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Genregulation bei Prokaryoten

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Genregulation bei Prokaryoten

Die Genregulation ist für das Bestehen von Bakterien und Archaeen in ihrer Umwelt überlebenswichtig. Sie ermöglicht es Prokaryoten, auf Veränderungen innerhalb ihres Lebensraumes zu reagieren, indem die Proteinbiosynthese gesteuert wird.

Die Genregulation kann also als ein ablaufendes Effizienzprogramm der Zelle verstanden werden, das die Über- oder Unterproduktion benötigter Proteine verhindert.

Genregulation und Prokaryoten Definition

Nachdem Du bereits einen kurzen Einblick erhalten hast, warum die Genregulation abläuft, lernst Du nun entscheidende Definitionen kennen.

Unter dem Begriff der Genregulation versteht man die Steuerung der Genaktivität. Das bedeutet, dass die Häufigkeit, mit der Gene abgelesen (transkribiert) werden, erhöht oder verringert werden kann.

Prokaryoten sind Organismen. Einen groben Überblick über den Aufbau von Prokaryoten findest Du in Abbildung 1.

Prokaryoten sind Lebewesen, die keinen echten Zellkern besitzen. Es handelt sich dabei um Mikroorganismen wie Bakterien und Archaeen. Ihre Erbinformation liegt frei im Cytoplasma vor.

Genregulation bei Prokaryoten Definition Prokaryot StudySmarterAbbildung 1: Vereinfachte Darstellung des Aufbaus eines Prokaryoten. Das Cytoplasma ist in blauer Farbe dargestellt.

Transkription bei Prokaryoten

Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinbiosynthese. Die DNA wird darin durch eine RNA-Polymerase in RNA übersetzt.

Anschließend wird die RNA an den Ribosomen in eine Aminosäuresequenz umgewandelt (Translation), aus der wiederum Proteine gefaltet werden. Die Transkription der Prokaryoten kann wie die der Eukaryoten in drei Schritte eingeteilt werden:

  1. Initiation
  2. Elongation
  3. Termination

Die RNA-Polymerase ist dabei das Schlüsselenzym. Sie besteht aus zwei Teilen: dem Core-Polymerase-Proteinkomplex und einem Sigma-Faktor. Zellen besitzen viele verschiedene Sigma-Faktoren, die je nach Umweltbedingung vor der Transkription ausgewählt werden. Das bedeutet, dass der Sigma-Faktor bestimmt, an welche Bereiche der DNA die RNA-Polymerase bindet.

Die Zelle registriert einen starken Anstieg der Umgebungstemperatur. Nun werden Sigma-Faktoren bevorzugt, die an DNA-Regionen binden, deren Strukturgene für Hitzeschutz-Proteine codieren.

Codieren bedeutet, dass ein Basentriplett der RNA für eine bestimmte Aminosäure steht (z.B. AAG für die Aminosäure Lysin). Das Triplett signalisiert also das Anhängen einer bestimmten Aminosäure an die Aminosäurenkette an den Ribosomen. Anhand der Codesonne kannst Du überprüfen, welche Basentripletts für welche Aminosäuren codieren.

Der vorbereitende Schritt der Transkription ist die Initiation. Hier bindet die RNA-Polymerase an die Promotorregion der DNA.

Eine Promotorregion (Promotor) ist eine Region auf der DNA, die durch eine bestimmte Basensequenz den Startpunkt für die Transkription markiert.

Während der Elongation liest die RNA-Polymerase die DNA-Nukleotidsequenz des Leitstrangs in 5'-Richtung ab und überschreibt sie in eine komplementäre RNA-Nukleotidsequenz.

Die Termination tritt ein, sobald die Polymerase die Terminationssequenz auf der DNA erreicht. Daraufhin werden die RNA-Polymerase sowie die transkribierte RNA freigesetzt.

Zusammengefasst ist die Initiation die Vorbereitung, die Elongation die eigentliche Überschreibung der DNA-Basensequenz in eine komplementäre RNA-Sequenz und die Termination der Abschluss der Transkription.

In Abbildung 2 ist die Transkription visuell erläutert. Allerdings stellt sich hier die RNA-Polymerase in vereinfachter Form ohne Sigma-Faktor dar.

Mechanismen der Genregulation bei Prokaryoten

Generell haben Prokaryoten verschiedene Möglichkeiten, die Genregulation zu gestalten. In diesem Artikel liegt der Fokus auf der Transkriptionsebene.

Prokaryoten besitzen zwei Komponenten, über die sie die Transkription kontrollieren können. Dazu gehören regulatorische Sequenzen auf der DNA und regulatorische Proteine.

