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Genregulation bei Eukaryoten

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Genregulation bei Eukaryoten

Die Genregulation von Eukaryoten läuft anders als die Genregulation bei Prokaryoten ab. Sie findet auf mehreren Ebenen statt und ist dadurch wesentlich komplexer. In dem folgenden Artikel lernst du alles über die Genregulation bei Eukaryoten, was du wissen solltest.

Genregulation bei Eukaryoten - Definition

Unter Genregulation versteht man die Steuerung der Aktivität von Genen. Die Prozesse der Genregulation haben Einfluss darauf, in welchem Maß Gene in ihr entsprechendes Genprodukt übersetzt werden.

Die Umsetzung von Genen in deren Genprodukte wird auch Genexpression genannt. Im Fall von proteincodierenden Genen sind entsprechende Genprodukte Proteine.

Die Genregulation unterscheidet sich bei Prokaryoten und Eukaryoten. In allen Organismen beeinflusst die Genregulation, welche Gene des Genoms abgelesen und in Proteine übersetzt werden. Bei Eukaryoten dient die Genregulation insbesondere der Entwicklung und Differenzierung von Zellen. Hierbei kann es sich um jegliche Art von Zellen, wie zum Beispiel eine Muskelzelle oder Blutzellen, handeln.

Du kannst dir sicher vorstellen, dass Muskelzellen aufgrund ihres Aufbaus und ihrer Funktion andere Proteine benötigen als Blutzellen. Durch Prozesse der Genregulation wird sichergestellt, dass in den spezifischen Zellen auch die richtigen Proteine synthetisiert werden.

Aus embryonalen Stammzellen kann sich das menschliche Gewebe entwickeln. Hierzu zählen auch pluripotente Stammzellen, welche die Fähigkeit besitzen, sich in jeden Zelltyp des Organismus auszudifferenzieren. Je nach Genaktivität (Genregulation) kann sich also aus pluripotenten Zellen jeglicher Zelltyp entwickeln. Unter anderem entstehen so Organe oder Blutzellen.

Besonderheiten der Eukaryoten

Damit du die Genregulation verstehst, solltest du dir zuerst noch einmal die Besonderheiten von Eukaryoten zum Thema Genetik in Erinnerung rufen. Die folgende Tabelle gibt dir einen Überblick über die wichtigsten Fakten:

MerkmalBesonderheit
Struktur der GeneEukaryotische Gene sind auf Chromosomen verteilt. Die Anzahl dieser Chromosomen schwankt für die unterschiedlichen Organismen. Sie sind nur während der Metaphase deutlich zu erkennen. Die restliche Zeit liegt die DNA als gelockerte Struktur, als Chromatin, vor.
ProteinbiosyntheseEine weitere Besonderheit der Eukaryoten ist die strikte Trennung von Transkription und Translation. Ein Gen muss erst fertig transkribiert werden, bevor es den Zellkern in Form von mRNA verlassen und überhaupt erst an den Ribosomen translatiert werden kann. Da sich im Zellkern keine Ribosomen befinden, an denen eine Translation stattfinden kann, muss die RNA erst den Zellkern verlassen. Durch den Transportprozess zu den Ribosomen erfolgt eine räumliche und zeitliche Trennung beider Vorgänge, die weitere Regulierungsmöglichkeiten eröffnet.
Aufbau der GeneWie du sicherlich schon aus dem Schulunterricht weißt, sind eukaryotische Strukturgene anders aufgebaut. Man spricht dabei von zwei unterschiedlichen Regionen: den Exons und den Introns. Dieser veränderte Aufbau sorgt dafür, dass für die Regulation zahlreiche Möglichkeiten entstehen, wie etwa das Spleißen der RNA.

Ebenen der Genregulation

Allgemein beginnt die Genexpression mit der Transkription und endet mit der Synthese eines Proteins. Da die Proteinbiosynthese bei Eukaryoten auf mehreren Ebenen stattfindet, kann auch die Genregulation zu unterschiedlichen Zeitpunkten stattfinden. Die folgende Abbildung stellt die verschiedenen Ebenen dar und zeigt dir, welche Schritte dort ablaufen.

