AB 2_2.3
Thema: Proteinbiosynthese und mehr  – vereinfacht, kurz und verständlich

1. Stelle dir folgende Situation vor:

Du bist der/die einzige Süßigkeitenhersteller/in der Welt. Dir geht es gut!

Bei der ständigen Versorgung aller Regionen der Erde mit Süßigkeiten musst du ein Problem lösen: Die Geschmäcker sind sehr verschieden, d.h. du musst sehr viele unterschiedliche Süßigkeiten produzieren.
Die Rezepturen für alle Süßigkeiten liegen, einzeln exakt notiert und geordnet, in einem Safe. Um sie gut zu schützen, hast du sie in Form eines Codes aufgeschrieben, der lediglich aus vier unterschiedlichen Farbsymbolen besteht. Jeweils drei Farbsymbole – in unterschiedlicher Kombination – stehen für einen bestimmten Bestandteil (Zutat) der Rezeptur.
Die Maschinen zur Herstellung der Süßigkeiten laufen rund um die Uhr. Gerade soll eine spezielle Süßigkeit hergestellt werden, die von „Bonboncity“ angefordert wurde.

2. Lies den Text nochmals und unterstreiche folgende Begriffe:

Safe, Rezept, Farbsymbole, richtige Reihenfolge der Zutaten Rezept-Kopie, spezieller Weg, Produktionshalle, Form der Süßigkeit, Maschine, Roboter, Zutaten, richtige Mischung der Zutaten, Süßigkeit

3. Die folgende Tabelle (Tab.1 AB 2_2.3) enthält in der linken Spalte die unterstrichenen Wörter aus dem Text, zwei weitere sind hinzugekommen. Suche in der Abbildung (AB 2_2.3-1) den jeweils passenden Fachbegriff und notiere ihn in der rechten Spalte der Tabelle.

4. Im nächsten Schritt kannst du die Fachbegriffe etwas näher kennenlernen.
   Dazu dient die folgende Tab. Ab AB 2_2.3-2, in der jeder Fachbegriff aus der Abbildung vereinfacht und hoffentlich verständlich erklärt wird.
   Betrachte dann nochmals die einzelnen Stationen auf der Abbildung unter Verwendung dieser Fachbegriffe.
   Nun wirst du bestimmt verstanden haben, was die „Proteinbiosynthese“ ist.

   Fachbegriffe	vereinf. Erklärung
   Nucleus	Zellkern / rundlicher Zellbestandteil / enthält vor allem die Erbinformation ( = DNA)
   DNA	Desoxyribonucleinsäure,- acid / großes Molekül, das wie eine Bibliothek alle Informationen über das Aussehen und Funktionieren eines Lebewesens enthält / die Informationen liegen in einzelnen Abschnitten vor und sind codiert
   Code	Zeichen, die durch ihre Art, Häufigkeit und Reihenfolge Informationen verschlüsseln / in diesem Fall vier Zeichen (= 4 Farben)
   m-RNA	Kopie eines Abschnittes der Erbinformation / enthält die Information über den Aufbau eines Proteins aus Aminosäuren
   Transkription	Herstellung der Kopie, also der mRNA, vom Original, also der DNA
   Kernpore	Öffnung durch die die m-RNA den Zellkern verlässt
   Cytoplasma	mehr oder weniger flüssige Grundsubstanz der Zelle, in der sich alle Zellbestandteile befinden
   Ribosom	Bestandteil der Zelle (= Zellorganelle) / / Ort an dem Aminosäuren miteinander verknüpft werden / es besitzt drei Stellen, an denen t-RNA-Moleküle andocken können
   t-RNA	„Transporteure“ für Aminosäuren / jede t-RNA kann nur eine spezielle AS transportieren / sie sind ebenfalls codiert
   Aminosäuren (AS)	Bausteine der Proteine
   Code der m-RNA	bestimmt die Reihenfolge des Andockens der mit einer Aminosäure beladenen t-RNA-Moleküle
   AS-Kette	erste Stufe (= Primärstruktur) bei der Herstellung eines Proteins
   Translation	Vorgang der Verknüpfung spezifischer AS in bestimmter Häufigkeit und Reihenfolge am Ribosom
   Tab AB 2_2.3-2  Fachbegriffe zu Proteinbiosynthese

5. Noch eine kleine Zusatzaufgabe, bei der du ein bisschen überlegen musst. Die Lösung ist aber einfach bzw. logisch, wenn du an den Vorgang des Lesens oder des Schreibens denkst.
   In der Abbildung befindet sich am Ribosom ein Pfeil, der nach rechts zeigt.
   Stelle eine Hypothese hinsichtlich der Aussage bzw. der Bedeutung dieses Pfeiles auf. Begründe deine Meinung.

Und nun? Der Vorgang, den die Biologen als „Proteinbiosynthese“ – also Herstellung eines Proteins – bezeichnen, ist damit abgeschlossen. Genau genommen endet der hier dargestellte Vorgang aber gar nicht damit, dass ein funktionsfähiges Protein hergestellt wurde. Bislang sind eigentlich „nur“ die Bausteine der Proteine, die Aminosäuren, zu langen Ketten verbunden wurden. Folgende Frage bleibt also bestehen: Was passiert mit den am Ende dieses Vorganges vorliegenden Aminosäureketten, damit schließlich Proteine entstehen, die ihre vielfältigen Aufgaben erfüllen können?

Die folgenden Ausführungen können nur stark vereinfachte Antworten auf diese Frage geben. Genaueres ist den Materialien Kap. 2.3 „Proteine – das sind fast Alleskönner“ und AB 1_2.3 „Proteine genauer betrachtet“ zu entnehmen.  Der letzte Satz über die Herstellung der Süßigkeiten lautet: Bis die Süßigkeit zum Verzehr vorliegt, muss sie vor allem noch in die richtige Form gebracht werden, denn auch das verlangen die Kunden. Die Abbildung AB 2_2.3-2 könnte diese Aussage widerspiegeln.

Abb. AB 2_2.3-2 Bonbonvielfalt

Am Ende dieser komplizierten Vorgänge stehen dann sehr verschiedenartige große Proteinmoleküle (Abb. AB 2_2.3-3), die ihre jeweilige Aufgabe wahrnehmen können.
Übertragen auf die Bonbonvielfalt könnte man sagen, dass die Kunden jeweils sehr verschiedene Arten von Bonbons haben wollen!

Abb. AB 2_2.3-3 Fertiges Protein (schematisch vereinfacht)

Abb. AB 2_2.3-4 Fertiges Protein (Modell vereinfacht)

Die Aufgaben der fertigen Proteine bestehen nun darin,

• Stoffwechselvorgänge zu beschleunigen und zu steuern;
• Stoffe ab-, um- und aufzubauen;
• Stoffe zu transportieren;
• Bausteine für Körperbestandteile zu sein.

In jedem Organismus führen die Aktivitäten der Proteine zur Ausbildung bestimmter Merkmale. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Gestaltmerkmalen (= Ausprägung von Formen, Größen und Farben) sowie chemischen Merkmalen (= Gesamtheit der Stoffwechselprozesse und deren Folgen).

Der gesamt Weg von der auf der DNA gespeicherten Information bis hin zu diesen Merkmalen wird in der Biologie mit den Worten „Vom Gen zum Merkmal“ umschrieben.

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