Eindeutig
Ein Codon bezeichnet im Standardcode eine bestimmte Aminosäure oder ein Stoppsignal.
Biologie · Verstehen und üben
Translation und genetischer Code
Verstehe, wie Ribosomen eine mRNA in eine Aminosäurekette übersetzen – mit Codon-Finder, Schrittmodell und typischen Prüfungsaufgaben.
Das kannst du danach
Codons und Anticodons zuordnenAminosäurefolgen ermittelnRibosomen und tRNAs erklären
Wie wird aus einer Basenfolge ein Protein?
Die Translation übersetzt die Basenfolge einer mRNA in eine Aminosäurefolge. Das geschieht an Ribosomen. Aminosäuren werden über Peptidbindungen zu einer Polypeptidkette verknüpft. Diese faltet sich und wird häufig noch verändert, bevor ein funktionsfähiges Protein entsteht.
Die mRNA wurde zuvor durch Transkription hergestellt. Bei Eukaryoten findet die Translation im Cytoplasma an freien oder am rauen ER gebundenen Ribosomen statt. Mitochondrien und Chloroplasten besitzen zusätzlich eigene Translationssysteme.
mRNA, tRNA und Ribosom arbeiten zusammen
Eine Momentaufnahme vor der nächsten Peptidbindung: Die Kette enthält bereits Methionin und Alanin. Eine zweite tRNA bringt Tyrosin als nächsten Baustein.
So greifen die Bauteile ineinander
Violett: oben die große, unten die kleine Ribosomen-Untereinheit.
Grüne tRNA in P: trägt die bisherige Kette Met–Ala.
Blaue tRNA in A: trägt die nächste Aminosäure Tyr.
E: Austritt · P: Kette · A: Ankunft. Die E-Stelle ist hier leer.
Vergrößert: Warum passt diese tRNA?
Was passiert als Nächstes?
Die Kette Met–Ala wird mit Tyr verknüpft und auf die tRNA in der A-Stelle übertragen. Danach rückt das Ribosom um ein Codon weiter; diese tRNA gelangt in die P-Stelle.
Met = Methionin · Ala = Alanin · Tyr = Tyrosin. Das Schaubild zeigt Funktionen und Zuordnungen; Molekülformen und Größen sind vereinfacht.
mRNA: Sie liefert die Reihenfolge der Bauanweisungen. Das Ribosom liest sie in Richtung 5′→3′.
tRNA: Ein Adaptermolekül trägt eine passende Aminosäure. Sein Anticodon kann mit einem Codon der mRNA paaren. Enzyme, die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen, beladen die tRNAs mit den richtigen Aminosäuren.
Ribosom: Es besteht aus rRNA und Proteinen, hält mRNA und tRNAs in der passenden Lage und katalysiert die Verknüpfung. Die Peptidbindungen entstehen unter wesentlicher Beteiligung der ribosomalen RNA.
Drei Basen bilden ein Codon
Ein Codon ist ein Basentriplett der mRNA. Da vier Basen möglich sind, gibt es 4³ = 64 Codons. Im Standardcode stehen 61 für Aminosäuren; drei dienen als Stoppsignale.
AUG codiert Methionin und dient gewöhnlich als Startcodon. UAA, UAG und UGA sind Stoppcodons; sie codieren keine Aminosäure. Ein Startcodon legt im passenden Startkontext das Leseraster fest. Nicht jedes AUG innerhalb einer mRNA bedeutet einen neuen Start.
Redundant / degeneriert
Mehrere Codons können dieselbe Aminosäure bezeichnen. Zum Beispiel codieren GCU, GCC, GCA und GCG Alanin.
Nahezu universell
Der Code ist bei sehr vielen Lebewesen gleich. Es gibt Ausnahmen, etwa in manchen Mitochondrien.
Festes Leseraster
Bei der gewöhnlichen Translation wird der codierende Abschnitt in aufeinanderfolgenden, nicht überlappenden Tripletts gelesen.
Codon-Finder: Den genetischen Code lesen
Wähle die drei Basen eines mRNA-Codons in 5′→3′-Richtung. Der Finder enthält alle 64 Codons des Standardcodes. DNA oder ein Anticodon musst du zuerst in das passende mRNA-Codon übertragen.