Genregulation bei Eukaryoten Ebenen der eukaryotischen Genregulation StudySmarterAbbildung 1: Ebenen der eukaryotischen GenregulationQuelle: hhu.de

Ablauf der Proteinbiosynthese

Die Proteinbiosynthese beginnt mit dem Ablesen und Abschreiben der DNA während der Transkription. Diese kann bereits durch Modifikationen oder Transkriptionsfaktoren an der DNA verhindert oder begünstigt sein. Wird ein Gen transkribiert, so entsteht die Prä-mRNA. Diese wird während Prozessierung modifiziert. Letztlich verlässt die mRNA den Zellkern und gelangt über die Kernporen ins Cytoplasma.

Nun findet die Translation statt, bei der die mRNA an den Ribosomen in eine Aminosäurensequenz übersetzt wird. Einige Proteine sind nach der Translation direkt funktionsfähig, andere müssen durch eine spezifische Faltung oder Modifikation aktiviert werden.

Die Genregulation kann entweder auf Ebene der Transkription oder auf Ebene der Translation stattfinden. Weitere regulatorische Prozesse können auch zwischen Transkription und Translation wirken.

Allgemein regulieren Eukaryoten ihre Gene hauptsächlich im Bereich der Transkription. Das hat energetische Vorteile, da es deutlich vorteilhafter ist, die Proteinsynthese zu Beginn abzubrechen und nicht erst Energie in die Transkription, den Transport und die beginnende Translation zu stecken.

Genregulation vor der Transkription

Einige Prozesse beeinflussen den Zustand der DNA so, dass das Ablesen von Genen gehemmt wird. Solche genregulierende Mechanismen wirken noch vor der Transkription. Zu den wichtigsten Mechanismen gehören die DNA-Methylierung und die Histon-Modifikation. Diese Mechanismen werden unter der sogenannten epigenetischen Genregulation zusammengefasst.

DNA-Methylierung

Durch die DNA-Methylierung kann die Genregulation bereits vor der Transkription stattfinden. Die Methylierung findet durch Enzymaktivität statt. Es werden Methylgruppen an die Nukleinbasen Cytosin gebunden. Dadurch kommt es zu einer Modifikation der DNA, welche die Transkription hemmt.

Eine Methylierung des Promotors verhindert, dass sich entscheidende Proteine für die Transkription an ihm anlagern können. So wird die Transkription gehemmt.

Histon-Modifikation

Die Erbinformation von Eukaryoten ist in einer Chromatinstruktur verpackt. Hierbei wickelt sich die DNA um Proteine, die Histone. Eine Veränderung der Chromatinstruktur, kann Einfluss auf die Transkriptionsrate nehmen. Je nachdem wie locker oder fest die Chromatinstruktur vorliegt, kann die Transkription gefördert oder gehemmt werden, wobei ein lockerer Aufbau der Chromatinstruktur die Transkription fördert. Durch Modifikationen der Histone wird die Chromatinstruktur beeinflusst und somit die Transkription reguliert.

Man unterscheidet den Zustand des Chromatins in Euchromatin und Heterochromatin. Euchromatin liegt vor, wenn die DNA lockerer und weniger dicht gepackt ist. Euchromatin fördert das Ablesen von Genen. Heterochromatin ist dichter gepackt und hemmt somit das Ablesen von Genen.

Im StudySmarter Artikel zur Epigenetischen Genregulation sind die Prozesse der DNA-Ethylierung und Histon-Modifikation noch einmal genauer erläutert. Schau mal vorbei!

Transkriptionelle Genregulation bei Eukaryoten

Doch auch während der Transkription können verschiedene Mechanismen auf die Transkriptionsrate eines Gens einwirken. Diese hängt hauptsächlich mit dem Aufbau der eukaryotischen DNA zusammen. Die folgende Abbildung stellt den schematischen Aufbau eines Genabschnitts dar.

Genregulation bei Eukaryoten Gen Abschnitt Aufbau StudySmarterAbbildung 2: Darstellung eines Gen-Abschnittes.

Das proteincodierende Gen enthält die genetische Information für die Aminosäuresequenz eines Proteins. Vor jedem Gen ist ein Promotor vorgeschaltet. Die Promotorsequenz ist spezifisch und ermöglicht die Anlagerung der RNA-Polymerase.

