Verfolge, wie ein Gen abgeschrieben wird – mit Strangrichtungen, RNA-Verarbeitung und einer Werkstatt zum selbstständigen Üben.
Drei kurze Aufgaben helfen dir, deinen Startpunkt zu finden. Wenn du unsicher bist, wähle „Weiß ich noch nicht“.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Die DNA speichert genetische Information. Für die Herstellung eines Proteins wird zunächst eine RNA-Abschrift des betreffenden Gens erzeugt. Dieser Vorgang heißt Transkription. Die Boten-RNA oder mRNA kann anschließend am Ribosom als Vorlage dienen.
Bei eukaryotischen Zellen findet die Transkription der Kerngene im Zellkern statt. Die DNA bleibt dort; eine verarbeitete mRNA gelangt durch eine Kernpore ins Cytoplasma. Erst die Translation stellt daraus eine Aminosäurekette her.
Die RNA-Polymerase ist ein Enzym. Sie verknüpft RNA-Nukleotide zu einem Strang. Dazu nutzt sie einen DNA-Einzelstrang als Vorlage. Die DNA wird dabei weder verbraucht noch in RNA umgewandelt.
RNA enthält den Zucker Ribose und statt Thymin die Base Uracil (U). Die mRNA ist im Grundmodell einzelsträngig. Sie kann sich dennoch abschnittsweise falten.
Nicht jede transkribierte RNA ist eine mRNA: Auch tRNA und rRNA entstehen durch Transkription. Hier verfolgen wir ein proteincodierendes Gen.
Die Polymerase liest den Matrizenstrang in Richtung 3′ → 5′. Die RNA wird dazu komplementär in Richtung 5′ → 3′ aufgebaut. In Schulaufgaben heißt die Vorlage oft auch codogener Strang.
Der andere DNA-Strang hat in 5′ → 3′ gelesen dieselbe Basenfolge wie die RNA, nur mit T statt U. Er ist bei diesem Gen nicht die abgelesene Vorlage.
| Gegebener Strang | Beispiel | Passende RNA |
|---|---|---|
| Matrizenstrang 3′ → 5′ | 3′–TAC GGA–5′ | 5′–AUG CCU–3′ |
| Codierender Strang 5′ → 3′ | 5′–ATG CCT–3′ | 5′–AUG CCU–3′ |
Nur am codierenden DNA-Strang darfst du bei gleicher 5′→3′-Orientierung einfach T durch U ersetzen. Beim Matrizenstrang musst du komplementär ergänzen: DNA-A → RNA-U, T → A, G → C, C → G.
Am Promotor wird der Start der Transkription organisiert. Bei Eukaryoten helfen Transkriptionsfaktoren dabei, die Polymerase richtig zu positionieren. Der Promotor legt mit fest, welcher Strang als Vorlage dient.
Die Polymerase bewegt sich am Matrizenstrang entlang. Sie fügt passende RNA-Nukleotide an das 3′-Ende der wachsenden RNA an. Hinter ihr schließt sich die DNA wieder.
Die Transkription endet durch entsprechende Signale und molekulare Vorgänge. Die RNA wird freigesetzt. Die genauen Mechanismen unterscheiden sich zwischen Bakterien und Eukaryoten.
Ein Promotor ist kein Startcodon. Ein Stoppcodon beendet die Translation am Ribosom und ist nicht einfach das Endsignal der Transkription.
Wähle eine Aufgabe, leite die RNA selbst ab und blende dann den Lösungsweg ein. Alle Folgen sind kurze Modellabschnitte, keine vollständigen Gene.
Komplementär ergänzen und RNA in 5′→3′ angeben.
Bei einem typischen eukaryotischen proteincodierenden Gen entsteht zunächst prä-mRNA. Die Verarbeitung beginnt teilweise schon während der Transkription.
5′-Cap: Eine veränderte Guanin-Struktur am 5′-Ende unterstützt Schutz, Export und spätere Translation.
Poly-A-Schwanz: Nach einem Schnitt wird bei den meisten mRNAs am 3′-Ende eine Folge von Adenin-Nukleotiden angefügt. Sie beeinflusst unter anderem Stabilität und Translation.
Spleißen: Introns werden entfernt; Exons werden miteinander verknüpft. Exons bleiben in der reifen RNA, enthalten aber nicht ausschließlich proteincodierende Sequenz.
