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Vom Gen zum Protein

Einleitung

Betrachtet man die Zelle als eine chemische Fabrik, so kann man die Aufgabenverteilung in der Industrie sehr gut mit der Aufgabenverteilung innerhalb der Zelle vergleichen. Dabei kommt es für die Wissenschaft schon seit den Anfängen der Biochemie darauf an, von den Abläufen innerhalb der Zelle zu lernen, weil es wohl kein System gibt, das seine Resourcen so effektiv einsetzt, wie die lebende Zelle. Im Laufe der Evolution hat es möglicherweise andere Lebensformen gegeben, aber die, die wir heute in allen Lebensformen finden, hat sich durchgesetzt, gerade weil sie mit der Energie optimal umgeht.

Dieses allein ist der Grund, warum es erlaubt ist, sich ausschließlich einem Organismus zuzuwenden. Denn trotz aller Vielfalt hat sich an den grundlegenden Abläufen nichts geändert, einerlei ob wir die Urbakterien aus heißen Schwefelquellen, die Eubakterien aus dem menschlichen Darm, die Pflanzen oder Tiere betrachten. Erst wenn wir die gemeinsamen Abläufe verstanden haben, dann können wir uns menschlichen Erbkrankheiten oder Details der Regulation in den sogenannten höheren Organismen zuwenden. Aufgabe der Biochemie wird es bleiben, Modellorganismen wie Escherichia coli vollständig verstehen zu lernen.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts näherte man sich den Grundfragen des Lebens von verschiedenen Seiten. Man versuchte, die Frage zu beantworten "Was ist ein Gen?". Man versuchte, neue Methoden der chemischen Synthese am Beispiel von Naturstoffen zu finden, und man versuchte, die Struktur der Materie aufzuklären. Eine der wichtigsten Erkenntnisse aus der Anwendung aller Methoden ist die Formulierung des so genannten "zentralen Dogmas" det Molekularbiologie, das trotz einiger Ergänzungen auch heute noch Gültigkeit hat.

Das zentrale Dogma lautet

Definition
"DNA wird in RNA umgeschrieben und anschließend in Protein übersetzt".

In den folgenden Kapiteln sollen ausschließlich die Vorgänge behandelt werden, die in allen Zellen gleichermaßen ablaufen. Aufgrund der Tatsache, dass bei Eukaryonten auf dem Weg von der DNA zur RNA noch ein wichtiger Reifungsprozess stattfindet, wird dieser Aspekt hier aber ebenfalls behandelt. Erweiterungen, wie z.B. Fragen der Genregulation, finden Sie im Detail in den entsprechenden Kapiteln behandelt.

Die Grundbegriffe

Es gibt wenige Begriffe, die bei der Realisierung der genetischen Information von essenzieller Bedeutung sind. Sie stammen zumeist aus dem englischen Sprachgebrauch und haben ihren Ursprung häufig in lateinischen oder griechischen Wörtern. Nur wenn Sie mit diesen Begriffen schlafwandlerisch sicher umgehen können, sollten Sie die Feinheiten der Molekularbiologie angehen. Wir geben Ihnen in den folgenden Vokabeln genannten Abschnitten die Gelegenheit, diese Begriffe kennenzulernen. In den dann folgenden Abschnitten werden Ihnen die entsprechenden schematischen Zeichnungen zum Selbststudium angeboten. Danach erst sollten Sie die angebotene Lernkontrolle benutzen. Sie bekommen stets die Gelegenheit, Ihr Antwortkonto solange zurückzusetzen, bis Sie durchgängig alle Fragen korrekt beantwortet haben.

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