Zu den regulatorischen Sequenzen (Operatoren) zählen Stellen auf der DNA, an denen regulatorische Proteine vorübergehend binden können. Sie liegen meistens innerhalb oder in der Nähe von Promotorregionen.

Regulatorische Proteine unterteilen sich in Repressoren (Repressorproteine) und Aktivatoren (Aktivatorproteine). Binden Repressorproteine an eine regulatorische Sequenz, verringert sich die Expressionsrate der nachgeschalteten Gene. Eine Bindung von Aktivatorproteinen erhöht sie.

Zusätzliche Mechanismen der Genregulation

Zu den weiteren Möglichkeiten der Genregulation in Prokaryoten zählen die:

  • Veränderung der Nukleotidsequenz
  • Kontrolle der Translation
  • Lebensdauer der mRNA
  • posttranslationale Modifikation
  • Einwirkung von Umweltparametern
  • Die Veränderung der Nukleotidsequenz kann dazu führen, dass bestimmte Gene nicht mehr abgelesen werden können. Diese Form der Genregulation nutzen z. B. Krankheitserreger, um die Synthese spezifischer Oberflächenproteine zu unterbinden, die sie an das Immunsystem des Wirtes verraten würden.
  • Die Kontrolle der Translation ist in Prokaryoten aufgrund der geringen zeitlichen Abfolge von Transkription und Translation ein eher untergeordneter Regulationsmechanismus.
  • Die Lebensdauer der mRNA kann die gebildete Menge eines Proteins beeinflussen.
  • Die posttranslationale Modifikation steuert die Aktivität eines Proteins.
  • Prokaryoten können durch das Zweikomponentensystem äußere Umweltparameter wie Temperatur- oder pH-Wert-Änderungen wahrnehmen. Das System besteht aus einer Sensorkinase und einem Antwortregulator. Die Sensorkinase ist ein Enzym, das die Zellmembran durchspannt. Der Antwortregulator wiederum ist ein Protein, das an regulatorische Sequenzen auf der DNA binden kann. Bei Veränderungen der Umweltparameter kommt es zu Konformitätsänderungen der Sensorkinase. Sie aktiviert den Antwortregulator, der die Genexpression initiiert oder hemmt.

Genregulation bei Prokaryoten: Das Operon-Modell

Das Operon-Modell ist eine funktionelle Einheit der DNA der Prokaryoten. Es ist immer nach dem gleichen Schema aufgebaut und besteht grundsätzlich aus drei Teilen:

  • Promotor
  • Operator
  • Strukturgene

Der Promotor ist die Bindungsstelle für die RNA-Polymerase, der Operator die regulatorische Sequenz auf der DNA. Hinter dem Promotor und dem Operator liegen die Strukturgene. Sie bilden den Abschnitt, der für Proteine codiert. Der Regulator ist eine DNA-Sequenz, die vor dem Promotor auf der DNA liegt und für regulatorische Proteine codiert.

In Abbildung 3 ist die Transkription ohne Regulation, ihre Inhibierung durch ein Repressorprotein sowie die Aktivierung anhand eines Aktivatorproteins dargestellt.

Genregulation bei Prokaryoten Operon-Modell StudySmarterAbbildung 3: Schematische Darstellung des Operon-Modells.

Die Genregulation in Prokaryoten kann in zwei Modelle eingeteilt werden: die Substratinduktion und die Endproduktrepression.

Die Substratinduktion bei der Genregulation

Die Substratinduktion beschreibt einen in sich geschlossenen Regulationskreislauf, in dem ein bestimmter Stoff (Substrat) ein Repressorprotein deaktiviert. Dabei handelt es sich um exakt jenes, das die Transkription der Strukturgene blockiert, die für die Proteine zum Abbau des Substrats codieren.

Ist der Repressor erst einmal deaktiviert, können die Strukturgene abgelesen und die entsprechenden Proteine gebildet werden. Der gesamte Sachverhalt lässt sich am lac-Operon darstellen.

Das lac-Operon im Rahmen der Genregulation bei Prokaryoten

Das lac-Operon (Lactose-Operon) wird für den Abbau von Lactose in Escherichia coli-Bakterien benötigt.

Lactose ist ein energiereiches Kohlenhydrat (Zweifachzucker), allgemein bekannt als Milchzucker. Durch den Abbau von Lactose gewinnen Mikroorganismen wie E. coli Energie.

Das lac-Operon enthält alle Gene, deren Genprodukte (Proteine) den Abbau und den Transport von Lactose innerhalb der Zelle ermöglichen. In der unten stehenden Tabelle findest Du eine Übersicht seiner Gene, seiner Genprodukte sowie die Funktion der Proteine.

