Zum Inhalt
Anmelden
Alle Apps

Nirenberg-Experiment: den genetischen Code knacken

Über diese App

Warum ein Codon drei Basen lang ist: 4, 16 oder 64 Wörter aus U, C, A, G neben 20 Aminosäuren. Dann das Labor von 1961: zellfreier Extrakt, Poly-U und 20 Gläser mit je einer radioaktiven Aminosäure, nur das Phe-Glas zählt. Poly-A, Poly-C, Poly-G und Khoranas (UC)ₙ füllen die Codesonne.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Wie der genetische Code geknackt wurde

Aus vier Basen lassen sich 4 Wörter mit einem, 16 mit zwei und 64 mit drei Buchstaben bilden. Für 20 Aminosäuren reichen 16 nicht, also braucht ein Codon mindestens drei Basen. Marshall Nirenberg und Heinrich Matthaei gaben 1961 eine künstliche mRNA nur aus Uracil (Poly-U) in einen zellfreien Extrakt aus E. coli. Sie setzten 20 Ansätze an, in jedem war eine andere Aminosäure radioaktiv markiert. Radioaktives Protein entstand nur im Ansatz mit markiertem Phenylalanin: UUU codiert Phe. Poly-A ergab Lysin, Poly-C Prolin. Khoranas (UC)ₙ lieferte abwechselnd Serin und Leucin.

Was die App zeigt

Die Kombinatorik-Ansicht stellt die Zahl der möglichen Wörter für ein, zwei und drei Basen neben die 20 Aminosäuren und zeigt, welche Codons dieselbe Aminosäure codieren. Die Labor-Ansicht führt durch den Versuch: mRNA zugeben, inkubieren, mit Säure ausfällen und abfiltern, Radioaktivität messen. Jedes Ergebnis trägt sich in eine Codesonne ein, die sich auf Wunsch mit allen 64 Codons füllt. Die Messwerte sind relativ.

Selbst ausprobieren

Erhöhe die Wortlänge von einer auf drei Basen und vergleiche die Zahl der Wörter mit der Linie bei 20. Wähle Poly-U und spiele den Ablauf ab, dann Poly-A, Poly-C und Poly-G. Probiere zum Schluss (UC)ₙ und überlege, warum zwei Aminosäuren abwechseln. Eine Kontrolle ohne mRNA zeigt den Hintergrund. Mit der vollen Codesonne siehst du den Stand von 1966.

Häufige Fragen

Was hat das Nirenberg-Experiment gezeigt?
Nirenberg und Matthaei zeigten 1961, dass eine künstliche mRNA aus Uracil (Poly-U) in einem zellfreien System zu einer Kette aus Phenylalanin übersetzt wird. Damit war das erste Codon entschlüsselt: UUU codiert Phenylalanin. Es war der Beginn der Entschlüsselung des genetischen Codes, die 1966 abgeschlossen war.
Warum besteht ein Codon aus drei Basen?
Es gibt vier Basen und 20 Aminosäuren. Mit zwei Basen je Codon gäbe es nur 4² = 16 verschiedene Wörter, zu wenig. Mit drei Basen sind es 4³ = 64; davon codieren 61 Aminosäuren und 3 sind Stoppcodons. Viele Aminosäuren haben deshalb mehrere Codons, der Code ist degeneriert.
Warum ergab Poly-G kein Ergebnis?
Stränge aus Guanin lagern sich zu stabilen Strukturen zusammen, den G-Quadruplexen. Das Ribosom kann eine so gefaltete RNA nicht ablesen. Darum ließ sich GGG mit Poly-G nicht bestimmen; das Codon für Glycin wurde später mit anderen Methoden gefunden.
Was kann ich in der App Nirenberg-Experiment ausprobieren?
Du stellst die Wortlänge ein und vergleichst sie mit den 20 Aminosäuren, markierst die Codons einer Aminosäure, wählst eine künstliche mRNA (Poly-U, A, C, G, (UC)ₙ oder keine), spielst den Laborablauf ab und siehst das Ergebnis in der Codesonne.

Fach: Biologie (Gymnasium)

Mehr aus Biologie (Gymnasium)

Eine VisuApp von heyprof: interaktiv, kostenlos im Browser, ohne Anmeldung. Was ist eine VisuApp? · Alle Apps