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Der genetische Code
Als "genetischer Code" werden die Regeln bezeichnet, aufgrund derer die DNA-Sequenz (d.h. die Abfolge der Basen in der DNA) in eine Aminosäuresequenz übersetzt wird. Eine bestimmte Abfolge von drei DNA-Basen kodiert für eine bestimmte Aminosäure. Aminosäuren sind die Bausteine der Proteine. Somit kann aus einem DNA-Abschnitt (einem Gen) der Bauplan eines Proteins abgelesen und umgesetzt werden. Der genetische Code ist universell und gilt für alle Lebewesen.
Von der DNA-Sequenz...
Als DNA-Sequenz wird die Abfolge der Basen in einem DNA-Strang bezeichnet. Die Basen der DNA sind Adenin (A), Thymin (T), Cytosin (C) und Guanin (G). Eine DNA-Sequenz könnte zum Beispiel so aussehen:
...ATG CGC AAT GCG ATA TAC...
Die DNA besteht aus zwei Strängen (s. auch hier). Das heisst, diese Sequenz müsste eigentlich so aussehen:
...ATG CGC AAT GCG ATA TAC...
...TAC GCG TTA CGC TAT ATG...
Für den genetischen Code ist aber nur der eine Strang relevant und nur der wird abgelesen und übersetzt. In unserem Fall wäre es der Strang ...ATG CGC AAT GCG ATA TAC.... Die Zelle erkennt anhand bestimmter Merkmale welchen Strang sie als Vorlage benutzen soll. Wie die Transkription der DNA zu mRNA und die Translation der mRNA zu Protein funktionieren, kannst du in diesem Artikel nachlesen.
Um den Code anzuwenden, ist wichtig zu wissen, dass bei der Transkription T zu U wird. Unsere Sequenz würde also nach der Transkription so aussehen:
...AUG CGC AAU GCG AUA UAC...
...zur Aminosäuresequenz
Je drei im DNA- oder RNA-Strang aufeinanderfolgende Basen werden als Codon oder Basentriplett bezeichnet. Im oberen Beispiel wären ATG/AUG, CGC, AAT/AAU, usw. einzelne Codons oder Basentripletts. Wenn man sich die gesamte DNA einer Zelle als ein Buch vorstellt, wären Codons die Wörter im Buch. Ein Gen besteht aus vielen dieser Codons.
Ein Codon kodiert für:
- den Beginn eines Gens oder
- das Ende eines Gens oder
- eine der 20 Standard-Aminosäuren, aus denen die Zelle Proteine bauen kann
Der genetische Code kann wie unten abgebildet dargestellt werden. Um herauszufinden, wofür das Codon "AUG" steht, musst du den drei Buchstaben von innen nach aussen folgen. Man fängt beim innersten Kreis mit A an. Im mittleren Kreis folgt das U, und im äusseren dann das G. Ausserhalb des letzten Kreises steht in diesem Fall "Met", was die Abkürzung für die Aminosäure "Methionin“ ist und in Klammern „M“, auch für Methionin.
Diese genetische Code-Sonne erlaubt es uns recht einfach eine DNA- oder RNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz zu übersetzen. Die Aminosäuresequenz in unserem Beispiel wäre:
...MRNAIY…
Die Abkürzungen stehen für die folgenden Aminosäuren (im Uhrzeigersinn, beginnend bei Met/Start):
Methionin, Threonin, Asparagin, Lysin, Serin, Arginin, Valin, Alanin, Asparaginsäure, Glutaminsäure, Glycin, Phenylalanin, Leucin, Serin, Tyrosin, Cystein, Tryptophan, Leucin, Prolin, Histidin, Glutamin, Arginin und Isoleucin.
Arginin, Leucin und Serin erscheinen in dieser Auflistung je zweimal, da es für sie mehrere verschiedene Codes gibt.
Am Anfang eines Gens steht der Methionin-Code "AUG" für "Start". Hier fängt die Translation an.
UAA (ochre), UAG (amber) und UGA stehen für "Stop", also das Ende eines Gens. Hier stoppt die Translation.
Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Aminosäuren und deren räumliche Verteilung in einem Protein bestimmen die Eigenschaften des Proteins und seine Funktion.
Spiel
Jetzt bist du dran. Kannst du diesen Satz hier anhand des genetischen Codes entschlüsseln?
UCA AUC AUG CCA UUG UAC
CCG GAA AGA UUU GAG UGC ACG
Versuch doch mal selber einen Satz mithilfe des genetischen Codes zu verschlüsseln und als Kommentar online zu stellen. Die anderen Benutzer können dann versuchen diesen zu entschlüsseln. Viel Spass!