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Shownotes
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Die Metamorphose der Renate
- Der Weg zum Protein ist fast geschafft. Die Informationen sind herausgearbeitet und müssen nur noch übersetzt werden. Dieser Aufgabe widmen sich die Ribosom und zu gleich auch diese Folge! Neben der RNA-Prozessierung und dem Spleißen nehmen wir uns heute endlich die Translation vor und vollenden die Metamorphose!
Hier findet ihr nochmal die passenden Histo Basics-Folgen zum Thema Zellen und ihre Organellen I (tinyurl.com/his-basics-1) und II (tinyurl.com/his-basics-2) :)
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() - RNA-Prozessierung und Splicing
() - Aufbau Ribosom und tRNA
() - Ablauf der Translation
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Wir machen das ja jetzt schon seit, weiß ich, drei Jahren oder so. Und ich habe dieses Skript gelesen und hab diesen Part gelesen, den ich übernehmen soll. Und habe mir erstlert gelacht. Weil jetzt steht Wort wirklich, merke Doppelpunkt, Prokarionen brauchen den ganzen Rotz nicht. Das ist einfach so ein Wort, der ich einfach so gesagt hätte.
Situs Besser wird's noch nicht. Damit steigen wir ein, so liebe Freunde. Herzlich willkommen zu Situs versus der Forcling-Podcast. Heute hier mit mir.
Mir auch, Moritz. Hallo, ich bin der Fabian.
Wunderbar. Also, liebe Freunde, wir sind der Forkling Podcast und wollen mit euch heute die Metamorphose, die Entwicklung und das Erblühen der mRNA vervollständigen. In der letzten Folge haben wir schon einiges davon gemacht, wie unser hilfloser Hiwi die Renate zusammengesetzt hat, sie geboren hat. Und jetzt gehen wir quasi durch Pubertät und Reifung.
Reiner Entwicklungspodcast, ja. Reiner Entwicklungspodcast. Für die werdende Eltern und so einen Scheiß. Egal. Okay. Die werden der Eltern haben Renate empfangen und jetzt beobachten sie die Heranreifung ihrer selbst. Ganz kurze Werbung. Bevor es weitergeht, es gibt noch News. Seit kurzem arbeiten wir mit Meditrix zusammen.
Wir wollen gemeinsam eure Vorklinik und das Lernen der Inhalte noch effizienter und spannender machen. Durch die Integration verschiedener Lernmethoden und das Ansprechen aller Sinne könnt ihr euch die Inhalte so viel besser und langfristiger merken. Dabei sind die Erklärvideos und Merkbilder von Meditrix die perfekte Ergänzung zu den Folgen unseres Podcasts.
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Genau, also wenn wir über einen größeren Bogen sprechen, dann wird ja quasi aus dieser mRNA, die produziert wurde, da soll ja jetzt dann ein mittelfristig ein Protein draus entstehen. Und das ist so im Prinzip das, wo wir hinwollen in der Schmecke. Schmetterling. Der Schmetterling. Er sich aus einem Kokon entfaltet.
So, und aber bevor tatsächlich dieser Schritt mit dem Entstehen von dem Proteinen erfolgt, wird davor die mRNA noch so ein bisschen bearbeitet. Da wird noch ein bisschen rumgeschnibbelt, da wird das eine oder andere ausgetauscht. Und erst dann ist die mRNA quasi so weit, dass sie den Zellkern verlässt und dann außerhalb des Zellkerns in ein Protein oder beziehungsweise als Transkript dasteht für die Entstehung eines Proteins.
Man spricht deswegen eben auch von der sogenannten Prä-MRNA oder der Prämrenate, wie auch immer, die noch der pubertären M-Renate. Die noch allerlei Modifikationen braucht, um eben den Code quasi noch ein bisschen klarer zu machen, aber eben auch, um überlebensfähig zu sein. Es gibt alle möglichen bösen Nukleasen, die irgendwie durch die Gegend fliegen und die arme Renate richtig auffressen würden.
Genau. Und dann braucht man hier eben noch so ein bisschen Bearbeitung. Die RNA an sich ist sehr instabil, ist auch einfach nur einzelsträngig und wird deswegen eben sehr schnell abgebaut und wird deswegen hier in drei oder auch vier Schritten, je nachdem, wie man es betrachtet, von einem so hilflosen Säugling zu dem sehr stabilen Erwachsenen.
Genau, also was wir tun wollen, ist die Renate wetterfest zu machen im Zytoplasma. Und dafür schauen wir uns erstmal die RNA-Enten an. Dies werden modifiziert, zum ersten Mal das Fünfstrichen. Da kommt eine sogenannte, also eine Kappe drauf, eine Cap-Struktur. Und zwar funktioniert das so, dass aus einem N-Methyl geht es nicht.
Sorry, gibt es einen Sinn, dass es Cap heißt? Oder waren, glaube ich, Forscher, die das witzig fanden, dass es Cap heißt?
Die sind einfach ein Oldschool Rapper.
Ja, entweder das, genau, das ist ja so eine richtige Gangsterin hatte jetzt dann, ne?
Die sitzt da auch so schräg, so diagonal, weißt du? Nicht so hart, sondern.
Sorry.
Machen wir mal. Genau, also einmal so viel dazu. Die CAP wird also angebaut aus einem Nmethyl GTP und wird über eine 5 Strich-5-Phosphodiesterbindung, also die wir schon aus der DNA kannten, an die RNA angebaut. Der Sinn ist außerdem von dieser CAP, die sie auf dem Kopf trägt, dass das jetzt der Startpunkt für Ribosomen, die in der Translation noch wichtig werden, ist.
Und zum anderen eben schützt die CAP vor zum Beispiel Regen. Also wir wollten sie ja wetterfest machen, die Renate.
Genau, also N-Methyl-GTP klingt irgendwie erstmal so wahnsinnig kompliziert. Es hat im Prinzip einfach nur über drei Phosphate angelagert. Tann hier ein Guanosin an dem oder ein GTP eben insgesamt, an dem einfach noch ein Methyl dran ist. Also es ist einfach im Prinzip nur eine weitere Base, die ja dieses Methylediting hat.
Genau, ist auch nur einfach so ein Nukleotid, was da halt unter Energieverbrauch, also unter Abspaltung von einem Bifosphat angebaut wird an die RNA. So, und am Dreistrichende, da passiert auch was, ja, und zwar, dass da ein Polyar-Schwanz, nennt man den, angebaut wird. Und zwar besteht der aus eben ganz vielen Adenosin-Monophosphaten, AMPs.
