Wofür kodiert die DNA-Nukleotidsequenz?

Es wäre schwer, die Grundschule zu überstehen, ohne davon zu hören, dass die DNA "die Blaupause des Lebens" ist. Es ist in fast jeder Zelle von fast jedem Lebewesen auf der Erde. DNA, Desoxyribonukleinsäure, enthält alle notwendigen Informationen, um aus einem Samen, zwei Geschwisterbakterien eines einzigen Elternteils und einem Menschen aus einer Zygote einen Baum zu bauen. Die Details, wie es diese komplexen Prozesse steuert, sind mit der Nukleotidsequenz in der DNA verbunden – geordnet in einem Drei-Segment-Code, der definiert, wie Proteine ​​aufgebaut werden. Es tut dies in Schritten: Die DNA baut RNA, dann baut RNA Proteine.

Es gibt eine Menge Terminologie im Zusammenhang mit DNA, aber das Erlernen einiger wichtiger Begriffe kann Ihnen helfen, die Konzepte zu verstehen. Die DNA besteht aus vier verschiedenen Basen: Adenin, Guanin, Thymin und Cytosin, meist abgekürzt als A, G, T und C. Manchmal beziehen sich die Leute auf vier verschiedene Nukleoside oder Nukleotide in der DNA, aber das sind nur leicht unterschiedliche Versionen der Basen. Wichtig ist die Abfolge von A, G, T und C in einem DNA-Strang, denn die Reihenfolge dieser Basen enthält den Code der DNA. DNA liegt normalerweise in einer doppelsträngigen Form vor, wobei zwei lange Moleküle umeinander gewickelt sind.

Der ultimative Zweck der DNA-Kodierung besteht darin, Proteine ​​zu erzeugen, aber DNA stellt keine Proteine ​​direkt her. Stattdessen stellt es verschiedene Arten von RNA her, die dann das Protein herstellen. RNA sieht irgendwie aus wie DNA – sie hat sehr ähnliche Strukturen, außer dass sie fast immer als Einzelstrang und nicht als Doppelstrang existiert. Wichtig ist, dass RNA aus dem Muster aufgebaut ist, das in der DNA existiert, mit einem Unterschied: Wo DNA ein Thymin, ein "T", hat, hat RNA ein Uracil, ein "U".

Es gibt viele verschiedene Moleküle, die an der Herstellung von Proteinen beteiligt sind, aber die grundlegende Arbeit wird von zwei verschiedenen Arten von RNA-Molekülen erledigt. Eine heißt mRNA und besteht aus langen Strängen, die den Code für den Aufbau eines Proteins enthalten. Das andere heißt tRNA. Das tRNA-Molekül ist viel kleiner und hat eine Aufgabe: Aminosäuren zum mRNA-Molekül zu transportieren. Die tRNA richtet sich auf der mRNA nach dem Muster der Basen auf der mRNA aus – der Reihenfolge der C-, G-, A- und U-Segmente. Die tRNA passt nur in einer Richtung auf die mRNA, was bedeutet, dass die von der tRNA getragenen Aminosäuren auch nur in einer Richtung ausgerichtet werden. Die Reihenfolge dieser Aminosäuren ist es, was ein Protein erzeugt.

Es gibt vier verschiedene Basen in der RNA. Wenn jede Base nur mit einer separaten Aminosäure übereinstimmt, könnte es nur vier verschiedene Aminosäuren geben. Aber Proteine ​​bestehen aus 20 Aminosäuren. Das funktioniert, weil jede tRNA – die Moleküle, die Aminosäuren tragen – mit einer bestimmten Reihenfolge von drei Basen auf der mRNA übereinstimmt. Wenn die mRNA beispielsweise die Drei-Basen-Sequenz CCU hat, muss die einzige tRNA, die in diese Stelle passt, die Aminosäure Prolin tragen. Diese Sequenzen aus drei Basen werden Codons genannt. Die Codons tragen alle notwendigen Informationen, um Proteine ​​herzustellen.

DNA-Moleküle sind sehr lang. Ein einzelnes DNA-Molekül kann viele verschiedene RNA-Moleküle herstellen, die dann viele verschiedene Proteine ​​​​bilden. Ein Teil der Informationen auf den langen DNA-Molekülen besteht aus Signalen oder Wegweisern, die zeigen, wo ein RNA-Strang beginnen und aufhören soll. Die DNA-Sequenz enthält also zwei verschiedene Arten von Informationen: die Dreibasen-Codons, die der RNA sagen, wie sie Aminosäuren zusammen in einem Protein und separate Kontrollsignale, die zeigen, wo ein RNA-Molekül beginnen sollte und Stopp.