Die hier aufgeführten Grafiken dürfen zu Präsentationszwecken verwendet werden. Für einen Abdruck in Publikationen oder eine Veröffentlichung auf einer Website benötigen Sie eine Genehmigung der Studiengemeinschaft Wort und Wissen e.V..

Um die Grafiken in voller Auflösung herunter zu laden, klicken Sie auf das gewünschte Bild. Es werden hier nur Bilder zum Download zur Verfügung gestellt, bei denen keine fremden Bildrechte tangiert werden.

	Abb. 8.1	Aufbau der DNS.Oben Doppelhelix, Z = Zucker desoxyribose, P Phosphatrest. Unten die vier Grundbausteine (Basen) der DNS. Je zwei Basen passen genau zueinander und sind daher „komplementär“.Die Basenpaarung erfolgt über Wasserstoffbrücken (gepunktete Linien).Mittels der DNS-Sequenz (Abfolge) werden die Reihenfolgen der Aminosäuren in den Proteinen programmiert. Ein Triplett steht für eine Aminosäure.
	Abb. 8.2	Vom Gen zum Protein. A Die Erbinformation wird in der Sequenz der DNS-Basen A,T,C und G gespeichert und vererbt (vgl. Abb. 8.1).Wasserstoffbrückenbindungen sorgen dabei stets für korrekte Basenpaarung. B Ein komplizierter Enzymkomplex (RNS-Polymerase) stellt eine Arbeitskopie des Gens her,welche als messenger-RNS (mRNS) bezeichnet wird (in RNS wird Uracil statt Thymin verwendet). C Eine noch weit kompliziertere molekulare Maschine (Ribosom) ermöglicht, dass aminosäuretragende transfer-RNS-Moleküle an die Basentripletts der mRNS angelagert werden. D Diese Aminosäuren werden am Ribosom zu einer wachsenden Kette verbunden. E Die Aminosäurekette faltet sich, meist unter Mitwirkung von Hilfsproteinen, zum funktionalen Protein. (Zeichnung nicht maßstabsgetreu)
	Abb. 8.3	Der genetische Code in seiner Standardform. Er ist hier auf der mRNS-Ebene angegeben, dort wird statt Thymin die Nukleobase Uracil (U) verwendet. Pyrrolysin und Selenocystein sind selten vorkommende Aminosäuren, die als Bausteine von Proteinen erst in den letzten Jahren entdeckt wurden.
	Abb. 8.4	Vergleich der Zeichenfolgen einer Computersprache und der Basenfolge der DNS. Oben ist die ASCII-Zeichenfolge wiedergegeben, die den Titel dieses Buches darstellt.Unten ist die Basensequenz dargestellt, welche für einen Teil des Cytochrom c-Proteins des Menschen codiert.Die Decodierung kann mit Hilfe des ASCII-Codes und des genetischen Codes vorgenommen werden (vgl. Abb. 8.3 und 8.5). Auf RNS-Ebene muss man sich für jedes T ein U vorstellen, dann kann man die in Abb. 8.3 angegebene Codierung verwenden.
	Abb. 8.5	Der in der Informatik benutzte ASCII-Code.
	Abb. 8.6	Die prinzipiellen Möglichkeiten, einen Code mit gleich langen Wörtern zu konstruieren. Jedes Feld repräsentiert durch die Zahl der verwendeten unterschiedlichen Buchstaben n und die Wortlänge L ein bestimmtes Codesystem. iw Informationsgehalt eines Wortes m Anzahl der möglichen Kombinationen. (Nach GITT 2002)
	Abb. 8.7	Bei Information kann man 5 verschiedene Ebenen unterscheiden.Die Ebenen der Statistik, Syntax und Semantik sind im Bereich der Informatik formalisierbar und weisen Ähnlichkeiten mit biologischer Information auf.Gleichwohl ist die Struktur biologischer Information bisher noch nicht gut verstanden und kann nicht ohne Weiteres mit technischer Information gleichgesetzt werden.
	Abb. 8.8	Raumstruktur eines Aptamers mit Adenosinmonophosphat als Ligand (auf der Basis von kernresonanzspektroskopischen Daten modelliert) (Quelle:www.rcsb.org/...)
	Abb. 8.9	Aminosäurebindende RNS-Moleküle (Aminosäure-Aptamere) von minimaler Länge (nach YARUS et al. 2005). N bzw. N’: beliebige Nukleotide bzw. deren komplementäre Nukleotide; die farbig dargestellten Nukleotide sind unterschiedlich konserviert.
