Biologie · Klasse 9–13 · aktualisiert
Genetischer Code: Codons sicher übersetzen
Lerne, wie Codons gelesen werden, was Start und Stopp bedeuten und wie du eine Codesonne nutzt.
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Kurz gesagt
Der genetische Code ordnet jedem mRNA-Codon, also drei aufeinanderfolgenden Basen, eine Aminosäure oder ein Stoppsignal zu. AUG codiert Methionin und dient gewöhnlich als Start; UAA, UAG und UGA stoppen im Standardcode die Translation.
Der genetische Code ordnet den Basentripletts einer mRNA Aminosäuren oder ein Stoppsignal zu. Dadurch kann die Zelle die Reihenfolge der Basen in die Reihenfolge der Aminosäuren eines Proteins übersetzen. Auf dieser Seite lernst du, wie Codons aufgebaut sind, welche Eigenschaften der Code besitzt und wie du eine mRNA-Sequenz schrittweise auswertest.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Eine mRNA besteht aus den vier Basen Adenin (A), Uracil (U), Guanin (G) und Cytosin (C). Bei der Translation liest das Ribosom ihre Basenfolge in Dreiergruppen. Ein Codon mit nur zwei Stellen könnte höchstens 4^2 = 16 Kombinationen bilden. Das reicht nicht aus, um 20 verschiedene Aminosäuren zu unterscheiden. Drei Stellen ergeben dagegen 4^3 = 64 mögliche Codons. Deshalb funktioniert der genetische Code als Triplett-Code.
Definition
Codon
Ein Codon ist ein Basentriplett der mRNA. Es steht entweder für eine bestimmte Aminosäure oder für das Ende der Translation.
Beispiel
- 1Das mRNA-Codon GGU steht für die Aminosäure Glycin.
- 2Die drei Basen bilden gemeinsam eine Informationseinheit.
- 3Man darf sie nicht als drei einzelne Anweisungen lesen.
Teste dich
Der genetische Code ist eindeutig: Ein bestimmtes Codon bezeichnet eine Aminosäure oder ein Stoppsignal. Er ist zugleich degeneriert oder redundant: Mehrere Codons können dieselbe Aminosäure bezeichnen. Das widerspricht sich nicht.
Der Code ist kommafrei, weil zwischen Codons keine Trennzeichen stehen. Er ist nicht überlappend, weil eine Base innerhalb eines Leserasters nur zu einem Codon gehört. Er ist nahezu universell: Bei fast allen Organismen gelten dieselben Zuordnungen; wenige Ausnahmen gibt es.
| Begriff | Bedeutung |
|---|---|
| Eindeutig | Ein bestimmtes Codon bezeichnet genau eine Aminosäure oder ein Stoppsignal. |
| Degeneriert oder redundant | Mehrere verschiedene Codons können dieselbe Aminosäure bezeichnen. |
Beispiel
- 1Die vier Codons GUU, GUA, GUC und GUG stehen alle für Valin.
- 2Von einem dieser Codons kannst du eindeutig auf Valin schließen.
- 3Kennst du aber nur die Aminosäure Valin, kannst du daraus nicht auf genau eines der vier Codons zurückschließen.
Merke: Eindeutig beschreibt den Weg vom Codon zur Bedeutung. Degeneriert beschreibt den umgekehrten Blick: Eine Aminosäure kann mehrere Codons besitzen.
Teste dich
Das Codon AUG codiert Methionin und dient gewöhnlich als Startcodon. Es legt den Startpunkt der Translation fest. Die Codons UAA, UAG und UGA sind Stopcodons. Im Standardcode bezeichnen sie keine Aminosäure, sondern beenden die Translation. Die Gruppierung ist entscheidend. Weil der Code kommafrei und nicht überlappend ist, werden nach dem festgelegten Start immer die nächsten drei Basen gemeinsam gelesen. Eine Codesonne ordnet mRNA-Codons ihren Aminosäuren oder einem Stoppsignal zu. Codons werden in 5′→3′-Richtung gelesen. Achte darauf, dass du eine mRNA-Sequenz verwendest: RNA enthält U, während DNA an dieser Stelle T besitzt.
Beispiel: Die mRNA-Sequenz wird ab dem Start so gruppiert:
- 1Die mRNA wird ab dem Start in AUG | GGU | CAG | UAA gegliedert.
- 2AUG codiert Methionin und setzt den Startpunkt.