Das sind 50 oder sogar noch mehr. Was ist da eigentlich der Sinn daran? Der Sinn ist da quasi einen, ich sag mal, Anknabberungsschutz herzustellen vor diesen RNAsen. Die fliegen da überall im Zytosol rum und haben eigentlich nichts anderes im Sinn, außer freie RNA, die auch, also die ja einzelsträngig ist und die auch potenziell von Krankheitserregern oder Viren kommen könnte.
Ja, ich habe gerade von Nukleasen gesprochen, glaube ich, das sind die RNA-Ken.
Also es gibt Nukleasen, ist quasi der Überbegriff. Das ist alles, was Nukleinsäuren abbauen kann. Und dann gibt es eben spezifische RNAsen, die wie so ein Pac-Man, da so, kann man sich vorstellen, im Zytoplasma herumfahren und die sonst die RNA eben sofort quasi abbauen und anknabbern würden. Und da ist jetzt natürlich für die RNA sehr sinnvoll, wenn die am Dreistrichende so ein Schutz aus ganz vielen As hat, aus ganz vielen AMPs, die da hängen und da würde es natürlich ziemlich lang dauern, wenn sie angeknabbert würde.
So, und das Enzym, was das Ganze macht, sind die PolyA-Polymerasen sinnvoll. Die bauen das AMP an das Dreistrichende der RNA an.
Genau, da gibt es dann immer dieses Poly A-Signal. Das ist dann irgendwo auf dieser, auf der RNA immer. Und dann irgendwie so ein bisschen nach diesem Poly A-Signal. Ich lehne mich jetzt mal weit aus dem Fenster. Ich glaube, das ist irgendwie so AAUA oder so. Wo können jetzt die spezifische Info her?
Naja, weil das klingt wie Aua. Das konnte ich mir merken. Aua, aua. Das tut weh. Also kurz nach Aua wird geschnitten. Ah, das tut weh. Das tut dann der Renate ein bisschen weh, da macht sie kurz Aua davor. Und also komischerweise Aua, bevor sie geschnitten wird, aber ja, es ist tatsächlich hier so, dass das dann nach diesem Abschneiden da noch nebendran gebaut wird.
Genau. So, also haben wir schon zwei Schritte durch von dieser Modifikation. Jetzt gibt es noch.
Also im Prinzip. Vom ersten Teil, vom ersten Abschnitt Zweiteilabschnitt.
Ja. Und jetzt passiert noch was ganz Spannendes. Also jetzt passiert noch das, jetzt kommt es zum sogenannten Splicen, auf Englisch Splicing, das hier eben vorgenommen wird. Und da werden eben von dieser Prä-MRNA werden jetzt nur die kodierenden Teile genommen und die werden zusammengeklebt. Und diese kodierenden Teile, die bezeichnet man eben als Exons.
Also ihr könnt euch quasi merken, die Exons sind die Teile, die exprimiert werden. Und der Rest, die sogenannten Introns, die kommen in den Müll. So kann man sich das eigentlich ganz gut merken. Introns in den Müll, Exons werden exprimiert. Und was genau passiert da eigentlich? Also da kommt es eben zur sogenannten Spleißreaktion.
Das läuft immer unter Support von diversen Small Nucleotide RNAs, die dann hier diesen Prozess unterstützen. Und da gibt es quasi immer innerhalb von diesen Introns gibt es immer ein Branchpoint. Und dieser Branchpoint greift gewissermaßen das vordere, also das Fünfstrich-End von diesem Intron an und dadurch entsteht da so eine Schlaufe und von dem Exon davor ein freies Dreistrichende.
Und dieses freie Dreistrichende von dem Exon davor greift dann das Fünfstrichende von dem Exon danach an, das quasi nach dem Intron ist, das jetzt rausgeschnitten wird, an und dann kommt es hier eben entsprechend zu einer Umesterung, also insgesamt zwei Umesterungen, die dann bewirken, dass dieses Intron in den Müllgerät und rausgeschnitten wird.
Und diesen rausgeschnittenen Teil von der RNA nennt man dann Lariat. Also das ist jetzt nicht irgendwie ein anderes Molekül oder sonst irgendwas, das ist einfach nur das Intron, das hier so eine Lassoform irgendwie hat.
Genau, das heißt, die Exons werden danach dann einfach wieder zusammengefügt, nachdem diese Intron-Struktur als Lasso letztlich rausgeflogen ist.
Genau, das ist ganz spannend, weil Mutationen werden so in der Genetik in der Regel angegeben mit so einem C-Punkt. Also da wird dann quasi immer von der RNA wird quasi nur der Teil beschrieben, der tatsächlich kodierend ist, deswegen C vorne dran. Und man kann aber natürlich auch Mutationen in den Introns haben, nämlich in diesen Bereichen, die relevant sind für das Splicen.
Und da gibt man dann quasi eben immer die letzte Stelle von dem Exxon davor an, plus irgendwie dann 1 oder plus 15, also irgendwie rein in das Intron, das danach kommt. Also falls ihr das mal irgendwie sehen solltet, falls ihr irgendwie Interesse an Nomagenetik habt oder so, dann wisst ihr, das ist offenbar eine Mutation in einem Intron.
Und wenn da kein Plus ist oder so, dann muss es immer eine Mutation in einem Exon sein. Absolut special knowledge müsst ihr nichts.
Ohne der Fekt für heute.
Aber das können sich die Leute merken, so wie es immer ist. Aber im besten Fall haben eben diese in den Introns passierten Mutationen erstmal keine Relevanz, weil sie rausgefliegen sind. Bestenfalls.
Okay, das ist schon nicht so ganz einfach, aber es wäre ja langweilig, wenn es dabei bleibt. Es gibt noch alternatives Splicing. Das bedeutet, dass das Splicosomen, also dieser Proteinkomplex mit speziellen RNAs, der kann verschiedene Exone übrig lassen und manche tatsächlich einfach auch rausschneiden.
Und somit hat man halt ein variables Endprodukt, was am Ende immer noch quasi aus der gleichen mRNA oder ja doch mRNA entsteht. Und das gibt halt einfach mehr Vielfalt. Der Genprodukte entspricht dann am Ende auch der Proteine. Weil am Ende würde das, was wir so haben, nicht reichen, um die Vielfalt an Proteinen abzubilden, die in unserem Körper rumschwimmen.