1. Base
2. Base
3. Base
5′–AUG–3′ → Methionin
AUG dient gewöhnlich als Startcodon; innerhalb einer codierenden Sequenz steht es ebenfalls für Methionin.
Codon und Anticodon richtig zuordnen
Das Codon liegt auf der mRNA, das Anticodon auf der tRNA. Beide paaren komplementär und antiparallel.
Beispiel: mRNA-Codon 5′–AUG–3′; dazu passendes Anticodon 3′–UAC–5′. Wird das Anticodon selbst in 5′→3′ geschrieben, lautet es 5′–CAU–3′.
Vertiefung: Durch Wobble-Paarungen können manche tRNAs mehrere Codons erkennen. Für schulische Zuordnungsaufgaben wird häufig die einfache komplementäre Paarung verwendet.
Vom Start bis zur Freisetzung
1 · Initiation
Ribosom, mRNA und Initiator-tRNA lagern sich am passenden Startbereich zusammen. Das Startcodon bestimmt das Leseraster. Die Initiator-tRNA befindet sich zu Beginn in der P-Stelle.
2 · Elongation
Eine passende beladene tRNA bindet an der A-Stelle. Die wachsende Kette wird auf ihre Aminosäure übertragen; dabei entsteht eine Peptidbindung. Danach rückt das Ribosom um ein Codon weiter.
3 · tRNAs wechseln ihre Plätze
Nach dem Weiterrücken liegt die tRNA mit der Kette in der P-Stelle. Eine entladene tRNA kann über die E-Stelle austreten. Dann ist die A-Stelle für die nächste tRNA frei.
4 · Termination
Erreicht ein Stoppcodon die A-Stelle, bindet ein Freisetzungsfaktor statt einer passenden Aminosäure-tRNA. Die Polypeptidkette wird freigesetzt; der Komplex zerfällt.
Die Kette wächst vom N-Terminus zum C-Terminus. Energie wird unter anderem beim Beladen der tRNAs und bei Schritten am Ribosom benötigt. Das Beispiel zeigt das Grundprinzip; bei Bakterien startet die Kette gewöhnlich mit einer abgewandelten Form von Methionin.
Schrittmodell: Eine kurze Kette entsteht
Modellsequenz: 5′–AUG GCU UAC UGA–3′. Wähle einen Schritt. Das Beispiel enthält nur drei Aminosäuren, damit du Codons und Ergebnis direkt zuordnen kannst.
AUGGCUUACUGA
Vor dem Start
Noch keine Kette. AUG legt im Modell den Beginn fest.
—
Eine Sequenzaufgabe vollständig lösen
Gegeben: Matrizenstrang 3′–TAC CGA ATG ACT–5′.
1 · Transkribieren: Komplementär mit U statt T ergibt sich mRNA 5′–AUG GCU UAC UGA–3′.
2 · Leseraster festlegen: Ab AUG in Tripletts gliedern.
3 · Übersetzen: AUG → Methionin; GCU → Alanin; UAC → Tyrosin; UGA → Stopp.
Ergebnis: Methionin–Alanin–Tyrosin, also drei Aminosäuren. Stopp zählt nicht als vierte Aminosäure. Die DNA bleibt unverändert.
Die Kette ist noch nicht automatisch das fertige Protein
Die Aminosäurefolge beeinflusst die räumliche Faltung. Manche Proteine bestehen aus mehreren Ketten; manche werden nach der Translation zugeschnitten oder chemisch verändert. Auch Transport an den richtigen Ort gehört zur Nutzung des Proteins.
Ein Ribosom kann erneut starten, und mehrere Ribosomen können dieselbe mRNA gleichzeitig an verschiedenen Positionen übersetzen: ein Polysom. So lässt sich aus einer RNA-Vorlage mehr als ein Proteinmolekül herstellen.
12 Aufgaben: Wissen anwenden und Zusammenhänge erklären
Löse zunächst ohne Hilfe. Die Tipps führen zum Ansatz; die Lösungen zeigen, welche Fachbegriffe und Begründungen dazugehören.
1 · Was entsteht direkt bei der Translation?
Tipp anzeigen
Kette von Bausteinen nennen.
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Eine Polypeptidkette aus Aminosäuren, die sich faltet und gegebenenfalls weiter verändert wird.
