenden Stelle entwunden und neue RNA-Nukleotide aus dem Kernplasma lagern sich, gemäß den Gesetzmäßigkeiten der komplementären Basenpaarung am codogenen Einzelstrang an. Eine spezielle Basensequenz, das so genannte Stopp- oder Terminationscodon signalisiert das Ende eines Gens und leitet das Ende der Transkription ein. Die RNA löst sich und steht zur weiteren Benutzung zur Verfügung.
 

Translation"

Die Translation ist die Synthese eines Proteins auf Grundlage des von der m-RNA vorgegebenen Bauplanes in den Eiweißproduktionsstätten, den Ribosomen. Dabei unterscheidet sich der Vorgang bei Pro- und Eukaryonten, aber dazu mehr im jeweiligen Kapitel zu Biosynthese bei Eukaryoten und Biosynthese bei Prokaryoten.




Am Startcodon der transkribierten m-RNA binden sich Untereinheiten der Ribosomen zu einer intakten Funktionseinheit. Ein transfer-RNA Molekül, beladen mit der Aminosäure Methionin bindet sich komplementär an das Startcodon der m-RNA und zugleich an eine Bindungsstelle, nämlich der p-Stelle (Untereinheit der Ribosomen). Anschließend kontaktiert ein weiters t-RNA Molekül die A-Stelle des Ribosoms. Sein Anticodon (passendes Gegenstück zum Codon; z.B. CUG Ô GAC) muss komplementär zum zweiten Codon der messenger-RNA sein, ansonsten wird es aufgrund unterschiedlicher Ladungsverhältnisse abgestoßen. Die von der t-RNA transportierten Aminosäuren werden anschließend chemisch zu einem Dipeptid verknüpft. Es sind nun beide Stellen (P-Stelle und A-Stelle) besetzt. Daher wandert das Ribosom um ein Basentriplett von 5' nach 3', wodurch das mit Methionin beladene t-RNA Molekül aus der P-Stelle herausgedrückt wird und die zweite t-RNA seinen Platz einnimmt. Die A-Stelle wird frei und ein nächstes t-RNA Molekül dockt an. Durch die stetige Weiderholung dieses Vorgangs entsteht ein perfekt zusammengebautes Enzym nach Vorgabe des m-RNA Bauplans.
Hat eine Ribosomeneinheit ein Stück synthetisiert, so bindet sich bereits ein weiteres am Startcoden der m-RNA und startet die Biosynthese. So kann eine m-RNA mehrmals genutzt werden.
Eine Kette von Ribosomen an einer m-RNA nennt man Polysom (gr. poly = viele). Nur so zu Info.