Und durch dieses alternatives Pleisen kann man halt nochmal das N-ordentlich in die Höhe schieben.
Genau, ich weiß gar nicht, ob das sozusagen allen so klar ist, aber ich habe vorher noch gelesen, der Gemüsekohl hat mehr Gene als der Mensch. Und der Mensch hat genauso viele Gene wie das Unkraut. Ist aber auch manchen Menschen überlegen, der Gemüsekohl.
Manche sind da näher dran als andere.
Ja, aber ist ja auch irgendwie, finde ich, eine ganz heilsame Vorstellung, dass man sich manchmal nicht so wichtig nehmen sollte, sondern man hat ungefähr halt einfach weniger Gene als so ein Gemüsekohl. Aber der Mechanismus, der uns eben doch irgendwo so großartig gemacht hat, wie wir sind, war eben sowas wie alternatives Splicing, weil wir aus diesen wenigen Genen, die wir haben, ganz schön viel machen können.
Oder irgendwie mit einer Banane oder so haben wir irgendwie 60% Overlap. Ja, ist auch extrem witzig. Geschätzt, weiß ich nicht genau.
Ja. Okay. Ich möchte einmal ganz kurz, bevor wir jetzt weitermachen, kurz aus dem Merkkästchen plaudern, weil bei uns ist das immer so, dass ein Sprechender bereitet das Skript vor und die anderen zwei finalisieren das dann mit dem jeweiligen zusammen, dass wir irgendwie auf unsere Inhalte kommen. Und wir machen das ja jetzt schon seit, weiß ich, drei Jahren oder so.
Und ich habe dieses Skript gelesen und habe diesen Part gelesen, den ich übernehmen soll und habe mir erst lapp gelacht. Weil hier steht Wortwörtlich, merke Doppelpunkt, Prokarionen brauchen den ganzen Rotz nicht. Und es ist einfach so ein Wortlaut, der ich einfach auch so gesagt hätte.
Ja, ich weiß nicht. Er hat so kleine Kleinigkeiten. Und ich habe so, also wirklich.
Wurde dir speziell für Leo gesprüht. Ich musste einfach an dich denken und dachte mir, ich gebe es einfach mal Wort für Wort vor. Warum immer so rumschwartet?
Das ist so geil.
Ja, ihr, hier, der Gegenüber, wenn man, dann muss man sich mal klar machen. Ja, ich brauche Wortmeinschätzung. Das ist ja unfassbar witzig. Also da ist es ja so ein Pass für witzig. Weil tatsächlich.
Also da steht, du hast es glaube ich nicht ganz vorgelesen, brauchen den ganzen Rotz von wegen RNA-Prozessierung gar nicht. Passt noch ein bisschen besser. Schon Blatt für mich passiert. Aber jetzt mal weiter, ja.
Lern sich ja dann noch kennen irgendwann. Okay. Also Prokarionten brauchen den ganzen Rotz von wegen RNA-Prozessierung gar nicht. Weil die haben keine Introns, ja. Die machen sich es einfach leichter, sondern die haben auch kein Zellprogramm.
Kannst du dir euch merken, was Prokarionten und was Eukaryonten sind? Oh, aber konntet ihr euch das sagen? Das war schon im Abi immer. Ja, das stimmt. Ich habe es mir damals immer gemerkt, die EU ist sehr kompliziert und das sind die komplizierteren Zellen. Deswegen ist das. Aber habt ihr jetzt, weil es scheinbar nur für mich ein Thema damals ist.
Ja, tatsächlich, tatsächlich, was mir ganz lange nicht klar war, ist, dass Eukaryonten Pflanzen und Menschenzellen sind. Ich dachte, das ist zwar, das ist was. Also ich habe immer gelernt in Bio, Eukaryonten Pflanzenzellen mit Zellwand, alles klar, wunderbar. Prokaryonten Bakterien auch alles klar. Was ist jetzt dieses komische Geflabbel da?
Was von den Schweinen übrig war? Ich weiß nicht. Aber jetzt hast du es ja gefallen.
Also was Leo gerade gesagt hat, das macht natürlich Bakterien auch so erfolgreich quasi als Krankheitserreger, weil sie sich extrem schnell teilen können, weil sie diesen ganzen Rotz eben mit der RNA-Prozessierung halt nicht brauchen.
Ja, aber macht sie auch anfälliger. Aber ich meine, das sind ja, wie wir es im Bio damals hatten, eher Strategen, die mit hoher, wie soll ich sagen, hoher Umsatz an Individuen und nicht an hoher Qualität jedes Individuums arbeiten. Massenkämpfer. Genau, Massenkämpfer.
Wollen wir weitermachen?
Ja, jetzt haben wir an zwei Zeilen wirklich zehn Minuten gekaut. Jetzt haben wir unser Transkript, die wir nicht mehr auf der Karte.
Ah, lassen wir vielleicht noch eine kurze Sache, auf die wir verweisen wollten. Da haben wir nicht reingeschrieben, dürfen wir nicht vergessen. Es gibt noch eine weitere potenzielle Modifikation der mRNA oder der Prä-MRNA. Erst wenn diese ganzen Modifikationen fertig sind, spricht man ja von der mRNA.
Da gibt es noch das sogenannte RNA-Editing, dass quasi Einzelne von diesen Nukleotiden einfach geändert werden können. Also da wird nicht irgendwie rumgeschnitten oder so, sondern gibt es irgendwie einfach Enzyme, die, die, ja, Leo schmeißt seinen Stift durch den Raum, da gibt es einfach Enzyme, die quasi da eine Veränderung auswirken an dem einzelnen, an der molekularen Struktur von den Nukleotiden, von den Basen und deswegen quasi hier eben die Base verändern.
Und das kann natürlich dann am Ende für das Ablesen auch eine funktionelle Relevanz haben. Also Bannz, ganz, ganz, ganz prominentes Beispiel ist da das Apo B48, Apo B100, Verweis hier auf die Folge mit den Lipoproteinen. Haben wir die schon gemacht? Die kommt noch. Die kommt noch. Die kommt noch. Okay, super.
Auf jeden Fall, wir haben uns gedacht, wir nehmen das noch rein.
