Kurz gesagt: Bei der Transkription schreibt eine RNA-Polymerase einen DNA-Abschnitt in RNA um, ohne Primer und mit Uracil statt Thymin. Bei der Translation liest das Ribosom die mRNA in Dreiergruppen, den Codons, und verknüpft passende Aminosäuren zu einem Protein. Transkription findet bei Eukaryoten im Zellkern statt, Translation im Zytoplasma oder am rauen endoplasmatischen Retikulum.
Replikation, Transkription und Translation klingen ähnlich und laufen mit ähnlichen Bausteinen ab. Im Physikum werden sie deshalb gern gegeneinander gestellt: Welcher Prozess braucht einen Primer? Wo wird Uracil eingebaut? Welches Enzym liest welche Matrize? Hier findest du die Unterschiede so geordnet, dass du sie in einer Fallfrage schnell abrufen kannst.
Der zentrale Gedanke: Replikation verdoppelt die gesamte DNA einmal pro Zellzyklus. Transkription liest gezielt einzelne Gene ab, so oft und so stark, wie die Zelle das Produkt braucht. Translation übersetzt die Basensequenz der mRNA in eine Aminosäuresequenz. Transkription ist also keine DNA-Kopie, sondern eine regulierte Nutzung der gespeicherten Information.
| Merkmal | Replikation | Transkription | Translation |
|---|---|---|---|
| Matrize | Beide DNA-Stränge | Ein DNA-Strang (Vorlagenstrang) eines Gens | mRNA |
| Produkt | DNA-Doppelstrang | RNA (mRNA, tRNA, rRNA und weitere) | Polypeptid |
| Zentrales Enzym | DNA-Polymerase | RNA-Polymerase | Ribosom mit Peptidyltransferase-Aktivität der rRNA |
| Primer nötig | Ja | Nein, Start am Promotor | Nein, Start am Startcodon AUG |
| Bausteine | dNTPs mit Thymin | NTPs mit Uracil | Aminoacyl-tRNAs |
| Ort bei Eukaryoten | Zellkern, auch Mitochondrien | Zellkern, auch Mitochondrien | Zytoplasma, raues ER, Mitochondrien |
| Korrekturlesen | Ja, 3'-5'-Exonuklease | Deutlich geringer | Über tRNA-Beladung durch Aminoacyl-tRNA-Synthetasen |
Die Transkription beginnt am Promotor. Bei Eukaryoten binden zuerst allgemeine Transkriptionsfaktoren, beim typischen proteincodierenden Gen etwa an die TATA-Box, dann lagert sich die RNA-Polymerase II an. Sie öffnet den Doppelstrang lokal und synthetisiert RNA in 5'-3'-Richtung, komplementär zum Vorlagenstrang. Die entstehende RNA entspricht in ihrer Sequenz dem codogenen Gegenstück, dem sogenannten codierenden Strang, nur mit Uracil statt Thymin.
Eukaryoten nutzen drei nukleäre RNA-Polymerasen: Polymerase I bildet den Großteil der rRNA, Polymerase II die mRNA-Vorstufen, Polymerase III tRNAs und die 5S-rRNA. Ein Klassiker ist der Knollenblätterpilz: Alpha-Amanitin hemmt vor allem die RNA-Polymerase II, die mRNA-Synthese bricht ein, besonders betroffen ist die Leber.
Die reife mRNA gelangt aus dem Kern ins Zytoplasma. Die kleine ribosomale Untereinheit bindet am 5'-Cap und sucht das Startcodon AUG, das für Methionin codiert. Danach kommt die große Untereinheit dazu. Das Ribosom besitzt drei Bindungsstellen: An der A-Stelle bindet die neue Aminoacyl-tRNA, an der P-Stelle hängt die wachsende Peptidkette, über die E-Stelle verlässt die leere tRNA das Ribosom. Die Peptidbindung knüpft die rRNA der großen Untereinheit, ein Ribozym.
Die tRNA ist der Adapter: Ihr Anticodon paart mit dem Codon, an ihrem 3'-Ende trägt sie die passende Aminosäure. Für die richtige Beladung sorgen die Aminoacyl-tRNA-Synthetasen. Erreicht das Ribosom eines der drei Stoppcodons UAA, UAG oder UGA, binden Freisetzungsfaktoren, und das Protein wird entlassen.
Drei Basen bilden ein Codon, das ergibt 64 Kombinationen für 20 Aminosäuren und die Stoppsignale. Der Code ist degeneriert, weil die meisten Aminosäuren von mehreren Codons verschlüsselt werden, oft unterscheidet sich nur die dritte Base. Er ist eindeutig, weil jedes Codon nur für eine Aminosäure steht. Er ist kommafrei und nahezu universell; Mitochondrien weichen in einigen Codons ab.
Daraus folgt eine Prüfungsregel für Mutationen: Ein Basenaustausch an der dritten Position bleibt oft still. Der Verlust einer einzelnen Base verschiebt dagegen das Leseraster ab dieser Stelle, und alle folgenden Codons ändern sich.
Häufige Verwechslung
Degeneriert heißt nicht mehrdeutig. Mehrere Codons können dieselbe Aminosäure codieren, aber ein Codon codiert nie zwei verschiedene Aminosäuren.
Bei Eukaryoten liegt zwischen beiden Prozessen die RNA-Prozessierung: 5'-Cap, Spleißen und Polyadenylierung. Bei Bakterien fehlt der Zellkern, Transkription und Translation laufen gekoppelt ab, Ribosomen setzen schon an der wachsenden mRNA an. Diese Trennung im Raum ist der Grund, warum eukaryotische Zellen die Genexpression an mehr Stellen regulieren können.
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Lernheft ansehenUracil. Es paart wie Thymin mit Adenin.
Nein. Sie beginnt am Promotor ohne Primer. Einen Primer braucht nur die DNA-Polymerase bei der Replikation.
Im Zytoplasma an freien Ribosomen oder am rauen endoplasmatischen Retikulum, wenn das Protein sezerniert oder in Membranen eingebaut wird. Mitochondrien haben eigene Ribosomen.
Die meisten Aminosäuren werden von mehreren Codons verschlüsselt. Jedes Codon steht aber nur für eine Aminosäure oder ein Stoppsignal.
UAA, UAG und UGA. Für sie gibt es keine passende tRNA, stattdessen binden Freisetzungsfaktoren.
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