Genetische Information in der Zelle

Die genetische Information ist in der DNA-Doppelhelix durch Gene repräsentiert. Gene sind DNA-Abschnitte, welche ein Protein (z.B. ein Enzym) kodieren. Die Bauelemente der DNA bilden die Nukleotide, welche aus drei Elementen bestehen:

• der Pentose (ein Zuckermolekül mit 5 Kohlenstoffatomen) Desoxyribose
• einem Phosphorsäurerest
• und einer Purin- (Adenin (A) oder Guanin (G)) oder Pyrimidinbase (Thymin (T) oder Cytosin (C))

Jeder DNA-Einzelstrang besteht so aus linearen und unverzweigten Nukleinsäuremolekülen (Desoxyribose mit anhängendem Phosphorsäurerest). An der Pentose hängt eine der vier möglichen Basen (Adenin, Thymin, Guanin, Cytosin), welche über Wasserstoffbrücken mit der jeweils komplementären Base im anderen Strang verbunden ist. Die vollständige Information zur Proteinbiosynthese ist ausschließlich in der Abfolge der Basen in der DNA enthalten, jedoch wird diese nicht als direkte Matrize benutzt. Sie stellt die Vorlage für die Herstellung einer Arbeitskopie dar, der Messenger-RNA oder auch mRNA. Die mRNA besteht im Gegensatz zur RNA aus einem Einzelstrang, zusätzlich ist die Desoxyribose durch Ribose und Thymin durch Uracil (U) ersetzt. Sie enthält jedoch genau die gleichen Informationen in komplementärer Form wie die DNA, weshalb dieser Kopiervorgang auch Transkription genannt wird.

Die mRNA wird anschließend aus dem Zellkern hinaus an den eigentlichen Ort der Biosynthese transportiert, dem Zytoplasma. Im Zytoplasma befinden sich die aus ribosomaler RNA (rRNA) und Proteinen aufgebauten Ribosome und die transfer-RNA (tRNA). Die Umsetzung der Information in ein Protein - die Translation - wird durch Ribosome sichergestellt. Diese fahren, vereinfacht ausgedrückt, die mRNA entlang und suchen zu jedem Kodon (Basentriplet) auf der mRNA eine tRNA mit passendem, d.h. komplementärem, Anti-Kodon. Jede tRNA transportiert zusätzlich eine zu ihrem Anti-Kodon spezifische Aminosäure. Diese wird vom Ribosom von der tRNA abgehängt (dabei wird der Rest der tRNA entlassen) und an die so mit der Zeit wachsende Aminosäurekette angehängt.