Lesen Sie & Entscheiden Sie:
„Bringen, bauen, leihen oder stehlen“
Um diese Aufgabe zu lösen, lesen Sie die bereitgestellten Informationen und verwenden dann die folgenden Verben: bringen, bauen, leihen oder stehlen, um die fehlenden Wörter aus dem unten stehenden Absatz zu ergänzen. Sie müssen sich für eines dieser vier Wörter entscheiden. Lesen Sie zunächst die wichtigen Informationen unten.
Hintergrund: Viren sind clevere Wesen und sie sind Minimalisten. Die meisten Viren tragen nur sehr wenig in ihrem Kapsid (und ihrer Hülle, falls sie eine haben) und der Großteil ihres Inneren ist genetisches Material, das entweder aus Strang(en) von Desoxyribonukleinsäure (DNA) oder Ribonukleinsäure (RNA) besteht. Das virale Genom (genetisches Material) enthält die Anweisungen, auch Gene genannt, um die Wirtszelle zu übernehmen und neue Kopien von sich selbst zu bauen. Dieser Prozess der Übernahme der Wirtszelle wird als „molekulares Hijacking“ bezeichnet. Wenn sich ein Virus repliziert, muss es ganze Viruspartikel bauen und nicht nur die Proteine herstellen, aus denen das virale Kapsid besteht (und es mit einer Hülle umschließen), sondern auch sein genetisches Material.
Das zentrale Dogma ist ein Konzept, das von Francis Crick in den 1950er Jahren geprägt wurde. Crick erhielt zusammen mit seinem Kollegen James Watson einen Nobelpreis für die Aufklärung der Struktur der DNA. Das Zentrale Dogma (Bild unten) beschreibt die Umsetzung der genetischen Information (Baupläne) in eine Funktion in einer Zelle. Die DNA, aus der das Genom der meisten Organismen besteht, kann repliziert werden, aber auch in RNA-Moleküle umgeschrieben werden, die dann in Proteine übersetzt werden. Proteine führen dann Funktionen aus, z. B. besteht das Kapsid eines Virus aus Proteinen, die eine Struktur zur Verkapselung des viralen Genoms bilden.
Fakten: Wirtszellen und Viren haben viele, viele Unterschiede in Bezug auf die Proteine und Moleküle in beiden. Da das Virus ein Minimalist ist und nur wenige Dinge mit sich führt, muss es entweder die Maschinerie der Wirtszelle, die es infiziert, ausleihen oder stehlen, oder es muss die Baupläne mitbringen, um das zu bauen, was es braucht.
Die Wirtszelle hat Folgendes:
- DNA-Polymerase – das Enzym, das benötigt wird, um die DNA zu replizieren (DNA –> DNA) –
- RNA-Polymerase – das Enzym, das benötigt wird, um DNA in RNA zu transkribieren (DNA –> RNA) –
- Ribosomen – die Einheiten, die für die Übersetzung von RNA in Proteine verantwortlich sind (RNA –> Proteine) –
- Phospholipide, die die Membranen bilden
Füllen Sie die Lücken aus:
Entscheiden Sie nun, welches Wort (bringen, bauen, leihen oder stehlen) die Lücken im folgenden Absatz richtig füllt. Denken Sie daran, dass sich Leihen von Stehlen unterscheidet; gehen Sie davon aus, dass Leihen die Rückgabe der Ware an den Gastgeber beinhaltet, Stehlen aber nicht. SARS-CoV-2, das Virus, das COVID-19 verursacht, hat ein Proteinkapsid, das von einer Phospholipid-Hülle umgeben ist. Im Inneren des Kapsids befindet sich ein Genom aus RNA. Spike-Proteine, sogenannte S-Proteine, erkennen die ACE2-Rezeptoren der Wirtszellen und ermöglichen dem Virus das Eindringen in die Wirtszelle. Nach dem Eindringen in die Wirtszelle entführt das Virus den Wirt und verwandelt ihn in eine Fabrik, die viele, viele Kopien von SARS-CoV-2 produziert. Zunächst erstellt das Virus ____________ sein eigenes Genom aus RNA, die dann in Proteine kodiert werden muss. So kodiert das Virus ____________ die Gene für die virale Struktur, wie z. B. die Kapsid- und Spike-Proteine. Dann muss das Virus diese Gene in Proteine kodieren und ___________ Ribosomen für die Übersetzung, ein Prozess, der auch erfordert, dass das Virus __________ Aminosäuren, die die Bausteine der Proteine sind. Dabei baut das Virus __________ viele Kapsid- und Spike-Proteine, um viele Viruspartikel herzustellen. SARS-CoV-2 ____________ auch ein Gen, das für ein Protein-Enzym kodiert, das in der Lage ist, RNA in weitere RNA-Moleküle zu kopieren. Auf diese Weise kann das Virus dann ____________ viele, viele Kopien seines eigenen genetischen Materials in jedem produzierten Viruspartikel tragen. Dieses Protein-Enzym, das als RNA-abhängige RNA-Polymerase bezeichnet wird, kopiert dann das RNA-Genom des Virus, wofür es ___________ Ribonukleotide benötigt, die die Bausteine der RNA-Moleküle sind. Sobald das Kapsid, die Spike-Proteine und die RNA-Genome hergestellt sind, werden sie zusammengebaut und machen sich bereit, die Wirtszelle zu verlassen. Beim Austritt erhält jedes Virus seine Hülle und dabei lösen die Viruspartikel ___________ Phospholipide aus der Membran der Wirtszelle. Sobald die neuen Viruspartikel die Zelle verlassen, suchen sie sich neue Zellen, um sie zu infizieren.