Transkription

Moin Leute,

die DNA ist der Träger der Erbinformationen.

Das hört ihr sicher immer wieder.

Aber was bedeutet das eigentlich?

Die DNA ist ein natürlicher Informationsspeicher.

Als Informationsspeicher speichert sie sowas wie Baupläne und Anleitungen für verschiedenste Strukturen.

Dazu zählen z.B. eure Organe, eure Haare oder auch der Farbstoff darin.

Sie ist sozusagen die Festplatte der Natur.

Aber wie werden aus diesen gespeicherten Informationen denn so Dinge wie Haare oder Organe?

Um von der DNA zum Merkmal zu kommen, müssen die Erbinformationen abgerufen und umgesetzt werden.

Es geht um die Ausprägung der Gene,

was auch Genexpression genannt wird.

Diese Ausbildung passiert über die Proteinbiosynthese.

Ihre beiden Hauptschritte sind die Transkription und die Translation.

Bei Eukaryoten gibt es noch die Prozessierung,

bei der die Abschrift noch mal bearbeitet wird.

Einfach gesagt werden in der Proteinbiosynthese die Erbinformationen erst abgeschrieben und dann in Proteine übersetzt.

Das erklärt auch den Namen.

Denn Proteinbiosynthese heißt übersetzt sowas wie Herstellung von Proteinen.

Und das sind ja Bausteine der Natur.

Die kann man so zusammensetzen, dass daraus bestimmte Stoffe oder Strukturen entstehen, wie eure Haare oder der Farbstoff darin.

Damit das passieren kann, muss unser Körper erstmal auf die Informationen in unserer DNA zugreifen.

Und dafür gibt es eben die Transkription.

Um das besser zu verstehen, schauen wir uns mal eine eukaryotische Zelle an.

Die DNA sitzt ja, wie ihr wisst, im Zellkern.

Die eigentliche Bildung der Proteine findet aber außerhalb des Zellkerns an den Ribosomen statt.

Die Erbinformation muss also irgendwie vom Zellkern zu den Ribosomen kommen.

Na ja, easy, dann muss die DNA also einfach nur dahin wandern.

Das ist leider nicht so einfach.

Unsere DNA ist nämlich sehr empfindlich.

Würde man sie einfach aus dem schützenden Zellkern rausschicken, dann würde sie womöglich verloren gehen oder zerstört werden.

Damit das nicht passiert, schreibt die Natur die Informationen ab.

Und zwar auf die sogenannte Messenger-RNA, kurz mRNA.

Übersetzt bedeutet das Boten RNA.

Ihr würdet ja auch nicht einfach euren richtigen Personalausweis mit der Post verschicken, oder?

Und genau dieser Prozess des Abschreibens von der DNA zur mRNA ist die Transkription.

Die DNA ist also das Original und die mRNA die Kopie.

Die Verpackung ist zwar unterschiedlich, aber die getragene Information bleibt dieselbe.

Halten wir erstmal folgendes fest.

Zur Herstellung von Proteinen muss die Erbinformation von der DNA im Zellkern zu den Ribosomen außerhalb des Kerns.

Damit die DNA nicht aus dem sicheren Zellkern raus muss, werden die Informationen auf die mRNA abgeschrieben und aus dem Kern verschickt.

Dieser Abschreibeprozess ist die Transkription.

Sie ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese.

Jetzt wissen wir, warum die Transkription so wichtig ist.

Aber wie läuft es denn jetzt genau ab?

Der Ablauf der Transkription wird in drei Phasen unterteilt.

Das sind die Initiation, die Elongation und die Termination.

Einfach gesagt sind das die Einleitung, das Abschreiben und das Ende.

Der Star der Transkription ist dabei die RNA-Polymerase.

Die ist wie ein mobiler Produktionstunnel.

Die DNA wäre dann sowas wie ein Fließband, das durch diesen Tunnel fährt.

So wie eine Waschstraße, nur halt zur Herstellung der mRNA.

Die Polymerase sucht die DNA auf bestimmte Basensequenzen ab.

Findet sie eine passende Basensequenz, stoppt sie an der Stelle.

Und genau hier beginnt die Initiation.

Die Polymerase bindet an diese Basensequenz und setzt sich fest.

Diese Basensequenz nennt man auch Promotor.

Innerhalb der Polymerase wird die DNA dann entbunden und in ihre beiden Einzelstränge aufgetrennt.

Davor und direkt dahinter bleibt die DNA verschlossen und gewunden.

Im Bereich der Polymerase entsteht also sowas wie eine kleine Blase.

Kurz gesagt, bindet die Polymerase in der Initiation an die DNA, entwindet sie und trennt sie auf.

Bevor wir jetzt Schritt 2 verstehen können, müssen wir noch mal die Grundlagen wiederholen.

DNA besteht jetzt aus zwei Einzelsträngen.

Man unterscheidet an den Enden beider Stränge zwischen dem sogenannten 3-Strich und 5-Strich Ende.