Genau, aber das ist so ein Prozess, das muss man an mancher Stelle auswendig lernen, ja, jetzt welche Untereinheit dann mit welchen Faktoren zusammen welche andere ergibt. Aber das ist nicht der Sinn und Zweck jetzt des Podcasts, weil wir ja eher über Verständnis gehen wollen. Und den Prozess könnt ihr euch dann selber noch machen.
Aber tatsächlich kommen die verschiedenen Modifikationen oder manche von den verschiedenen Modifikationen, die gemacht werden können, dann in einer oder zwei Folgen. Ich glaube nächste Folge in Nukleotide, wo wir dann auch genauer auf den Aufbau eingehen. Also da gibt es dann nochmal genaueres zu. Aber warten.
Ein bisschen Spannung muss man auch lassen, ne? Genau.
Okay, jetzt haben wir jetzt endlich mal unsere fertige Renate. Genau, also die Renate ist jetzt durch die Puberität durch und es steht die Berufswahlanlehung.
Genau. Weil die Renate ist ja jetzt vollendet, hat ihre Metamorphose durchwandert und ist jetzt Botschafterin des Genoms geworden. Zumindest auf einer auf einer genau der Proteinebene, die sie vertreten soll. Und wird deswegen, wie das sich so gehört, wie heißt dieses Flugzeug, was sie jetzt neu gekauft haben, genau, die Air Force One.
Aber richtig, aber richtig, ja. Der Oberbotschafter. Mit aus dem Zellkern geflogen, geschuttelt, eskortiert, äh, eskortiert. Durch die Zellkernporen in Cytoplasma, weil quasi ihre Destination sind ja die Ribosomen, weil die Ribosomen quasi die, wie es ja auch schon heißt, die Translatoren, also die Übersetzer sind vom Gencode hin zu dem, was wir haben wollen, unserem Baustoff, den Proteinen.
Und die chillen jetzt so teilweise frei im Zytoplasma rum, manche sind am rauen endoplasmatischen Reticulum gebunden, je nachdem, wie sie so gefühlt gerade Lust haben. Und jetzt ist die Frage, was machen die denn überhaupt und wie arbeiten die als Übersetzer?
Ja, also um nochmal den großen Zusammenhang einmal klarzukriegen, ist jetzt der Schritt angesagt, wo wir die Info, die Geninformation, die auf unserer mRNA gespeichert ist, in dieser, in der Basenabfolge letztlich, übersetzen wollen in eine Abfolge von Aminosäuren, die dann am Ende unser Protein tatsächlich bildet.
So. Und dafür muss eben diese Basenabfolge übersetzt werden. So, und wie bei jeder Übersetzung brauchen wir so eine Zuordnungszuschrift, ja. Also das ist, oder Vorschrift, ja. Das ist wie wenn ich sage, ja, du, du, du Grasdagl, ja, dann muss klar sein, okay, das ist jetzt nicht irgendwie eine komische Hunderasse, sondern das ist halt jemand, der sich töpelig oder umgeschickt oder sonst wie umgeschickt.
Das sagt man angestellt hat. Grasdack. Du Grasdaggel, das ist ein schwäbischer Ausdruck.
unknown Was?
Verstehst? Ja, oder wenn ich sage Konichiwa, dann muss dir klar sein, hier, guten Tag, hallo.
Aber Grasdackel, können wir da kurz mal ganz kurz diffamieren oder kann man das schon mal sagen? Gras Dackel? Das kann schon mal einfliegen, oder?
Grass. Dackel, wir sind davon, da heißt das Grasdeckel wegen. Nee, nee, nee, schon der Daggel. Also D-A-G-G-L. Dagle. Man heißt Dagl. Ja, wie ein Dackel halt, aber es ist halt kein Dackel, sondern jemand, der sich töpelig angestellt hat. Der Leo ist auch ein Grasdackel. Hallo? Ja. Hallo? Also es gibt auch noch einen.
Also ich kenne mich jetzt nicht so gut aus. Ich bin eigentlich nicht im Schwabeländle geboren, aber es gibt auch noch einen Almachtstakel. Ein Almachtsdackel. Und ein Grasdackel. Also. Ah ja. So, also so viel zu dem Schwaben. So, also unsere Ausgangssprache, quasi das Schwäbische an der Stelle, ist unsere mRNA und die ist in Triplets hinterlegt.
Das sind quasi, sind die Stückchen, die übersetzt werden müssen. Das sind immer drei Basen und jeweils drei Basen ergeben eine Aminosäure. Warum sind es jetzt drei genau? Das liegt einfach an der Funktion und dem Aufbau des Ribosoms. Das hat quasi drei Bindungsstellen und da können jeweils drei Basen drin Platz nehmen.
Und es macht auch funktionell Sinn, ne? Also weil diese drei müssen ja ausreichen, um für alle 21 Aminosäuren. Es gibt 21 Aminosäuren, oder? Ja, sind immer stetig auch, ne? Also wenn man sich überlegt, es gäbe nur eine Stelle. Man hat aber vier Basen, reicht ja nicht für 21. Wenn es zwei Stellen gäbe, Kombinatorik, vier mal vier, 16 reicht auch nicht.
Also vier mal vier mal vier sind dann schon 64. Und es reicht dann entsprechend aus, um für 21 Aminosäuren zu kodieren. Also das ist, was am meisten Sinn macht. Aber man kann auch ableiten daraus, dass offenbar es für manche Triplets müssen ja für die gleiche Aminosäure kodieren dementsprechend, ne? Oder sonst gäbe es zu viele Triplets für die Aminosäuren.
So, genau. Und das alles, also unser Übersetzer quasi, der das Ganze zuordnet, Triplet zu Aminosäure, das ist das Ribosom, was sich da anlagert in die mRNA.
Genau, und diese Ribosomen, die bestehen aus einer großen und einer kleinen Untereinheit. Und die, also bei den Eukaryoten nennt man diese kleine Untereinheit auch die 40s-Untereinheit und die große Einheit die 80S-Untereinheit, äh, die 60s-Untereinheit, sorry, und gemeinsam sind sie dann 80S. Das ist auch mathematisch sinnvoll, was wir könnten sich jetzt fragen.
Ich erinnere mich an so einen Versuch von mir, das zu verstehen. Ich glaube, das hat irgendwas mit, ich hatte uns mal zusammengegoogelt, irgendwas mit der Senkgeschwindigkeit oder so zu tun. Aber man darf nicht mathematisch angehen.