Vertiefung – alternatives Spleißen: Unterschiedliche Kombinationen von Exons können verschiedene RNA-Varianten aus demselben Gen erzeugen. So können auch verschiedene Proteinvarianten entstehen.
| Vorgang | Vorlage und Produkt | Aufgabe |
|---|---|---|
| Replikation | DNA → DNA | Das Erbmaterial vor einer Zellteilung kopieren |
| Transkription | DNA → RNA | Die Information ausgewählter Gene als RNA nutzbar machen |
| Translation | mRNA → Polypeptid | Die Basenfolge in eine Aminosäurefolge übersetzen |
Bakterien besitzen keinen Zellkern. Dort können Ribosomen bereits eine RNA übersetzen, während diese noch transkribiert wird. Bei Kerngenen eukaryotischer Zellen trennen Zellkern, RNA-Verarbeitung und Export die Schritte räumlich und zeitlich.
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Mit Erklärungen üben oder dein Wissen testen – du entscheidest.
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RNA
Transkription nutzt DNA als Vorlage für RNA. Die Aminosäurekette entsteht erst bei der Translation.
RNA-Polymerase
Die RNA-Polymerase verbindet RNA-Nukleotide entsprechend der DNA-Vorlage.
Uracil
RNA enthält Uracil sowie Adenin, Guanin und Cytosin.
Der Matrizenstrang
Die Polymerase liest den Matrizenstrang; die entstehende RNA ist zu ihm komplementär.
5′→3′
Neue Nukleotide werden an das 3′-Ende angefügt. Dadurch verläuft der Aufbau in 5′→3′-Richtung.
Eine DNA-Region zur Organisation des Transkriptionsbeginns
Am Promotor wird die Transkriptionsmaschinerie positioniert. Er gehört zu einem anderen Prozess als ein Translationscodon.
5′–AUG CAA–3′
Zur Matrize wird komplementär ergänzt: T→A, A→U, C→G und G→C. RNA enthält U statt T.
5′–AUG CAA–3′
Bei identischer 5′→3′-Orientierung entspricht die RNA dem codierenden Strang mit U statt T.
5′–AUG GCC–3′
Die Matrize zunächst als 3′–TAC CGG–5′ lesen, dann komplementär ergänzen: 5′–AUG GCC–3′.
Introns werden entfernt und Exons verbunden
Die erhaltenen Exonabschnitte werden zur gespleißten RNA verknüpft.
Cap am 5′-Ende, Poly-A-Schwanz am 3′-Ende
Diese Veränderungen unterstützen unter anderem Schutz und Nutzung der mRNA.
Initiation → Elongation → Termination
Nach dem organisierten Beginn wird die RNA verlängert und der Vorgang schließlich beendet.
RNA muss zur Matrize komplementär und antiparallel aufgebaut werden
Der einfache T/U-Austausch passt nur zum codierenden Strang bei gleicher 5′→3′-Orientierung.
Verschiedene RNA-Varianten aus demselben Gen
Unterschiedliche Kombinationen von Exons können unterschiedliche RNA- und Proteinvarianten erzeugen.
Es fehlt die räumliche Trennung durch einen Zellkern
Die entstehende RNA ist für Ribosomen direkt zugänglich. Bei eukaryotischen Kerngenen ist zunächst Verarbeitung und Export nötig.
Nein, UGA ist ein Stoppcodon der Translation; Transkription endet durch andere Signale
Stoppcodons werden im passenden Leseraster am Ribosom wirksam, nicht als allgemeine Transkriptions-Endsignale.
Nein, Exons können auch nicht übersetzte Bereiche enthalten
Exons sind die beim Spleißen erhaltenen Abschnitte. Erhalten und übersetzt bedeuten nicht dasselbe.
Die DNA bleibt als Vorlage erhalten; eine zusätzliche RNA wird aufgebaut
Die Polymerase nutzt die gespeicherte Information, ohne die DNA-Vorlage in RNA umzuwandeln.
Bearbeite drei weitere Aufgaben ohne Nachschlagen. Nutze die Rückmeldung, um gezielt weiterzulernen.
Entscheide ohne Nachschlagen. Pro Aufgabe passt genau eine Antwort.
Die Aufgaben sind unterschiedlich. Die Ergebnisse geben dir eine kurze Orientierung zu deinem Lernstand.
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
Welcher Strang ist die direkte Vorlage der RNA-Polymerase?
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Fachliche Vertiefung: OpenStax · Biology 2e. Umfang und Klassenstufe unterscheiden sich je nach Bundesland und Schulart. Eigene schematische Lehrabbildungen.
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