Vor dem Promotor sind in der Regel genregulierende Sequenzen vorgeschaltet. Genregulierende Sequenzen können die Transkriptionsrate des entsprechenden Gens beeinflussen. Aktivierende Gensequenzen werden Enhancer genannt, währen hemmende Sequenzen Silencer genannt werden.

Unterschied Enhancer und Silencer

Enhancer und Silencer sind regulierende DNA-Sequenzen, welche Genen auf der DNA vorgeschaltet sind. An Ihnen binden Transkriptionsfaktoren, wodurch regulatorische Effekte auf die Transkription ausgelöst werden. Nur wenn Transkriptionsfaktoren an den genregulierenden Genabschnitten binden, entfalten diese ihre regulierende Wirkung.

Transkriptionsfaktoren sind regulatorische Proteine, welche die Transkription eines Gens beeinflussen. Sie können die Transkriptionsrate entweder erhöhen oder verringern.

Durch Bindung von Transkriptionsfaktoren an Enhancern beziehungsweise Silencern werden diese aktiviert. Transkriptionsfaktoren, die an Enhancern binden, werden Aktivatoren genannt und Transkriptionsfaktoren, die an Silencer binden, werden als Repressoren bezeichnet.

Enhancer sind kurze Abschnitte in der DNA, die dafür sorgen, dass die entsprechenden Gene deutlich stärker transkribiert werden. Sie verstärken also die Transkriptionsrate eines Gens.

Demgegenüber stehen die Silencer, die dafür sorgen, dass die Gene weniger häufig transkribiert werden. Ihre Transkriptionsrate ist demnach schwächer. In der Regel stoppen Silencer die Transkription eines Gens nicht vollständig, sondern schwächen die Transkriptionsrate ab.

Ein Enhancer oder Silencer gilt dann als aktiv, wenn an ihm ein Transkriptionsfaktor gebunden ist. Dieser Transkriptionsfaktor bindet, abhängig von den vorherrschenden Umweltbedingungen. Das gilt zum Beispiel auch für Hunger- und Durstsignale, die du manchmal verspürst. Konkret bedeutet das, dass die Synthese von Proteinen je nach Notwendigkeit innerhalb der Zelle durch Transkriptionsfaktoren reguliert werden kann.

Der Promotor

Der Promotor lässt sich im Aufbau der DNA vor jedem proteincodierenden Gen finden. Der Promotor vermittelt die Bindung der RNA-Polymerase an der DNA und ermöglicht so, dass die Transkription ablaufen kann. Enhancer beziehungsweise Silencer bindet mit dem Aktivator oder Repressor an den Promotor und können so die Transkription beeinflussen.

Die Promotorregion beinhalten spezifische Erkennungssequenzen (TATA-Box), an denen Transkriptionsfaktoren binden können. So wird die Anlagerung der RNA-Polymerase an den Promotor eingeleitet. Nun können aktivierte Enhancer beziehungsweise Silencer mit dem Transkriptionskomplex (RNA-Polymerase und weitere Proteine) interagieren und so die Transkription beeinflussen.

Die TATA-Box ist eine typische Erkennungssequenz von Promotern. Sie hat ihren Namen ihrer typischen Basenabfolge zu verdanken. Durch die Bindung eines spezifischen Transkriptionsfaktors an die TATA-Box wird die Transkription des Gens eingeleitet.

Hormonregulation

Außerdem kann eine Regulation durch Hormone stattfinden. Lipophile Hormone können die Zellmembran durchqueren und daher problemlos in die Zelle diffundieren. In Verbindung mit Rezeptoren in der Zelle entsteht ein Hormon-Rezeptor-Komplex. Dieser kann als Transkriptionsfaktor wirken und Enhancer, sowie Silencer aktivieren und somit Einfluss auf die Genexpression nehmen.

Allerdings können hydrophile Hormone zum Beispiel nicht durch die Zellmembran diffundieren. Sie müssen an der Zellmembran an einen spezifischen Rezeptor binden und aktivieren dadurch second messenger innerhalb der Zelle, die das Signal über eine Signalkette weiterleiten. Second messenger können als Signalproteine die Transkription der DNA im Zellkern beeinflussen.

Second Messenger sind chemische Botenstoffe, die eine intrazelluläre Weiterleitung eines extrazellulären Signals ermöglichen.

