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Genetischer Code: Codons sicher übersetzen
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.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Vom Basentext zur Aminosäure
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.
Codon
Ein Codon ist ein Basentriplett der mRNA. Es steht entweder für eine bestimmte Aminosäure oder für das Ende der Translation.
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.
Das mRNA-Codon GGU steht für die Aminosäure Glycin. Die drei Basen bilden gemeinsam eine Informationseinheit. Man darf sie nicht als drei einzelne Anweisungen lesen.
Diese Eigenschaften hat der genetische Code
Der genetische Code ist eindeutig und degeneriert. Diese beiden Aussagen widersprechen sich nicht:
- Eindeutig: Ein bestimmtes Codon bezeichnet genau eine Aminosäure oder ein Stoppsignal.
- Degeneriert oder redundant: Mehrere verschiedene Codons können dieselbe Aminosäure bezeichnen.
Die vier Codons GUU, GUA, GUC und GUG stehen alle für Valin. Von einem dieser Codons kannst du eindeutig auf Valin schließen. Kennst du aber nur die Aminosäure Valin, kannst du daraus nicht auf genau eines der vier Codons zurückschließen.
Außerdem ist der Code:
- kommafrei: Zwischen den Codons stehen keine Trennzeichen;
- nicht überlappend: Jede Base gehört innerhalb eines Leserasters nur zu einem Codon;
- nahezu universell: Bei fast allen Organismen haben Codons dieselbe Bedeutung.
Eindeutig beschreibt den Weg vom Codon zur Bedeutung. Degeneriert beschreibt den umgekehrten Blick: Eine Aminosäure kann mehrere Codons besitzen.
Start, Stopp und Leseraster erkennen
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 mRNA-Sequenz wird ab dem Start so gruppiert:
AUG | GGU | CAG | UAA
- AUG: Methionin und Start
- GGU: Glycin
- CAG: Glutamin
- UAA: Stopp
Die übersetzte Aminosäurefolge lautet daher Methionin – Glycin – Glutamin. Das Stopcodon gehört nicht als Aminosäure zur Kette.
Die Gruppierung ist entscheidend. Weil der Code kommafrei und nicht überlappend ist, werden nach dem festgelegten Start immer die nächsten drei Basen gemeinsam gelesen.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Das Codon dient gewöhnlich als Startcodon. Die Codons sind Stoppsignale. Ein Stopcodon wird . Die Basen eines Codons werden ausgewertet.
Mit der Codesonne arbeiten
Eine Codesonne ordnet mRNA-Codons ihren Aminosäuren oder einem Stoppsignal zu. Du liest sie von innen nach außen:
- Suche im inneren Ring die erste Base des mRNA-Codons.
- Folge bei der zweiten Base in den nächsten Ring.
- Gehe mit der dritten Base weiter nach außen.
- Lies dort die Aminosäure oder das Stoppsignal ab.
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.
Für CAG wählst du nacheinander C, A und G. Am äußeren Rand erhältst du Glutamin.
Für GGU gehst du über G, G und U. Das Ergebnis ist Glycin.
Wie Codon und Anticodon zusammenarbeiten
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. Jede tRNA trägt eine bestimmte Aminosäure und besitzt ein Anticodon.
Anticodon
Das Anticodon ist ein Basentriplett einer tRNA. Es bindet komplementär an das passende mRNA-Codon und bringt dadurch die zugeordnete Aminosäure zum Ribosom.
Das mRNA-Codon CAG codiert Glutamin. Dazu passt eine mit Glutamin beladene tRNA mit dem komplementären Anticodon GUC. Wenn Codon und Anticodon zusammenpassen, kann Glutamin an die wachsende Aminosäurekette angefügt werden.
Das Codon liegt auf der mRNA und bestimmt die Bedeutung. Das komplementäre Anticodon liegt auf der tRNA und hilft, die passende Aminosäure bereitzustellen.
Grenzen und biologische Bedeutung
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: Bakterien können grundsätzlich die Information menschlicher Gene lesen und menschliche 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.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
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 startet, UAA, UAG und UGA stoppen
- Geltung: nahezu universell mit wenigen Ausnahmen
Abschluss-Check
Du kannst den genetischen Code sicher anwenden, wenn du zuerst die mRNA in 5′→3′-Richtung in Codons gliederst, dann jedes Codon eindeutig zuordnest und Start, Stopp sowie mögliche Sonderfälle beachtest.