Grundlagen der Gentechnik

Zellen, Nukleinbasen, Codons und Eiweiß-Synthese

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen — mit einem „Alfabet” ihrer DNA aus vier Nu­kleinbasen A, G, T, C¹ — in der chromoso­malen Dop­pelhelix immer ge­paart: A┅T und G┅C [1]. Deren zwischenmolekulare Anziehung „┅” beru­ht auf Was­serstoffbrücken mit Nebenvalenz-Bindung („schwache” Bindung, Bildung von Dipolen). Die „Buchstaben”-Folgen insgesamt liefern einen Bau­plan, sogar bei Viren (sie gelten mangels Zelle und Stoffwechsel nicht als Lebe­wesen).

Strang 1 Strang 2 Stickstoff Sauerstoff Wasserstoff (explizit) Kohlenstoff (Ecke) Nebenvalenz-Bindung Aminogruppe NH2 Methylgruppe CH3 Strang der Helix Codierung der 20 Standard-Aminosäuren durch 3-buchstabige „Wörter” [3] UUU UUC Phenyl-alanin UUA UUGLeucin UCU UCC UCA UCGSerin UAU UACTyrosin UAA UAGStoppcode UGU UGCCystein UGAStoppcode UGGTryptophan CUU CUC CUA CUGLeucin CCU CCC CCA CCGProlin CAU CACHistidin CAU CACGlutamin CGU CGC CGA CGGArginin AUU AUC AUAIsoleucin AUGStartcode /Methionin ACU ACC ACA ACGThreonin AAU AACAsparagin AAA AAGLysin AGU AGCSerin AGA AGGArginin GUU GUC GUA GUGValin GCU GCC GCA GCGAlanin GAU GACAsparaginsäure GAA GAGGlutaminsäure GGU GGC GGA GGGGlycin   2.→ U   C   A   G   1.↓  Codons Aminosäure  Codons Aminosäure  Codons Aminosäure  Codons Aminosäure   U   C   A   G Thymin Adenin Guanin Cytosin Uracil Die Eiweißsynthese wird über die RNA gesteuert. In ihr ist T durch U ersetzt.Die mRNA (Messenger-RNA) schreibt die genetische Information in eine Ami-nosäure-Sequenz um (die Primärstruktur eines Proteins). Die tRNA (Transla-tions-RNA) vermittelt die jeweils richtige Aminosäure. „Die Nukleinbasen-Sequenz … wird hierbei in Dreierschritten abgelesen und jedem Basentriplettmittels tRNA-Molekülen jeweils eine bestimmte Aminosäure zugeordnet sowiediese mit der vorangegangenen über eine Peptidbindung verknüpft.” [2] Es ist keine rein zufällig entstandene Codierung, sondern hat sich sehr fehlertolerant optimiert [4].Nicht alle Basensequenzen kodieren Gene. Manche gehören zum Immunsystem und dienen demErkennen und Beseitigen eingedrungener Schadsequenzen (→CRISPR/Cas).
   ¹) Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin; Uracil.
[1]) Nach „Nukleinbasen-Paare”, allgemeinbildung.ch Unterrichtsmaterialien, 13.9.2019.
[2]) WIKIPEDIA: „MRNA”. Abgerufen am 18.9.2019.
[3]) WIKIPEDIA: „Genetischer Code”. Abgerufen am 18.9.2019.
[4]) Guenther Witzany: “Crucial steps to life: From chemical reactions to code using agents”. Biosystems 140, Feb. 2016, pp 49-57, 1.2.2016. Referenziert in [3].

Oskar Fuhlrott,