Durch das Andocken von Hormonen an Rezeptoren wird eine Signalkaskade ausgelöst, welche Einfluss auf die Transkription hat. In der folgenden Abbildung ist eine solche Signalkaskade schematisch dargestellt. Durch die Bindung eines Hormons wird ein second Messenger aktiviert. Dieser wiederum aktiviert einen Aktivator (Transkriptionsfaktor), welcher daraufhin im Zellkern an einen Enhancer bindet und so die Transkription eines spezifischen Gens verstärkt.

Genregulation Eukaryoten Hormonregulation StudySmarterAbbildung 4: Signalkaskade einer Hormonregulation.

Genregulation bei Eukaryoten zwischen Transkription und Translation

Zwischen Transkription und Translation gibt es noch weitere Möglichkeiten, wie die Genexpression beeinflusst werden kann. In Eukaryoten entstehen durch die Transkription Vorstufen von funktionsfähigen oder übersetzungsfähigen RNA-Molekülen. Diese müssen durch die RNA-Prozessierung (auch RNA-Reifungsprozess) zugeschnitten und modifiziert werden. Im Prozess der RNA-Prozessierung werden aus sogenannten Prä-mRNAs reife mRNAs. Hierbei werden durch das sogenannte Spleißen irrelevante Abschnitte (Introns) aus der mRNA entfernt.

Beim Spleißen werden im Anschluss zur Transkription nicht codierenden Bereiche (Introns) aus der RNA herausgeschnitten.

Durch den Prozess des Spleißens enthalten reife mRNA nur noch die relevanten RNA-Abschnitte (Exons), welche die Informationen für die Aminosäuresequenz enthalten.

Alternatives Spleißen

Das sogenannte alternative Spleißen beschreibt einen Prozess, bei dem im Zuge des Spleißens eine Neuanordnung und Umorientierung der Exons des entsprechenden Gens stattfindet. Dieser genregulierende Prozess sorgt dafür, dass aus einem einzelnen Gen mehrere verschiedenen mRNAs entstehen können, welche für unterschiedliche Genprodukte codieren. Das alternative Spleißen trägt maßgeblich zur vorhandenen Vielfalt von Proteinen in eukaryotischen Organismen bei.

Genregulation durch nicht-codierende RNAs (ncRNAs)

Eine weitere Möglichkeit zur Genregulation bieten sogenannte nicht-codierende RNAs. Dies sind RNAs, welche wie mRNAs durch die Transkription entstehen. Der Unterschied ist, dass ncRNAs nicht in Proteine übersetzt werden.

Nicht-kodierende RNAs funktionieren als RNA-Molekül und nehmen unter anderem Einfluss auf die Proteinbiosynthese. Eine Regulation kann beispielsweise durch die sogenannte Antisense-RNA erfolgen. Nicht-codierende Antisense-RNAs, welche komplementär zu Abschnitten bestimmter mRNAs sind, interagieren mit diesen und bilden Doppelstränge. Durch die Bildung von Doppelsträngen kann die mRNA nicht mehr am Ribosom binden, wodurch eine Translation der mRNA verhindert wird.

Genregulation bei Eukaryoten auf der Translationsebene

Auch auf der Translationsebene kann eine Genregulation bei Eukaryoten stattfinden. Durch Phosphorylierung der Initiationsstelle der Translation, wird die Initiation der mRNA verhindert und somit keine Übersetzung in eine Aminosäuresequenz stattfinden.

Außerdem ist die Translation abhängig von der Konzentration und der Stabilität der mRNA. Liegt etwa eine hohe Konzentration an stabiler mRNA vor, so findet die Proteinbiosynthese auch noch einige Zeit nach der Abschaltung des Gens statt. Daher besitzen bestimmte Proteine, die unter Umständen schnell abgeschaltet werden müssen, eine eher instabile mRNA, welche vergleichsweise kurzlebig ist.

Genregulation bei Eukaryoten - Das Wichtigste

  • Genregulation ist die Steuerung der Aktivität von Genen. Sie kann bei Eukaryoten und Prokaryoten unterschiedlich stattfinden.
  • Bei Eukaryoten kann die Genregulation vor oder während der Transkription beziehungsweise Translation stattfinden.
  • Allgemein regulieren Eukaryoten ihre Gene hauptsächlich im Bereich der Transkription, da dies in energetischer Hinsicht effizienter ist.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Genregulation bei Eukaryoten

Die Genregulation beschreibt die Steuerung der Aktivität von Genen.

