Hauptunterschied – Proteinsynthese vs. DNA-Replikation

Proteinsynthese und DNA-Replikation sind zwei Mechanismen, bei denen DNA als Ausgangsmaterial verwendet wird. DNA dient als genetisches Material der meisten Organismen und speichert die erforderlichen Informationen für das Wachstum, die Entwicklung und das Funktionieren des Organismus. Die Hauptunterschied zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation besteht darin, dass die Proteinsynthese ist die Herstellung eines funktionellen Proteinmoleküls basierend auf den Informationen in den Genen, während die DNA-Replikation die Herstellung einer exakten Nachbildung eines bestehenden DNA-Moleküls ist. Das Endergebnis der Proteinsynthese ist ein funktionelles Proteinmolekül, aber bei der DNA-Replikation ist es ein DNA-Molekül.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist Proteinsynthese? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 2. Was ist DNA-Replikation? – Definition, Mechanismus, Bedeutung 3. Was sind die Ähnlichkeiten zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation? – Überblick über die gemeinsamen Funktionen 4. Was ist der Unterschied zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation? – Vergleich der wichtigsten Unterschiede

Schlüsselbegriffe: DNA, DNA-Replikation, Gene, Messenger-RNA (mRNA), Proteine, Proteinsynthese, Ribosomen

Was ist Proteinsynthese?

Proteinsynthese bezieht sich auf einen Prozess, bei dem eine lineare Kette von Aminosäuren basierend auf den in einem Gen gespeicherten Informationen hergestellt wird. Dies bedeutet, dass Gene die Botschaft der Aminosäuresequenz von Proteinen tragen. Informationen über jede Aminosäure sind im Gen basierend auf dem genetischen Code kodiert. Eine Kombination aus drei stickstoffhaltigen Basen, ein sogenanntes Codon, trägt die Information über eine bestimmte Aminosäure. Der Prozess der Proteinsynthese ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Proteinsynthese

Die drei Schritte der Proteinsynthese sind Transkription, RNA-Prozessierung und Translation. Während der Transkription wird DNA in ein mRNA-Molekül transkribiert. Die RNA-Polymerase ist das Enzym, das an der Transkription beteiligt ist. Es bindet an den Promotor zur Initiation der Transkription. Während sich das Enzym durch die DNA-Matrize verlängert, wird ein langes mRNA-Molekül synthetisiert. Sobald die RNA-Polymerase den Terminator erreicht, wird die Transkription beendet. Das Endergebnis der Transkription ist ein vorzeitiges mRNA-Molekül. RNA-Prozessierung ist der Prozess, der ein reifes RNA-Molekül produziert. Während der Verarbeitung werden der mRNA eine 5’-Kappe und ein Poly-A-Schwanz hinzugefügt; bei Eukaryoten werden Introns durch Spleißen der Exons entfernt. Das reife mRNA-Molekül wird an das Zytoplasma abgegeben, um eine Translation zu durchlaufen. Bei der Translation wird die Information auf dem mRNA-Molekül für die Synthese einer Aminosäuresequenz eines bestimmten Proteins entschlüsselt. Die Translation wird durch Ribosomen erleichtert. Die entsprechenden Aminosäuren werden von tRNA-Molekülen getragen.

Was ist DNA-Replikation?

DNA-Replikation bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer identischen Kopie eines doppelsträngigen DNA-Moleküls. Jeder Strang des doppelsträngigen DNA-Moleküls dient als Matrize für die Synthese des neuen DNA-Moleküls. Daher sollte das doppelsträngige DNA-Molekül vor der Replikation entwunden werden. Die DNA-Replikation erfolgt halbkonservativ – jedes neu synthetisierte, doppelsträngige DNA-Molekül enthält ein altes DNA-Molekül. Der Prozess der DNA-Replikation ist in Abbildung 2 dargestellt.

Abbildung 2: DNA-Replikation

An der DNA-Replikation sind mehrere Enzyme wie Helikase, RNA-Primase und DNA-Polymerase beteiligt. DNA wird durch Helikase abgewickelt, wodurch die Replikationsgabel entsteht. RNA-Primase fügt der DNA-Matrize Primer hinzu. Da die DNA-Polymerase dem Matrizenstrang komplementäre Basenpaare hinzufügt, erzeugt die Rekrutierung der DNA-Polymerase durch die DNA-Matrize einen komplementären DNA-Strang. Der neu synthetisierte Strang ist mit dem alten Strang komplementär basengepaart.

Ähnlichkeiten zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation

Unterschied zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation

Definition

Proteinsynthese: Proteinsynthese bezieht sich auf einen Prozess, bei dem eine lineare Kette von Aminosäuren basierend auf den in einem Gen gespeicherten Informationen hergestellt wird.

DNA Replikation: DNA-Replikation bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer identischen Kopie eines doppelsträngigen DNA-Moleküls.

Mechanismus

Proteinsynthese: Transkription und Translation sind die beiden an der Proteinsynthese beteiligten Prozesse.

DNA Replikation: Bei der DNA-Replikation erfolgt die Herstellung einer exakten Replik eines bestehenden DNA-Moleküls.

Auftreten in

Proteinsynthese: Die Proteinsynthese findet sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma statt.

DNA Replikation: Die DNA-Replikation findet bei Eukaryoten im Zellkern und bei Prokaryoten im Zytoplasma statt.

RNA

Proteinsynthese: mRNA-Moleküle sind neben der DNA an der Proteinsynthese beteiligt.

DNA Replikation: An der DNA-Replikation sind keine RNA-Moleküle beteiligt.

Enzyme

Proteinsynthese: Das an der Proteinsynthese beteiligte Enzym ist die RNA-Polymerase.

DNA Replikation: Helicase, RNA-Primase und DNA-Polymerase sind die Enzyme bei der DNA-Replikation.

Endprodukt

Proteinsynthese: Das Endprodukt der Proteinsynthese ist ein Proteinmolekül.

DNA Replikation: Das Endprodukt der DNA-Replikation ist eine exakte Nachbildung eines bestehenden DNA-Moleküls.

Abschluss

Proteinsynthese und DNA-Replikation sind zwei Mechanismen, bei denen doppelsträngige DNA-Moleküle an der ursprünglichen Matrize beteiligt sind. Proteinsynthese ist die Synthese einer Aminosäuresequenz eines Proteins. DNA-Replikation ist die Synthese eines neuen DNA-Moleküls aus einem bestehenden DNA-Molekül. Der Hauptunterschied zwischen Proteinsynthese und DNA-Replikation ist der Mechanismus und das Endprodukt der beiden Prozesse.

Verweise:

1. Bailey, Regina. „Schritte der DNA-Replikation.“ ThoughtCo, hier erhältlich. 2. „Proteinsynthese“. SparkNotes, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Bakterielle Proteinsynthese“ von Joan L. Slonczewski, John W. Foster – Mikrobiologie: Eine sich entwickelnde Wissenschaft (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „0323 DNA-Replikation“ von OpenStax (CC BY 4.0) über Commons Wikimedia