Vielfalt der Zellen – Der Baukasten des Lebens

AusstellungDie Vielfalt der belebten Natur ist unvorstellbar. Biologen kennen 1,5 Millionen Tierarten, 250.000 verschiedene Pflanzen, 100.000 Pilze und Flechten und etwa 4000 Bakterienarten. All diese Lebewesen haben eines gemeinsam: Sie bestehen aus Zellen.

Dass es dennoch so große Unterschiede gibt, hat vor allem mit einem Bestandteil der Zellen zu tun – den Proteinen. So verdanken beispielsweise die Zellen in den Blättern der Tabakpflanze, die Sporen des Fliegenpilzes oder die Nervenzellen im menschlichen Gehirn ihre charakteristischen Eigenschaften den Eiweißen, mit denen sie ausgestattet sind.

Eiweißmoleküle sind lange Ketten, deren einzelne Bausteine Aminosäuren heißen. Alle unterschiedlichen Eiweißmoleküle in der Natur bestehen aus Kombinationen von insgesamt 20 verschiedenen Aminosäuren. Die Abfolge dieser Bausteine bestimmt die Struktur eines Proteins. Die Zahl der Kombinationsmöglichkeiten ist nahezu unfassbar: Für ein 100 Aminosäuren langes Eiweiß gibt es 20100 mögliche Varianten – eine 1 mit 130 Nullen.

Doch Eiweiße können sich nicht vervielfältigen, wenn sich eine Zelle vermehrt. Jede Zelle enthält deshalb in ihrem Kern eine Bauanleitung für alle Arten von Eiweißen, die das jeweilige Lebewesen herstellen kann. Dieser Bauplan wird bei jeder Zellteilung zuverlässig kopiert und an die Nachkommen weiter gegeben – deshalb spricht man von der „Erbinformation“. Das Erbgut besteht ebenfalls aus kettenförmigen Molekülen mit der chemischen Bezeichnung Desoxyribonukleinsäure (DNS; auf englisch DNA vom Wort „acid“ für „Säure“). Auch hier legt die Reihenfolge der einzelnen Bausteine (der so genannten Nukleotide) das Repertoire an Eiweißmolekülen fest. Doch die Erbsubstanz kommt mit nur vier verschiedenen Bausteinen aus. Eine Aminosäure wird im Erbgut durch die Kombination von drei Nukleotiden verschlüsselt.

Einen Abschnitt der DNA, der die Information für ein Protein enthält, nennt man Gen. Alle Zellen eines Körpers enthalten die gleiche Erbinformation und damit auch alle Gene, die für das funktionieren des gesamten Organismus nötig sind. Jedoch bestimmt die Spezialisierung jeder einzelnen Zelle, welche dieser Gene in ihrem Zellkern abgelesen werden.

Zum Beispiel wird das Hormon Insulin nur in Zellen der Bauchspeicheldrüse gebildet. Es entsteht aus einem Vorläufermolekül, dem Präproinsulin, das 107 Aminosäuren lang ist. Die Erbinformation für diese Substanz nennt man „das Gen für Präproinsulin“, und es umfasst somit 321 Nukleotide an reiner Strukturinformation. Dazu kommen noch Elemente, die festlegen, unter welchen Umständen das Gen abgelesen und in das Eiweiß übersetzt wird.

Wie bei den meisten Genen ist auch hier die Information zerstückelt. Bereiche mit der Information über den Aufbau des Präproinsulins wechseln sich mit nicht-codierenden Bereichen ab. Die Genetiker sprechen von „Exons“ (den informationshaltigen Bereichen) und „Introns“ (den informationsleeren Bereichen dazwischen). Wahrscheinlich ist dieser modulare Aufbau der Erbinformation das Ergebnis der Evolution des genetischen Materials.

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Ein Kommentar zu Vielfalt der Zellen – Der Baukasten des Lebens

  1. Milka sagt:

    Beschwerde

    Ich suche schon seit 2 Tagen Antworten auf meine Schulische Fragen von Eiweiß. Bis jetzt habe ich noch nichts gefunden……****grrrrrrr ggggrrrr***
    Ich bin schon stinke sauer….
    und was mir noch aufgefallen ist, in jeder anderen Seite stehen andere Informationen drin.
    wie soll ich mich denn da auskennen??????Ich bin doch nur eine Schülerin!!!!

    Gruß Milka

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