Also es ist nicht einfach zu addieren, sagen wir es mal so.
Genau. Diese Untereinheiten, die bestehen eben aus einer speziellen Form von RNA, nämlich der rRNA, der ribosomalen RNA, macht ja irgendwie auch evolutionär Sinn, dass das jetzt hier keine Proteine sind, also dass man quasi für den Aufbau von Proteinen jetzt nicht Proteine braucht, sondern irgendwie offenbar dann die Nukleotide oder die RNA irgendwie daforschen hatte, um die aufzubauen.
Und die Funktion ist dann eben, kann man sich genauso vorstellen, wie so eine Art Übersetzer, so eine Übersetzungsmaschine, die dann eben den Rahmen dafür bildet, damit eine Übersetzung stattfinden kann, nämlich von der mRNA, von der Nukleotide-Ebene auf die Proteine-Ebene. Und dementsprechend passiert das ja auch, da wird die mRNA so Stück für Stück reingelesen und dann wächst gleichzeitig die neue Proteinkette und die mRNA wandert hier in 5 Strich-3-Strich-Richtung, beziehungsweise das Ribosom wandert in 5 Strich-3-Strich-Richtung an der mRNA entlang.
So, jetzt kommen wir zum Transportmedium, was die Aminosäure überhaupt zu dem Ribosom hinbringt. Also so, dass die Aminosäurekette nachher auch verknüpft werden kann. Das ist die sogenannte Transfer RNA. Auch tRNA abgekürzt. Und die ist auch letztlich wie die DNA auch aufgebaut aus Basen. Und es ist jetzt so, dass diese Basen teilweise, streckenweise, komplementär sind.
Das heißt, die ist teilweise doppelstrengig, diese tRNA, und hat deswegen so eine charakteristische, man sagt da immer, Kleeblattform. Das ist heutzutage auch ein bisschen umstritten, weil es da durchaus neuere Erkenntnisse gibt, dass es auch eine dreidimensional etwas komplexere Form hat. Aber grundsätzlich ist so der Aufbau dieser tRNA, woran jetzt eine Aminosäure binden kann und die tRNA zieht jetzt quasi diese Aminosäure hin zum Ribosom, sodass die Aminosäuren miteinander verknüpft werden können.
Eigentlich ist ja das die ganz genau präzise Stelle, wo ganz genau die Übersetzung stattfindet. Genau, also man zum ersten Mal den Kontakt zwischen Nukleotid und Aminosäure hat.
Also es ist jetzt auch super wichtig quasi, dass die tRNA auch an die richtige Aminosäure bindet. Da gibt es dann auch Transferasen bzw. einfach Enzyme, die das Ganze katalysieren. Unter ATP-Verbrauch, glaube ich. Unter ATP-Verbrauch. Wow. Das ist alles ein energieaufwendiger Prozent. Aber grundsätzlich müsst ihr euch die TRNA wie einen Schlüssel vorstellen, an dem jetzt hinten eine Aminosäure dranhängt und der in ein spezifisches Schloss passt, aller Ribosom an einem bestimmten Triplett, was genau für diese Aminosäure kodiert.
Possa.
So, die tRNA, die hat jetzt eine Erkennungsstelle für ihr spezielles, komplementäres Basentriplett. Diese Stelle nennt man Antikodon, weil sie auf das entsprechende Codon auf der mRNA passt. So, und dieser Schlüssel hat jetzt, wie gesagt, vorne seine Erkennungsstelle und hinten hängt ja jetzt die Aminosäure dran.
Und die hängt am 3-End unserer tRNA. Also müsst ihr euch vorstellen, wie ein Schlüsselanhänger an diesem Schlüssel. So, und jetzt, wie kommt die Aminosäure da überhaupt hin? Darüber haben wir gerade eben schon mal gesprochen. Das ist eine Kopplung der tRNA mit dem bestimmten Antikodon zu der passenden Aminosäure.
Also die Aminosäure wird über die Aminoacyl-TRNA-Synthetasen. Synthetasen, deswegen auch unter Energieverbrauch, wird die Aminosäure an die tRNA dran gekoppelt. Und jetzt kommt unser Schlüssel also zum Ribosom. Und jetzt bindet Antikodon-Stelle auf der tRNA auf das Codon auf der mRNA. Und Antikodon und Codon, die liegen jetzt nämlich antiparallel zueinander.
Das bedeutet also, die erste Base auf der mRNA ist am nächsten zum 5-Strich-Ende und paart jetzt mit der ersten Base der tRNA und die ist aber Richtung 3-Strich-Ende.
Von der TRNA.
Von der tRNA. Also es ist quasi einmal antiparallel zueinander. Ihr könnt euch also vorstellen, also dieser Schlüssel ist jetzt quasi in Van und der parkt jetzt an der Normal, also in richtiger 5 Strich-3-Strich-Richtung angeordneten mRNA, parkt ihr jetzt rückwärts dran, ja, mit dem Heck voran. Und deswegen bindet die erste Base der mRNA an die dritte Base letztlich in 5 Strich-3-Strich-Richtung an der Nomenklaturgehabe hier, wenn man so will.
Aber nur von der Vorstellung her, ja, bei der RNA und auch bei der DNA muss ja immer alles antiparallel funktionieren. Und so ist es hier auch beim Schritt der Bindung der tRNA an die mRNA. Im Ribosom.
Man vergisst manchmal, dass die TRNA nichts anderes ist als einfach eine Nukleotidkette. Also das manchmal denkt man irgendwie, das ist hier so ein cooler Transporter. Nein, es ist einfach nur eine Nukleotidkette, die sich irgendwie ein bisschen cool zusammenfällt. Finde ich auch cool.
Aber ein Transporter ist es schon.
Genau, ja. Aber jetzt nicht irgendwie so ein weirdes Protein oder irgendwas. Und ein bisschen cool auch.
So, dann jetzt ab, Diogie. Liebe Freunde der Vorklinik, bevor es losgeht, brauchen wir noch ganz kurz eure Hilfe. Wir sind nominiert beim Deutschen Podcast-Preis in der Kategorie Beste Information. Diese Kategorie wird über ein Publikumsvoting entschieden und wir brauchen eure Stimme. Hierbei würdet ihr uns unfassbar helfen, wenn ihr kurz auf den Link in der Folgenbeschreibung klickt und uns eure Stimme gibt.