Das ist die sogenannte Ausrichtung oder Orientierung.

Ihr merkt sicher, die Enden sind bei beiden Strängen gar nicht gleich ausgerichtet.

Das liegt daran, dass sie antiparallel zueinander sind.

Das bedeutet, sie verlaufen in unterschiedliche Richtungen.

Und jetzt müsst ihr gut aufpassen.

Die Orientierung ist sehr wichtig für den Ablauf.

Denn die RNA-Polymerase kann die DNA nur von 3-Strich nach 5-Strich Richtung ablesen.

Das heißt, die Orientierung bestimmt, in welche Richtung die Transkription verläuft und welcher Strang mit welchen Informationen übersetzt wird.

Merkt euch das immer gut.

Außerdem bestehen beide Einzelstränge aus einer Kette von Nukleotiden.

Nukleotide sind die Grundbausteine der DNA. Sie bestehen immer aus einem Zucker, einem Phosphatrest und einer Base.

Und jede dieser Basen bindet nur an eine bestimmte andere Base.

Man spricht dann von komplementärer Basenpaarung.

Komplementär bedeutet hier ergänzend.

So viel zur Wiederholung.

Kommen wir zur zweiten Phase, der Elongation.

Also, die Polymerase hat zuvor an die DNA gebunden.

Und beginnt dann einen der beiden Einzelstränge abzulesen.

Den Strang, der dann abgelesen wird, nennt man dann den Codogenen Strang.

Den anderen Strang nennt man dann nicht-codogenen Strang.

Die Polymerase liest jede einzelne Base der DNA ab und sucht sich die passende Base für die mRNA raus.

Diese Nukleotide werden aber nicht erst in der Transkription gebildet, sondern werden schon vorher gebildet und in der Nähe der Polymerase angelagert.

Die Polymerase muss sich dann nur noch die Nukleotide mit den richtigen Basen rauspicken.

Die Nukleotide mit den passenden Basen werden dann zu einer Kette verknüpft.

Und das ist jetzt auch wichtig.

Während der Codogene Strang von 3-Strich nach 5-Strich abgelesen wird, wird die Nukleotidkette, also die mRNA von 5-Strich nach 3-Strich verlängert.

DNA und mRNA sind nämlich auch antiparallel angeordnet.

Jetzt gibt es noch eine ziemlich wichtige Info zur Basenpaarung.

Die Basen der Nukleotide werden ja immer einander entsprechend, also komplementär verknüpft.

Zu einer DNA-Base Thymin kommt eine RNA-Base Adenin.

Zu einem Guanin ein Cytosin und umgekehrt.

Und jetzt wird's tricky.

Kommt in der DNA ein Adenin, wird in der mRNA Uracil benutzt.

Uracil ist bei allen Formen von RNA der Ersatz für Thymin.

Übrigens übernimmt die Polymerase bei dieser Basenpaarung auch noch eine Kontrollfunktion.

Werden die Basen mal falsch zugeordnet, gleicht die Polymerase den Fehler wieder aus.

Sie hat also noch eine Autokorrektur.

Kommen wir zum dritten und letzten Schritt, der Termination.

Die Polymerase liest die DNA fleißig ab und die einsträngige mRNA wird immer länger.

Irgendwann trifft die Polymerase auf einen sogenannten Terminator.

Das ist eine bestimmte Basensequenz, die das Ende der Transkription einleitet.

Wird diese gelesen, stoppt die Polymerase.

Die DNA wird verschlossen und windet sich wieder.

Die Polymerase löst sich und die mRNA wird freigegeben.

Ganz zum Schluss noch eine Sache.

Wir haben am Anfang ja nur über Eukaryoten gesprochen.

Falls ihr euch fragt, was mit den Prokaryoten ist, sie besitzen zwar keinen richtigen Zellkern.

Der Ablauf der Transkription bleibt aber gleich.

Gehen wir das Wichtigste noch mal durch.

Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese.

Dabei wird die DNA im Zellkern auf eine Messenger-RNA, kurz mRNA, abgeschrieben.

Die Transkription wird in drei Phasen unterteilt.

Die Initiation, die Elongation und die Termination.

In der Initiation bindet die RNA-Polymerase an den Promotor.

Durch die Entwindung und Auftrennung des DNA-Doppelstrangs bildet sich eine kleine Blase, in der die DNA abgeschrieben wird.

In der Elongation liest die Polymerase die DNA von 3-Strich nach 5-Strich ab und verlängert die mRNA von 5-Strich nach 3-Strich.

Hier werden die Basen der mRNA komplementär zu den Basen der DNA verknüpft.

In der Termination liest die Polymerase eine Terminatorsequenz ab, löst sich und die DNA schließt und windet sich wieder.

Man hat dann eine einsträngige mRNA.

Perfekt, das war's.

Wie es in der Proteinbiosynthese mit der Prozessierung und Translation weitergeht,

erfahrt ihr dann im nächsten Video.

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