Die Genregulation kann auf mehreren Ebenen, zu verschiedenen Zeitpunkten während der Proteinbiosynthese stattfinden. Möglich wäre zum Beispiel der Ablauf während der Transkription oder Translation.

Entweder findet die Genregulation im Bereich einer Umstrukturierung des Chromatins, eine Transkriptionskontrolle durch Enhancer Silencer, alternatives Spleißen, epigenetische Genregulation oder durch hormonellen Einfluss statt.

Nein, Eukaryoten besitzend keine Operatoren. Die Genregulation nach dem Operator-Modell findet nur bei Prokaryoten statt.

Finales Genregulation bei Eukaryoten Quiz

Frage

Was ist die RNA Reifung?

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Antwort

Unter der RNA Reifung versteht man die RNA Prozessierung, die sich vor der Translation abspielt und die RNA für die Synthese eines Proteins vorbereitet.

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Frage

Wo finden die Prozessierung und das Spleißen statt?

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Antwort

Die Prozessierung und das Spleißen finden im Zellkern der Eukaryoten statt. 

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Frage

Was versteht man unter RNA Prozessierung?

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Antwort

Während der RNA Prozessierung laufen zwei bis drei Schritte ab. Zuerst wird die RNA bereits während der Transkription mit dem Capping "verschlossen". Danach findet die Polyadenylierung statt, welche die RNA als weitere Schutzmaßnahme vor enzymatischem Abbau schützt. Zuletzt findet teilweise dass RNA-Editing statt, bei dem die Wiedergabe der genetischen Information gegebenenfalls verändert werden kann.

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Frage

Wann findet die Prozessierung statt?

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Antwort

Die Prozessierung findet bereits während und nach der Transkription statt und ist bei Eukaryoten Teil der Proteinbiosynthese. Zum einen findet das Capping statt, aber auch die Polyadenylierung und in manchen Fällen das RNA-Editing.

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Frage

Was versteht man unter Spleißen?

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Antwort

Beim Spleißen werden die nicht codierenden Teile, die sogenannten Introns, aus der RNA herausgeschnitten. Nach dem Spleißen liegen nur noch die codierenden Teile der RNA (Exons). Es gibt zwei Arten, nach denen das Spleißen ablaufen kann. Zum einen das konstitutive Spleißen und zum anderen das alternative Spleißen.

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Frage

Was passiert beim "Capping"?

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Antwort

Beim Capping wird an das 5´-Ende der prä-mRNA eine Guanosin-Gruppe angehangen, welche an der 7. Stelle metyhliert ist. Capping spielt beim Transport der mRNA aus dem Nukleus eine Rolle.

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Frage

Findet das RNA-Editing bei jeder Proteinsynthese statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Nein, das RNA-Editing kann stattfinden und die Wiedergabe der genetischen Information verändern, es muss jedoch nicht stattfinden.

Frage anzeigen

Frage

Welche Teile der RNA werden beim Spleißen rausgeschnitten?

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Antwort

Introns

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Frage

Welche Form des Spleißens tritt häufiger auf?

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Antwort

alternatives Spleißen

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Frage

Was passiert bei der Polyadenylierung?

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Antwort

Bei der Polyadenylierung wird am 3´-Ende der prä-mRNA der Poly(A)-Schwanz angefügt. Dieser besteht in der Regel aus 250 Adenin-Elementen und schützt die RNA vor enzymatischem Abbau.

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Frage

Warum finden Prozessierung und Spleißen nur bei Eukaryoten statt?

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Antwort

Prozessierung und Spleißen finden nur bei Eukaryoten statt, da die Transkription und Translation getrennt voneinander stattfinden. Während die Transkription im Zellkern der Zelle stattfindet, läuft die Translation im Cytoplasma ab. Bei Prokaryoten finden beide Schritte im Cytoplasma statt, weshalb auch keine Vorkehrungen zum Transport aus dem Zellkern getroffen werden müssen.

Frage anzeigen

Frage

Bei welchen Organismen finden Prozessierung und Spleißen nicht statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Prokaryoten

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Frage

Wie erkennt die Polymerase, wo ein Poly(A)-Schwanz angefügt werden soll?

Antwort anzeigen

Antwort

Anhand einer bestimmten Sequenz (AAUAA) erkennt die RNA Polymerase, dass etwa 35 Nukleotide später der Poly(A)-Schwanz angefügt werden soll.

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Frage

Wie können durch "falsches" Spleißen Krankheiten entstehen?

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Antwort

Durch das Überspringen von Exons beim Spleißen, die Aufnahme von Introns in die mRNA oder Kasettenexons können Fehler entstehen, die bei der Translation in "falsche" Proteine übersetzt werden. Dies kann zur Krankheiten führen.

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Frage

Gilt die "Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese" bei Eukaryoten?

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Antwort

Nein, die "Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese" trifft bei Eukaryoten nicht zu, denn aus einem Gen können unterschiedliche Proteine abgeleitet werden. Das ist möglich durch verschiedene Prozessierungsvorgänge wie das RNA Editing oder "falsches" Spleißen.

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter Genregulation?

Antwort anzeigen

Antwort

Unter Genregulation versteht man die Steuerung der Aktivität von Genen. Prozesse der Genregulation beeinflussen, wie stark und ob Gene abgelesen und in Proteine übersetzt werden.

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter Genexpression?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Genexpression beschreibt das Ablesen und übersetzten von einem Gen in ein Genprodukt. Das Genprodukt von proteincodierenden Genen entspricht einem Protein.

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Besonderheit bei Eukaryoten in der Proteinbiosynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine Besonderheit der Eukaryoten ist die strikte Trennung von Transkription und Translation. Ein Gen muss erst fertig transkribiert werden, bevor es überhaupt translatiert werden kann. Das liegt an dem Zellkern, in dem keine Translation, aufgrund von fehlender Ribosomen, möglich ist. Durch den Transportprozess zu den Ribosomen erfolgt eine räumlich und zeitliche Trennung, die weitere Regulierungsmöglichkeiten bildet.

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Frage

Welche Möglichkeiten der Genregulation bei Eukaryoten? 

Antwort anzeigen

Antwort

  • Umstrukturierung der DNA; Unzugänglichkeit der DNA für die RNA-Polymerase durch beispielsweise Methylierung oder Histon-Modifikation
  • Transkriptionskontrolle durch Transkriptionsfaktoren an Silencer- und Enhancersequenzen
  • Regulation durch Prozessierung und Spleißen
  • Hormoneinfluss
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Frage

Haben Eukaryoten Operatoren?

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Antwort

Nein, Eukaryoten besitzend keine Operatoren. Die Genregulation nach dem Operator-Modell findet nur bei Prokaryoten statt.

Frage anzeigen

Frage

Wo findet die Genregulation bei Eukaryoten statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Genregulation kann auf mehreren Ebenen, zu verschiedenen Zeitpunkten während der Proteinbiosynthese stattfinden. Sie kann transkriptioneller Ebene sowie auf translationaler Ebene stattfinden

Frage anzeigen

Frage

Welche regulatorischen DNA-Sequenzen verstärken die Transkriptionsrate?

Antwort anzeigen

Antwort

Enhancer

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Frage

Wozu dient die Genregulation bei Eukaryoten?

Antwort anzeigen

Antwort

Bei Eukaryoten dient die Genregulation, insbesondere zur Differenzierung von Zellen. Hierbei kann es sich um jegliche Art von Zellen handeln, wie Muskelzellen oder ein Blutkörperchen.

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Frage

Wie können Hormone Einfluss auf die Genexpression haben?

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Antwort

Hormone können Einfluss auf die Genexpression nehmen, indem sie an Rezeptoren binden und somit durch eine Signalkaskade Transkriptionsfaktoren aktivieren. 

Frage anzeigen

Frage

Zu welchem Zeitpunkt findet bei Eukaryoten am häufigsten eine Genregulation statt?

Antwort anzeigen

Antwort

Allgemein regulieren Eukaryoten ihre Gene hauptsächlich auf Ebene der Transkription. Dies bietet energetische Vorteile, da es deutlich vorteilhafter ist, die Proteinsynthese zu Beginn abzubrechen und nicht erst Energie in die Transkription, den Transport und die beginnende Translation zu stecken.