Dauert nur 5 Sekunden. Ihr seid die allerbesten. Viel Spaß bei der Folge!
Also jetzt ab in die Translation. So, bei der Translation konkret jetzt gibt es wieder diese drei Phasen, nämlich die Initiation, die Elongation und die Termination. Das ist immer so irgendwie. Ich finde, da hätten sie auch mal ein bisschen kreativer sein können und sich vielleicht für verschiedene Prozesse auch verschiedene Namen ausdenken können.
Aber jeden Tag.
Ihr freut euch doch, dass man mal nichts aus anderes lernen muss.
Ja, ja, ja, aber folgendes, Leo. Also ich finde nämlich, dass wenn man sich dann immer hier so versteift auf dieses Initiation, Elongation, Terminationszeug, dann fängt man an so zu lernen, ja, was passiert in der Phase und so, macht den Fehler nicht, ihr Lieben, sondern versucht einfach so den großen Bogen zu spannen, was passiert hier im Großen und Ganzen, was ist auch der Unterschied zu den anderen Prozessen, die ihr so kennt und nicht so sehr versteifen in diese vorgegebenen Phasen.
Das ist ja eh was, was man im Prinzip nur macht, um es besser zu verstehen oder irgendwie für uns lernbar zu machen. Da geht es nur um den zeitlichen Ablauf. Die Initiation. Damit geht es dann aber trotzdem los.
Wir bleiben dem Konzept räumen und orientiert uns. Speicherbar.
Also am Anfang passiert was. Genau. Also das geht los damit, dass sich die mRNA und die Ribosomenuntereinheiten zusammenlagern an der 5-Cab-Struktur, von der wir gerade schon gesprochen haben. Und dann redet man vom Translationskomplex. Da gibt es auch noch alles Mögliche, was davor passiert. Da gibt es noch einen schönen 43S, ein 48S-Präinitiationskomplex, aber so wollen wir mal nicht sein.
Das ersparen wir euch jetzt mal. Falls da größeres Interesse von euren respektiven Professoren draufgelegt wird, dann schaut das euch einfach nochmal an. Da gibt es super Erklärungstexte, schöne Grafiken und das bietet sich nicht für einen Podcast an.
Ist auch gut, um auf der nächsten Medifart jemanden aufzureißen.
Sehr wichtig.
Willst du meine 43 Untereinheit Injektionskomplex sein? Da kassierst du direkt die Warte. Aber zweimal.
Aber auch verdient. Du Grastakel. So, das Ribosom, das jetzt hier eben sich zusammengelagert hat in diesem Translationskomplex, wandert an der mRNA entlang, bis es eben dieses Startkodon findet. Das ist ja auf der mRNA, hatten wir, glaube ich, schon mal drüber gesprochen. AUG. Also sobald die Sequenz AUG kommt, werden auch diese Initiationsfaktoren, die da noch so dran sind, werden abgeworfen.
Und dann geht es quasi so richtig los. Und dann bepaart sich jetzt quasi dieses Codon hier, also dieses AUG mit dem Antikodon der TRNA. Das ist dann entsprechend gelesen von 3-Richtung UAC. Und diese tRNA hat dann das Methionin im Schlepptau, wenn man so will. Also muss man auch erstmal verstehen, also jedes Protein geht mit Methionin los.
Weil einfach jedes Protein, jede Translation startet mit dem Startkodon und dieses Startkodon ist halt immer Methionin, das heißt, es geht immer mit Methionin los.
Das Startkodon ist immer AOG und darauf folgt halt Methionin quasi. Danke.
Und an dem Ribosom, wo die TRNA bindet, da haben wir drei verschiedene Stellen, nämlich einmal die Akzeptorstelle, die Peptidylstelle und die Exitstelle. Also gewissermaßen kommen die an der Akzeptorstelle an. Von der Peptidylstelle wird gewissermaßen dann weiter die Proteinkette aufgebaut und an der Exit-Stelle hauen dann die TRNAs ab, die ihre Aminosäuren hier quasi an den Mann gebracht haben.
Und es geht damit quasi los, dass diese Methionin-TRNA eben an diese Akzeptorstelle A bindet. Und dann ist die Initiation abgeschlossen und es wird im Prinzip einfach nur dieses Anbinden wird immer wieder wiederholt im Rahmen der Elongation.
Genau, also der Verlängerung letztlich dieser Aminosäurekette. Und da kommt es jetzt dazu, dass das Ribosom immer eine Stelle weiter vorrückt an der mRNA. So, das heißt, die Methionin-TRNA, die gerade an die A-Stelle schon gebunden hatte, rückt beim Vorrücken des Ribosoms jetzt an die P-Stelle vor. Ich merke mir übrigens immer diese ganzen, diese drei Stellen am Ribosom, APE als Ape, also quasi einfach als Affe, nur dass man mal so ein Bild im Kopf hat.
Schön. Immer schön APE. Was jetzt also passiert, ist, dass die Methionin-TRNA von der A auf die P-Stelle vorrückt. Dabei wird übrigens GTP verbraucht als Energielieferant, auch so ein Vorrückendes Ribosoms verbraucht Sprit.
GTP, darin errichtet man wieder so eine MC-Frage. Weil das auch so wäre so eine richtige dumme Aktion, dass da jetzt einfach mal was anderes verwendet wird, wie sonst immer.
So, jetzt ist ja die A-Stelle frei und da kann jetzt eine neue tRNA binden. Die guckt also mit ihrem Antikodern, hm, passt es hier oder passt es nicht? Passt dieses Antikodern? Ist es antiparallel zu mir oder ist es das nicht? Und wenn es das ist, dann lagert sich eine neue TRNA an die A-Stelle der mRNA an.
Beziehungsweise in der A-Stel des Ribosoms lagert sich die TRNA an die mRNA. So, und jetzt kommen wir zu einem kleinen Bild, wo ihr euch vorstellt, dass an der P-Stelle so ein Mensch sitzt mit so einem Hut auf. Der Hut is jetzt die Methionin. Das Methionin, die Aminosäure. Und was jetzt passiert ist, dass dieser Mensch on der P-Stelle auf die Aminosäure, die jetzt auf der TRNA, an der A-Stelle hängt, drauf setzt.
Also quasi auf den Hut, der da schon.
Auf den Hut drauf setzt. Aha, den Hutturm. Es entsteht letztlich ein Hutturm, genau. Und das macht dieser Mensch an der P-Stelle, bevor er quasi auf die Abschussrampe vorrückt, nämlich die E-Stelle im Ribosom. Indem das Ribosom vorrückt und der Mensch an der P-Stelle an die E-Stelle vorrückt. So, und diesen letztlich ist es ja ein Transfer eines Peptids, also einer Aminosäure im Hut von der einen TRNA auf die andere und das macht eine Peptidyltransferase.
Die sind in der großen Untereinheit, ne?
Ja.
Glaube ich. Ja. Ziemlich sicher. Falls es falsch ist, ist eh alles ohne Gewehr hier.
Es ist aber nicht großen, ja. Ich glaube, das Einzige, was die Kleine kann, ist die mRNA binden. Ich glaube, was anderes kann die Kleine nicht.
Trotzdem cool.
unknown Ja. So.
Und ihren Beitrag. Unsere ursprüngliche Methionin-TRNA hat ja jetzt ihren Hut abgegeben. Das heißt, also, sie ist nicht direkt tot, aber sie hat halt ihren Hut abgegeben, vielleicht auch ihren Löffel, wer weiß, aber gut. Sie hat ihren Hut abgegeben, ist jetzt also leer und ist auf E vorgerückt. Das ist ja letztlich die Exit-Stelle, kann man sagen.
Und beim nächsten Vorrücken des Ribosoms fliegt die tRNA von der E-Stelle einfach wieder raus. So, und auf der neuen TRNA, die jetzt an der P-Stelle ist, hängt zwei Aminosäuren. So, und diese zwei Hüte auf der Aminosäure an der P-Stelle werden jetzt als Hutturm auf die Aminosäure an der A-Stelle gesetzt.
Damit haben wir unseren Aminosäure-Turm und Methionin steht ganz oben. So, und beim nächsten Weiterrücken geht es jetzt immer so weiter. Immer wird der Aminosäure-Turm, aka Hutturm, von der P-Stelle auf die A-Stelle versetzt. So ist es. Und jetzt, was passiert beim nächsten Vorrücken, Wilmarowic?
Genau, also einfach wird jetzt, wie gerade von Favianowitsch schon beschrieben, wird diese Methionin, die Methionin-TRNA, die jetzt ja kein Methionin mehr hat, sondern einfach nur noch die tRNA ist, rutscht eben auf die Abschussrampe E und dissoziiert von dort dann einfach weg. Und an die TRNA mit den zwei Aminosäuren, also den zwei Hüten, die rutscht dann eben entsprechend weiter auf die P-Stelle und an die freie Stelle, da wo quasi davor die tRNA mit zwei Aminosäuren waren, an die A-Stelle, da kann jetzt dann eben eine neue TRNA binden, die eben entsprechend passend ist zu dem Codon, das hier auf der mRNA vorliegt.
Und dann wächst eben so immer weiter und weiter diese Aminosäurekette, also dieser Hutturm, bis ein Polypeptid entstanden ist. Also Polypeptid meint einfach nur, dass es eine Kette von Peptiden ist. Poly heißt viele. Peptid ist ja klar. Und genau, das kann sich dann im weiteren Verlauf dann zu einem Protein falten.
Ich würde sagen, da machen wir irgendwann auch nochmal eine Folge zu, weil da auch noch einiges passieren kann, es soll auch abgebaut werden und so weiter. Genau, und dann kann es quasi seiner Funktion nachgehen, dieses Protein.
Du hattest noch ein Fun Fact für uns, Leo.
Ja, also es ist so ist wieder so eine Nummer in den Raum gestellt, dass, wenn man sich jetzt überlegt, wir haben so zwei, drei Zellen im Körper und das heißt, da muss man ein bisschen Gas dahinter und tatsächlich, ich finde es unvorstellbar, dass es 10 bis 20 Aminosäuren pro Sekunde sind, die da rumgebaut werden.
Also der muss ja mit einem Affenzahn musste er da drüber rennen.
Das ist schon krass, also weil wir jetzt ja doch ein ganzes Stück gebraucht haben, um diesen Prozess zu beschreiben und so Stück für Stück und immer so Initiation, irgendwas ist. Und das macht die Zelle halt einfach quasi tausendmal.
Das heißt, aber zwei Stunde. In 0,1 Sekunden muss ich die passende tRNA finden, das muss ich ein GTP einfinden, mit dem passenden Faktor, der das weiterschiebt. Und das heißt, das sind alles so Sachen, dass in 0,1 Sekunde oder ein bisschen 0,05, je nachdem, ob es jetzt 10 oder 20 sind. Wenn man das hochrechnet, sind es halt 470 Millionen pro Jahr.
Das ist so krank. 470 Millionen Aminosäuren. Das ist jetzt eine Zahl, die man nicht greifen kann. Ich finde so 10 bis 20 Sekunden kann man besser greifen. Aber ich finde das mal so krass, dass sich das so schnell findet. Weil ich dachte immer, das muss, da muss man die mal probieren, passt nicht. Die mal probieren, passt auch nicht, die probieren, passt auch nicht.
Aber halt gute Arbeit. Und das passiert halt letztendlich wieder in der Rapperzelle die ganze Zeit. Und obendrauf hängt meistens nicht nur ein Ribosom pro mRNA dran, sondern das sind meistens Merere, die so gleichzeitig da abgehen.
Also das Merere, fand ich.
Die Merere.
Französisch? Merere.
Leo Weiter, Termination. Nee, nee, nee, das bin ich. Stopp, stopp, stopp.
Jetzt machen wir erstmal Päuschen hier und jetzt haben wir genug für heute. Apropos Stopp, ja, Termination des Ende Naht, auch der Folge, leider Gottes. Auf jeden Fall kommen wir jetzt zu dem Punkt, wo dieses Ribosom an ein Stab. Was jetzt los? Stoppcodon. Stoppkodon. Das ist ein Boden mehr, war mir.
Kommt an Stopcodern, ja, und da hört dieser Prozess der Translation nämlich auf. So, welches sind die Stopp-Codons? Die werden auch immer mal ganz gerne abgefragt. Das sind nämlich UAA, UAG, UGA. Sind jetzt, also man könnte auch das so als Affenlaut interpretieren, aber wir haben da eine ganz gute Merkhilfe.