- 3GGU codiert Glycin; CAG codiert Glutamin.
- 4UAA ist ein Stoppsignal und liefert keine Aminosäure.
- 5Die Aminosäurefolge lautet Methionin – Glycin – Glutamin.
Beispiel
- 1Für CAG wählst du nacheinander C, A und G. Am äußeren Rand erhältst du Glutamin.
- 2Für GGU gehst du über G, G und U. Das Ergebnis ist Glycin.
Beispiel: Du liest sie von innen nach außen
- 1Suche im inneren Ring die erste Base des mRNA-Codons.
- 2Folge bei der zweiten Base in den nächsten Ring.
- 3Gehe mit der dritten Base weiter nach außen.
- 4Lies dort die Aminosäure oder das Stoppsignal ab.
Teste dich
Während der Transkription wird die Information eines DNA-Abschnitts in eine einzelsträngige mRNA-Kopie übertragen. Bei der Translation liest ein Ribosom anschließend die mRNA und baut eine Aminosäurekette auf. Als Transportmoleküle dienen tRNAs. Eine mit der passenden Aminosäure beladene tRNA besitzt ein Anticodon. Der genetische Code ist nahezu, aber nicht vollständig universell. Kleine Abweichungen kommen vor, beispielsweise in Hefemitochondrien. Daher wäre die Aussage „Der Code ist ausnahmslos bei allen Organismen gleich“ zu stark. Auch einzelne Codons können unter besonderen Bedingungen anders gedeutet werden. UGA ist im Standardcode ein Stopcodon, kann in bestimmten Fällen aber den Einbau von Selenocystein ermöglichen. Für grundlegende Übersetzungsaufgaben verwendest du die angegebene Standardzuordnung, sofern die Aufgabe keinen Sonderfall nennt. Die weitgehende Universalität hat eine praktische Bedeutung: Mit einem passend aufbereiteten und eingebrachten menschlichen Gen können Bakterien Proteine wie Insulin herstellen. Redundanz kann manche Veränderungen an einer dritten Codonposition abpuffern: Wenn das veränderte Codon weiterhin dieselbe Aminosäure bezeichnet, bleibt die Aminosäuresequenz an dieser Stelle gleich. Das gilt jedoch nicht für jeden Basenaustausch.
Definition
Anticodon
Das Anticodon ist ein Basentriplett einer tRNA. Es bindet komplementär an das passende mRNA-Codon und bringt dadurch die zugeordnete Aminosäure zum Ribosom.
Beispiel
- 1Das mRNA-Codon CAG codiert Glutamin.
- 2Dazu passt eine mit Glutamin beladene tRNA mit dem antiparallelen Anticodon 3′-GUC-5′.
- 3Wenn Codon und Anticodon zusammenpassen, kann Glutamin an die wachsende Aminosäurekette angefügt werden.
Merke: Das Codon liegt auf der mRNA und bestimmt die Bedeutung. Das komplementäre Anticodon liegt auf der tRNA und hilft, die passende Aminosäure bereitzustellen.
Teste dich
Alles auf einen Blick
Genetischer Code
Aufbau
drei RNA-Basen bilden ein Codon
Zuordnung
Codon steht eindeutig für Aminosäure oder Stopp
Redundanz
mehrere Codons können dieselbe Aminosäure bezeichnen
Übersetzung
Ribosom liest mRNA, tRNA bringt Aminosäure
Signale
AUG dient gewöhnlich als Start, UAA, UAG und UGA stoppen im Standardcode
Geltung
nahezu universell mit wenigen Ausnahmen
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Ein mRNA-Codon in der Codesonne finden
- 1Lies das mRNA-Codon 5′-GAC-3′ von der ersten zur dritten Base.
- 2Wähle in der Codesonne innen G, danach A und außen C.
- 3Die Zuordnung ist Aspartat.
- 4Alle drei Basen gehören zu einem Codon; die Richtung ist 5′→3′.
Fehler finden
DNA-Triplett mit einer Codesonne prüfen In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 3Richtig: In der mRNA-Codesonne suche ich nach GAU. Die falsche Zeile benutzt Thymin aus der DNA statt Uracil aus der mRNA.
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Das Codon dient gewöhnlich als Startcodon. Die Codons sind Stoppsignale. Ein Stopcodon wird . Die Basen eines Codons werden als Dreiergruppe ausgewertet.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback