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Der Repressor bindet nun an den Operator und verhindert dadurch, dass die RNAPolymerase die Strukturgene ablesen kann. Die Enzyme, die eigentlich Tryptophan synthetisieren, werden dann nicht mehr hergestellt. Bei Eukaryoten verläuft die Genregulation etwas anders. Hier wird vor allem danach unterschieden, auf welcher Ebene die Regulation stattfindet. Genregulation durch Substrat-Induktion. Schau dir zur Einführung in das Thema das passende Lernvideo von Die Merkhilfe an:
Bestimmte Bereiche der DNA oder der Chromosomen können be sonders dichtverpackt werden, so dass keine Transkription stattfinden kann. Dies kann durch eine Methylierung von Cytosinbasen oder Histonschwänze geschehen. Beides verhindert die Anlagerung sogenannter Transkriptionsfaktoren (regulatorische Proteine), welche dafür zuständig sind, die Genexpression einzuleiten oder zu unterbinden. Dies tun sie, indem sie normalerweise entweder an einen Enhancer binden, der das Ausmaß der Transkription beschleunigt, oder an einen Silencer, der es verlangsamt. Auch auf der Ebene der mRNA (Regulation der Translation) kann eine Regulierung stattfinden.
Substratinduktion – Wikipedia
Weblinks [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Substratinduktion am lac - Operon. Hessischer Bildungsserver, abgerufen am 16. September 2015. Einzelnachweise [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
↑ F. Jacob & J. Monod (1961): Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins. In: J. Mol. Biol. Bd. 3, S. Genregulation durch Endprodukt-Repression. 318–356. PMID 13718526
Literatur [ Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
Lubert Stryer: Biochemie, 4. Auflage, Spektrum, Heidelberg – Berlin – Oxford 1996. ISBN 978-3860253465. S. 995–1019, (36. Die Kontrolle der Genexpression bei Prokaryoten)
Genregulation Durch Endprodukt-Repression
Der Schlüssel passt nun also wieder in Schloss und deshalb kann der Repressor wieder an den Operator binden. Da der Vorgang durch das abzubauende Produkt ausgelöst wird spricht man von Induktion (Anregung, Auslösung). Die Reaktion (also das Starten der Transkription) wird also durch das Edukt (hier Lactose) reguliert! Zweiphasiges Wachstum einer E. coli Kultur:
Betrachtet man eine Wachstumskurve von E. Coli-Kulturen, in denen die Energiequelle Glucose versiegt ist und lediglich Lactose neu hinzugegeben wird, so stoppt die Bakterienvermehrung zunächst und setzt erst mit Verzögerung wieder ein. Wird während des gesamten Vorgangs die Enzymausstattung beobachtet, kann man zunächst nur Enzyme für den Glucose-Abbau nachweisen. Substratinduktion – Wikipedia. Nach Hinzugabe von Lactose sind wenig später auch Enzyme für den Lactose-Abbau vorhanden. Durch das Bilden von neuen Enzymen ist der Wachstumsstop zu erklären. Hieran ist zu erkennen, dass Zellen durch die Regulation nicht nur Energie sparen, sondern auch sehr schnell auf ändernde Umwelteinflüsse reagieren können.
Was Ist Die Substratinduktion Und Endprodukt Hemmung Kurz Erklärt? (Studium, Biologie)
Bei dem Operon-Modell unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Formen der Genregulation:
Substratinduktion, welche am Beispiel von Laktose verdeutlicht wird
Endproduktrepression, welche am Beispiel von Tryptophan veranschaulicht wird
Laktose, oder auch Milchzucker, wird von Bakterien mithilfe des sogenannten lacOperons abgebaut. Zunächst wird aber beschrieben, wie das Operon funktioniert, wenn keine Laktose (also kein Substrat) vorhanden ist. Das Regulatorgen für das lac-Operon codiert, wenn keine Laktose vorhanden ist, für einen aktiven Repressor. Dieser bindet an den Operator innerhalb des Operons und blockiert den Weg für die RNA-Polymerase, die eigentlich die Strukturgene ablesen und in mRNA umschreiben würde. Die Enzyme, die für den Abbau von Laktose zuständig sind, werden also nicht hergestellt, wenn keine Laktose da ist. Dadurch spart die Zelle viel Energie. Steht dem Bakterium nun Laktose zur Verfügung, bindet der Milchzucker an den (eigentlich) aktiven Repressor und inaktiviert ihn, indem die Raumstruktur verändert wird.
Genregulation Durch Substrat-Induktion
Während bei Prokaryoten eine Genregulation nur vor der Transkription stattfinden kann, kann die Genregulation bei Eukaryoten während der Transkription, Translation oder sogar noch nach der Synthese eines Proteins ablaufen. Bei Prokaryoten findet die Genregulation nach dem Operon-Modell statt, wobei Promotor, Operator und Strukturgene als "Operon" verstanden werden und dem Operon ein Repressor-Gen vorgeschaltet ist. Die Transkriptionsrate eines Enzymproteins kann entweder durch Substratinduktion/ positive Genregulation oder durch Endproduktrepression/ negative beeinflusst werden.
Aufgabe:
Entwerfen Sie ein ähnliches Modell für den Fall einer
allosterischen Aktivierung!
Wichtige Inhalte in diesem Video
Was ist die Genregulation eigentlich und wie funktioniert sie bei Prokaryoten und Eukaryoten? All das und was Operon-Modelle in der Biologie sind und welche Rolle Promoter spielen, erfährst du hier und im Video! Genregulation einfach erklärt im Video zur Stelle im Video springen (00:14)
Die Genregulation ist für die Steuerung der Genaktivität verantwortlich. Sie bestimmt also, ob und wie oft ein Gen
abgelesen wird und legt dadurch fest, welche Proteine hergestellt werden ( Genexpression). Der Vorgang ist notwendig, da zwar alle Körperzellen die gleiche genetische Ausstattung, jedoch unterschiedliche Funktionen haben. Durch die Regulation kann sichergestellt werden, dass nur die Proteine produziert werden, die der Körper braucht. Die restlichen Gene sind ausgeschaltet, um Energie zu sparen. Einige Gene sind deshalb nur in besonderen Situationen, beispielsweise beim Verzehr bestimmter Nahrungsmittel, aktiv. Die Genregulation kann an unterschiedlichen Punkten der Proteinbiosynthese, also der Herstellung von Proteinen aus den genetischen Informationen, stattfinden:
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Genregulation Übersicht
Genregulation Definition
Der Begriff Genregulation bezeichnet die Regulation der Genexpression, also die Steuerung der Genaktivität.