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Frage

Was ist die Epigenetik?

Antwort anzeigen

Antwort

Als Epigenetik wird das Zusammenspiel von Genen und Umwelt bezeichnet. Dabei beschäftigt sich die Epigenetik mit der Frage, wie Gene ausgeprägt werden.

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Frage

Kann man epigenetische Faktoren an der DNA erkennen?

Antwort anzeigen

Antwort

Nein, denn da die Epigenetik das Erbgut nur reguliert, aber nicht verändert, ist sie auf der DNA selbst nicht nachweisbar.

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Frage

Nenne einen anderen Begriff für die Beeinflussung des Erbguts.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Begriff dafür ist die DNA-Modifikation.

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Frage

Was ist der Genotyp?

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Antwort

Der Genotyp ist die Ausstattung an Informationen, die auf der DNA vorliegt. Eineiige Zwillinge beispielsweise besitzen den gleichen Genotyp, also die gleiche genetische Grundausstattung.  

Frage anzeigen

Frage

Was ist der Phänotyp?

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Antwort

Der Phänotyp hingegen ist das äußere Erscheinungsbild. Dabei spielt der Genotyp, aber auch andere Umweltfaktoren eine Rolle. Das Zusammenspiel aus DNA und Umweltfaktoren mündet im Phänotyp. Deswegen sehen eineiige Zwillinge auch nie identisch aus, trotz des gleichen Genotyps. 

Frage anzeigen

Frage

Wofür gibt es Methoden, epigenetisch genregulativ zu wirken?

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Antwort

Die Methoden dienen vor allem der direkten Anpassung der Gene und deren Aktivität an die Umweltbedingungen.

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Frage

Was ist die häufigste Form der epigenetischen Regulation?

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Antwort

Die häufigste Form ist die DNA-Methylierung.

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Frage

Wie geschieht die DNA-Methylierung?

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Antwort

Bei der DNA-Methylierung wird eine Methylgruppe an ein Nukleotid gebunden. 

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Frage

Aus was ist die DNA zusammengesetzt?

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Antwort

Die DNA, also das Erbgut, besteht aus aneinander gereihten Basen (= Nukleotiden).

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Frage

Wofür ist die Methylierung der DNA in Neuronen wichtig?

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Antwort

Durch die Methylierungen wird das Lernen selbst sowie das Gedächtnis allgemein erst möglich. Damit du dich auch weiterhin erinnerst, ist eine aktive Methylierung und Demethylierung der Gene von Neuronen notwendig. 

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Frage

Wie wird die DNA kondensiert?

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Antwort

Die Kondensation gelingt mithilfe von Histonen. Wenn man die Histone selbst ändert, verändert man auch die Aktivität der Gene, die sich in diesem Bereich befinden.

Frage anzeigen

Frage

Welche drei Histon-Modifikationen kennst du?

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Antwort

Es gibt die :

  1. Histon-Acetylierung
  2. Histon-Methylierung
  3. Histon-Phosphorylierung
Frage anzeigen

Frage

Was beschreibt die Histon-Code-Hypothese?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie beschreibt, wie zahlreiche verschiedene Modifikationen zusammenwirken. Laut dieser werden biologische Prozesse durch das Zusammenwirkungen unterschiedlichster Modifikationen beeinflusst. 

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Frage

Was sind Telomere?

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Antwort

Telomere sind die Endstücke der Chromosomen. Mithilfe des Enzyms Telomerase wird der Aufbau dieser Telomere geschützt, sodass nicht allzu viele Informationen verloren gehen. 


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Frage

Wie kommt es zu vermehrtem Telomerabbau?

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Antwort

In Situationen von psychischen oder auch physischen Belastungen kommt es zu einer eingeschränkten Aktivität der Telomerase. Die Telomere werden vermehrt abgebaut. Es folgen daraus beschleunigte Alterungsprozesse

Frage anzeigen

Frage

Nenne einen Umweltfaktor, der sich epigenetisch negativ auf das Erbgut auswirkt.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein negativer Umweltfaktor wäre die Strahlung. Diese kann die Ausprägung der Gene stören.

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