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Der genetische Code

Wie in einem vorherigen Kapitel erwähnt, ist die DNA der Träger der Erbinformationen und enthält Informationen für "Synthese" von Proteinen. Die Struktur der Proteine (also welches Protein synthetisiert werden soll), wird durch die Abfolge der Aminosäuren in dem Proteinmolekül vorgegeben (das Protein ist ein Makromolekül und besteht aus einer Abfolge von Aminosäuren).

Beim Menschen sind dies 20 Aminosäuren, die für den Aufbau von Proteinen verantwortlich sind (durch die Zusammensetzung der Aminosäuren kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Proteinen mit unterschiedlichen Funktionen synthetisiert werden). Im Rahmen der Proteinbiosynthese wird durch die Basensequenz in der m-RNA festgelegt, in welcher Reihenfolge die Aminosäuren zu einem Protein verknüpft werden sollen.

Im Grunde ist der genetische Code ein "Übersetzungsverfahren", der die Basensequenz in der RNA in eine Aminosäureabfolge in einem Protein "übersetzt". Wie vorher erwähnt, werden beim Menschen für die Proteinsynthese 20 Aminosäuren benötigt. Da in der RNA aber nur 4 verschiedene Nukleotidbasen vorkommen (sie Basen sind Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G)), muss jede Aminosäure durch mehrere Nukleotidbasen (also durch eine Gruppe) codiert werden. Würden wir nur eine Base zur Codierung verwenden, könnten wir nur 4 Aminosäuren durch die Nukleotidbasen "verschlüsseln". Bei Verwendung von 2 Nukleotidbasen könnten wir immerhin schon 4² = 16 Aminosäuren verschlüsseln. Hieraus wird nun auch ersichtlich, warum beim Menschen 3 Nukleotidbasen die 20 Aminosäuren verschlüsseln. Eine Dreiergruppe von Nukleotidbasen (in der Fachsprache auch "Basentriplett" bezeichnet) wird daher (mindestens) benötigt, um alle Aminosäuren zu codieren. Da man mit dem Basentriplett aber 4³ = 64 verschiedene Codierungen möglich sind, bedeutet dies, dass manche Aminosäuren mehrfach codiert sind. Daher bezeichnet man den genetischen Code auch als redundant.

 
"Codes" im genetischen Code:

Im Rahmen des Schulunterrichtes verwendet man in der Regel Codetabellen, die am häufigsten verwendete "Codetabelle" ist die sogenannte „Code-Sonne“. Mit Hilfe der "Code-Sonne" lassen sich alle Verschlüsselungen der 20 Aminosäuren ablesen. Die Codes bzw. Codon werden dabei von innen nach außen gelesen. Am äußersten Rand der Code-Sonne stehen die Abkürzungen der Aminosäuren, die durch das entsprechende Basen-Triplett codiert sind.

Neben den Basentripletts, die Aminosäuren codieren, gibt es noch die Basetripletts, die "Start und Stopp" einer Aminosäuresequenz angeben. Das Startcodon ist beispielsweise AUG, ein Endcodon (oder auch als Stoppcodon bezeichnet) ist beispielsweise UGA

Unten abgebildet ist ein Ausschnitt aus der "Code-Sonne". Das Kreisinnere ist dabei die linke Tabellenreihe, die der äußerste Kreis der Code-Sonne ist die rechte Tabellenreihe. Aus diesem Abschnitt kann man beispielsweise herauslesen, dass das Basentriplett UUU der Code für die Aminosäure Phenylalanin (Phe) ist. Die untere Tabelle zeigt aber im Vergleich zur "Code-Sonne" eine wesentliche Eigenschaft viel deutlicher: Der genetische Code ist nur in eine Richtung eindeutig, d.h. jedes Basentriplett (in der angegebenen Reihenfolge) codiert genau eine Aminosäure (Tabelle von links nach rechts). Umgekehrt (Tabelle von rechts nach links) ist der Code nicht eindeutig.


1. Base 2. Base 3. Base Aminosäure
U U U Phe
C Phe
A Leu
G Leu
C U
U Leu
C Leu
A Leu
G Leu
A U U Ile
C Ile
A Ile
G Met
G U U Val
C Val
A Val
G Val

Die Besonderheit am genetischen Code. Die einzelnen Codons haben bei fast allen Lebewesen die gleiche Bedeutung, d. h. die gleiche Aminosäuresequenz in einem Protein. Da fast alle Lebewesen dieselben Codons für die Verschlüsselung einer Aminosäure benutzen ist der genetische Code quasi universell.




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