	Abb. 8.10	Stereochemisches Modell zur Entstehung eines allerersten genetischen Codes. Das Modell beruht auf der Annahme, dass RNS-Aptamere Aminosäuren spezifisch binden können. A Einzelne Aptamere welche eine Aminosäure (Punkt) durch mehrere Basen binden, darunter auch durch die Basen des Codons, das die Aminosäure heute codiert. B Wenn sich mehrere (in diesem Falle drei) Aptamere zu einem RNS-Molekül zusammenschließen, würde dieses Molekül (das quasi ein primitives Gen darstellt) drei Aminosäuren binden und diese zur Kondensation bringen (dünne Pfeile). C Die drei von der Aptamer-Kette gebundenen Aminosäuren wurden kondensiert und bilden ein Peptid. So würde die Reihenfolge der Aptamere die Reihenfolge der Aminosäuren festlegen, ohne dass zunächst eine tRNS notwendig wäre.Die spekulative, durch Daten nicht belegte weitere Evolution nach diesem Modell ist hier nicht wiedergegeben. (Nach KNIGHT & LANDWEBER 2000)
	Abb. 8.11	Änderungen des genetischen Codes für die chromosomale DNS verschiedener Organismen.Man muss postulieren, dass ein solch unwahrscheinlicher Vorgang mindestens in 8 verschiedenen Weisen mehrfach und unabhängig in verschiedenen Entwicklungslinien aufgetreten ist. Bezieht man die mitochondriale DNS mit ein, so erhöht sich die Zahl der Änderungen im Code noch beträchtlich. Die Buchstaben a-h stehen für unterschiedliche Codewechsel, entsprechend stehen gleiche Buchstaben für dieselben Codewechsel. (Nach KNIGHT et al. 2001)
	Abb. 8.12	Korrekturmechanismen für die Bildung von Aminosäure-tRNS-Konjugaten.Diese Reaktion wir durch Aminoacyl-tRNS–Synthasen katalysiert. A Aktivierung einer Aminosäure (AS) und deren Verknüpfung mit einer tRNS (Pfeile mit durchgezogenen Linien).Die Hydrolyse bei falscher Verknüpfung auf zwei Ebenen (Pfeile mit gestrichelten Linien): aktivierte Aminosäure und falsch gebildetes Aminosäure-tRNS-Konjugat. B aktivierte Aminosäure Isoleucin-AMP (links), falsches Aminosäure-tRNS-Konjugat (rechts). AMP = Adenosinmonophosphat (Nach WILLIAMS & MARTINI 2006)
	Abb. 8.13	Sequenzraum von Aminosäuresequenzen mit verschiedenen Fraktionen.
	Abb. 8.14	Konstruktion eines Enzyms aus einem 9-Aminosäurenalphabet. H = alpha Helix-Struktur; L = Loop-Struktur. Oben: Aminosäuresequenz der Ausgangsstruktur (Wildtyp) aus 14 verschiedenen Aminosäuren; unten: Sequenz der Zielstruktur aus 9 verschiedenen Aminosäuren. Das Protein ist insgesamt 95 Aminosäuren lang. Striche bedeuten, dass Ausgangsstruktur und Zielstruktur an dieser Stelle identisch sind. (Nach WALTER et al. 2005)
	Abb. 8.15	Schematische Darstellung eines minimalen Metabolismus. Außerhalb der Zelle sind Prozesse genannt, die Aminosäuren, Lipide,Nukleotide und Cofaktoren wie Vitamine produzieren und in diesem minimalen Metabolismus nicht berücksichtigt sind, ebensowenig wie Replikation und Proteinsynthese. (Nach GIL et al. 2004)
	Abb. 8.16	Die Entstehung einer ersten Zelle in einer Ursuppe umfasst zunächst eine Ebene, bei der es um die Bildung chemischer Strukturen (zunächst Monomere, dann Polymere) geht (vgl. IV.7). Die meisten Vorgänge auf dieser Ebene sind ungeklärt, was durch die Fragezeichen angedeutet wird.Das eigentliche Problem liegt jedoch auf der Informationsebene, die entstehenden Polymere müssen informationstragende Strukturen sein, die in vielfältiger Weise aufeinander bezogen sind.
	Tab. 8.1	Redundanz genetischer Information. Die Tabelle zeigt einige wenige der Gene, die bei Corynebacterium glutamicum unter Säureschock exprimiert werden. Ihre Ausschaltung durch gezielte Mutationen hatte keine negative Auswirkung auf das Wachstum in Gegenwart von Säure, ihre Funktion konnte durch andere Gene ersetzt werden. Hinsichtlich der Säuretoleranz sind diese Gene also redundant. Insgesamt wurde dies für 34 Gene gezeigt (JAKOB et al., unveröffentlichte Daten aus der Arbeitsgruppe S. SCHERER). ORF = Nummer des Gens auf dem Genom von C. glutamicum. * = vermutete Funktion des Gens.
	Tab. 8.2	Fraktion der aktiven Varianten im Sequenzraum von vier unterschiedlichen Proteinen. Der Wert für Cytochrom c wurde nicht über Mutationsexperimente, sondern über vergleichende Studien verschiedener Cytochrom c-Sequenzen ermittelt. (Nach TAYLOR et al. 2001, AXE 2004, REIDHAAR 1990 und YOCKEY 1992; von oben nach unten)
	Tab. 8.3	Hypothetische Zusammenstellung der für die Funktion einer Bakterienzelle mindestens notwendigen Gene (nach GIL et al. 2004,Tabelle 1). * abweichend von GIL et al., die dafür 9 Gene annehmen. Es sind ATP-abhängige Protonenpumpen bekannt,welche nicht so komplex sind wie eine ATP-Synthase.
		Ebenen der Information