2 · Warum gibt es 64 Codons?
Tipp anzeigen
Vier Möglichkeiten an drei Positionen.
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4 × 4 × 4 = 64.
3 · Welche drei Codons beenden die Translation im Standardcode?
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Sie codieren keine Aminosäure.
Lösung anzeigen
UAA, UAG und UGA.
4 · Warum muss man in einer Codesonne mRNA statt DNA verwenden?
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Basentyp und Orientierung prüfen.
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Die Zuordnung bezieht sich auf mRNA-Codons in 5′→3′. DNA kann als anderer Strang oder entgegengesetzt gegeben sein und enthält T statt U.
5 · Nenne das Anticodon zu 5′–GCU–3′.
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Komplementär und antiparallel.
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3′–CGA–5′; in eigener 5′→3′-Richtung geschrieben: 5′–AGC–3′.
6 · Übersetze 5′–AUG GAA UUU UAA–3′.
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Nutze den Codon-Finder.
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Methionin–Glutaminsäure–Phenylalanin. UAA beendet die Translation und liefert keine Aminosäure.
7 · Was bedeutet die Redundanz des Codes?
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Mehrere Codons, ein Ergebnis.
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Verschiedene Codons können dieselbe Aminosäure codieren. Ein einzelnes Codon ist im Standardcode dennoch eindeutig.
8 · Welche Aufgabe hat eine tRNA?
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Zwei passende Seiten verbinden.
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Sie trägt eine Aminosäure und erkennt mit ihrem Anticodon passende mRNA-Codons. Sie wirkt als Adapter.
9 · Was geschieht an A-, P- und E-Stelle?
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Ankunft, Kette und Austritt.
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A: ankommende beladene tRNA; P: tRNA mit der wachsenden Kette vor deren Übertragung; E: Austritt einer entladenen tRNA. Beim Start bindet die Initiator-tRNA direkt an der P-Stelle.
10 · Ein codierender Abschnitt enthält einschließlich Stoppcodon 303 Nukleotide. Wie viele Aminosäuren entstehen?
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Zuerst durch drei teilen; Stopp abziehen.
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303/3 = 101 Codons, davon eines Stopp. Es entstehen 100 Aminosäuren; vorausgesetzt, der Abschnitt beginnt mit dem Startcodon und enthält keine weiteren Stopps.
11 · Warum löst eine Stopp-tRNA die Termination nicht aus?
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Welches Molekül erkennt ein Stoppsignal?
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Im gewöhnlichen Standardmodell gibt es für Stoppcodons keine passende Aminosäure-tRNA. Ein Freisetzungsfaktor löst die Kette ab.
12 · Warum ist eine frisch hergestellte Kette nicht immer sofort funktionsfähig?
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Räumliche Struktur und Verarbeitung.
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Faltung, Zusammenlagerung mehrerer Ketten, Modifikationen oder Transport können erforderlich sein.
Kurzer Begriffscheck
Was trägt das Stoppcodon zur Aminosäurekette bei?
Wähle eine Antwort.
Für den Unterricht
Einstieg: Die Bauteile im Ribosomenmodell benennen und ihren Aufgaben zuordnen.
Erarbeitung: Erst eine RNA-Folge selbst übersetzen, dann den Codon-Finder zur Kontrolle nutzen.
Sicherung: Im Schrittmodell begründen, weshalb vier Codons nur drei Aminosäuren liefern. Aufgaben 5 und 10 prüfen Orientierung und Zählverständnis.
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Passende Materialien zum Weiterlernen
Die Bilder zeigen eine Vorschau. Über Bild oder Link gelangst du zur Produktseite und zum PDF-Bezug.
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Translation und genetischer Code
Codons und die Entstehung der Aminosäurekette mit Lösungen üben.
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Transkription: die Voraussetzung
Von einer DNA-Vorlage zunächst die passende RNA ableiten.
Material ansehen →
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DNA und Vererbung: Lernposter
Die molekularen Grundlagen im Zusammenhang wiederholen.
Material ansehen →Fachliche Vertiefung: OpenStax · Biology 2e. Umfang und Klassenstufe unterscheiden sich je nach Bundesland und Schulart. Eigene schematische Lehrabbildungen.