Die wird euch aber, das darf ich jetzt mal hier nicht vorausnehmen. Da kommen wir noch gleich dazu. Boah, ein kleiner Teaser. Jetzt bleiben die Leute da. Ich lasse dir das einfach. Ich bin da nicht so. Ich nenne die jetzt nicht und hole mir hier die ganzen Credits rein. Ich lasse das. Wahnsinn. Kuss auf die Nuss, echt.
Kuss auf die Nuss. Danke, Wimmer. Auf jeden Fall, was an diesem Stop-Codern passiert, nämlich jenes, dass an die A-Stelle im Ribosom sich jetzt keine neue TNA anlagert, sondern ans Ribosom finden Releasing-Faktoren. Und das hat zur Folge, dass sich die mRNA vom Ribosom löst. Es fällt quasi alles wieder durcheinander, wie von magischer Hand getrieben.
Und das Protein fällt auch ab, beziehungsweise die Polypeptidkette und kann sich im Folgenden falten. Jetzt in a nutshell, was ist gerade eigentlich genau passiert bei der Translation? In der ersten Phase ist passiert die Zusammenlagerung. Ey. Das ist nicht gut. Der Tank ist leer. Das ist nicht leer.
Aber du hast in eine Nutshell. Hätte trotzdem bereich für Englisch 15 Punkte mündlich. Ist echt so. Ja, das stimmt. In eine Nutshell, da sind meine Englischlehrer immer ganz nervös geworden, wenn man es geht.
Also, also in der ersten Phase Zusammenlagerung des Ribosoms an der mRNA. Und Wanderung, also fahrt letztlich bis zum Startcodon AUG, da Beginn der Translation. In der Elongation Bindung von neuen TRNAs mit Aminosäuren bestückt als Schlüsselanhänger an die A-Stelle des Ribosoms und dann Übertragung der Aminosäure an der Position P auf die Aminosäure bzw.
Hut auf dem Kopf, aber direkt unter dem Turm auf die tRNA, an der Position A. Kettenbildung ist das Ganze, beziehungsweise Hutturm. Und in der letzten Phase kommt es dazu, dass eines der Stopp-Codons erreicht wird und da zerfällt der Transkriptionskomplex und die Polypeptidkette wird freigesetzt und kann zum Protein werden.
Super.
Und dann haben wir jetzt noch Merkhilfen.
Ich glaube, das ist die, also jetzt nicht die, aber die mit den Stopp-Codons ist die meistbenutzte Merkhilfe, die ich kenne.
Aber die erste, die ist auch. Die ist neu, ist ja auch. Also hier Startcodon, ist ja AUG. Könnte man sich merken, das ist der Anfang unserer Geschichte. Epic. Eigentlich der Anfang von allem, kann man sagen. Also ich habe es mir damals gemerkt, mit auf U geht's los, aber ist deutlich weniger. Anfang unserer Geschichte.
Passt super. Und die Stoppcodons. Komm, Fabian. Gönnen Sie dir an. Komm, Fabian.
Du hast ja gerade mit einem Engel. Das sind ja drei Stück, jeder macht eins. Echt?
Okay, aber unter schöne englische Aussprache, okay? Okay, dann fangen wir an. Auch ein bisschen British.
Okay. UGA. Okay, also U-Gahn.
You go away. Machen wir Uhrzeigersinn oder? Ja, ich mach. Ich mach mal. UAG, you are gone.
Wie so eine listening File aus meinem englischen Lehrbuch. UAA, you are away.
So geht's auch. Also grundsätzlich, ich komme mal auf.
Also jetzt nochmal ordentlich. You go away, you are gone, you are away.
Das heißt, es ist auch so ein bisschen zeitlich. Erstmal so, du gehst weg, dann bist du, bist du schon quasi weit weg und dann bist du so weit weg, du bist am Arsch der Welt. So ungefähr. Also es ist eine tragische Geschichte, wenn man sagt. Das ist ein bisschen so, du gehst weg, dann bist du weg und dann bist du für immer weg.
Dann bist du für immer gone. Dann bist du. Hast du den Löffel abgegeben? Also ein episches Ende für eine epische Folge, würde ich sagen. Information. Ja, aber ich dachte nicht so hoch.
Stopp, stopp, stopp, wir brauchen noch die Take-Home-Messages.
Ja, wir müssen ja Informationssicht nicht so hoch, ich bitte dich. Hallo, wir haben heute gelernt, die Präm RNA, die Prä Renate, also unsere Prä-Botschafterin, läuft antiparallel zum kologenen Strang und ist zu diesem Komplementär und hat aber. Moritz Albert geht komplett schnell in der Folge.
Es gibt auch andere tolle, es gibt auch Tablets von anderen Herstellern, das weiß keine Werbung für irgendein Produkt.
Okay, so jetzt nochmal, endlich. Die Prä-MRNA als Botschafterin Renate läuft antiparallel zum kologen Strang und ist zu diesem Komplementär. Aber dieser bis auf U und ist quasi identisch, bis auf das U anstatt T eingebaut wurde. Die Prä-RMA wird prozessiert, es wird keine Kappe aufgebaut, so eine Gangster, Oldschool-Gangster-Rap-Kappe am 5-Ende und ein Poly A-Schwanz am 3-Ende.
Danach kann das Kanadianse gespliced werden, um sich dann endlich mal mRNA zu nennen, und zwar indem die Exons, die werden exprimiert, bleiben drin und die Introns, die kommen in den Mödel und fliegen raus. Ein Basentriplet auf der mRNA steht dafür für eine Aminosäure, das ist der Basencode, also es gibt 64 Codes.
Und somit muss jede oder müssen gewisse Aminosäuren mehrere Codes besitzen. Die große Uninheit des Ribosoms besitzt eine Peptidyltransferase-Aktivität, um am Ende die einzelnen Aminosäuren codiert durch die RNAsung, dass am Ende ein wunderschönes Protein draus wird, was dann als Schmetterling wegfliegen kann.
Ist das nicht schön?
Metamorphose beendet. Mit diesem schönen Bild lassen wir uns immer so kurz.
Also den restlichen, dass immer so die Musik schon so anfängt, wenn wir mit Aufhören zu reden. Das ist cool. Es gibt auch andere schöne Podcasts. Also, alle hopp.
Der Podcast kann den Besuch von Vorlesungen nicht ersetzen. Wir empfehlen das Studium von einstiegiger Fachliteratur über den Inhalt des Podcasts hinaus.
Für Risiken und Nebenwirkungen fragen Sie an Arzt und Apotheker.