GenProteinFunktion
lacZß-GalactosidaseSpaltung von Lactose in Glucose und Galactose
lacYGalactosid-PermeaseTransport von Lactose
lacAGalactosid-Transacetylasenicht bekannt
lacI (Regulator)RepressorproteinRegulation der Transkription von lacZ, lacY, lacA

Im lac-Operon ist Lactose das Substrat. Ist davon nichts vorhanden, wird die Expression der lac-Strukturgene verhindert, da ein aktiver Repressor am Operator bindet. Sobald sich das Kohlenhydrat jedoch in der Zelle befindet, blockiert es den Repressor, sodass dieser nicht mehr an den Operator binden kann. Das führt zu einer uneingeschränkten Transkription der Strukturgene.

Die Bindung von Lactose an das Repressorprotein ist reversibel. Dabei verhalten sich die beiden Einheiten wie ein Schlüssel zu seinem dazugehörigen Schloss. In der Biologie spricht man deshalb von einem Schlüssel-Schloss-Prinzip.

Die mRNA wird an den Ribosomen zu einer Aminosäuresequenz umgewandelt und im Anschluss in das entsprechende Protein gefaltet. Die gebildeten Proteine bauen nun Lactose ab, wodurch deren Konzentration in der Zelle sinkt.

Die Transkription der lac-Strukturgene wird so lange fortgesetzt, bis die Lactose-Konzentration so niedrig geworden ist, dass ein freier Repressor wieder an den Operator bindet und die Transkription verhindert. Eine Übersicht über die Funktionsweise des lac-Operons findest Du in Abbildung 4.

Genregulation bei Prokaryoten lac-Operon StudySmarterAbbildung 4: Schematische Darstellung des lac-Operons in E. coli Bakterien.

Die Endproduktrepression

Die Endproduktrepression ist sozusagen das Gegenstück zur Substratinduktion. Sie basiert auf einem anfangs inaktiven Repressorprotein, das erst durch die Anwesenheit des Genproduktes (Endprodukt) aktiviert wird.

Das Endprodukt verhindert seine eigene Produktion.

Im Gegensatz zur Substratinduktion werden die Strukturgene hier dauerhaft abgelesen, wodurch die Endproduktkonzentration in der Zelle stetig steigt. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Endprodukt und Repressorprotein aufeinandertreffen und per Schlüssel-Schloss-Prinzip einen aktiven Repressorkomplex bilden. Dieser bindet an den Operator und stoppt damit die Transkription der Strukturgene.

Das trp-Operon im Rahmen der Genregulation bei Prokaryoten

Das trp-Operon (Tryptophan) ist ein Operon, das die intrazelluläre Herstellung der Aminosäure Tryptophan reguliert.

Ist wenig Tryptophan in der Zelle vorhanden, muss dessen Konzentration durch eine erhöhte Synthese angehoben werden. Gleichzeitig gilt es bei einer hohen Tryptophan-Konzentration, eine stetige Überproduktion zu vermeiden. So wird Energie in andere Bereiche des Zellstoffwechsels investiert.

Der Zellstoffwechsel umfasst alle biochemischen Reaktionen, die in der Zelle ablaufen. Dabei werden ständig Stoffe aufgebaut, umgewandelt, abgebaut, sowie in die Zelle hinein- und aus ihr hinaustransportiert.

Im trp-Operon werden durch die Regulatorsequenz auf der DNA inaktive Repressorproteine synthetisiert, die nicht an den Operator des trp-Operons binden können. Die RNA-Polymerase kann sich nun an die Promotorregion anlagern und die Strukturgene hinter dem Operator in mRNA überschreiben.

Jedes der Strukturgene codiert dabei für eine Untereinheit eines Enzymkomplexes, der verschiedene Reaktionen des Synthesewegs von Chorismat zu Tryptophan katalysiert.

Je mehr Tryptophan gebildet wird, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass entsprechende Moleküle auf inaktive Repressormoleküle stoßen. Mit Tryptophan als passendem Substrat ändert das Repressorprotein seine Konformation (Form) und wechselt in den aktiven Status. Als aktiver Repressor lagert es jetzt an den Operator an und unterbindet das Ablesen der Strukturgene durch die RNA-Polymerase.

In der Folge stoppt die Produktion von Tryptophan in der Zelle, da bereits entstandene Proteinkomplexe zur Bildung des Stoffes eine limitierte Lebensdauer haben.

In Abbildung 5 findest Du eine schematisch vereinfachte Darstellung des trp-Operons in Prokaryoten.

Genregulation bei Prokaryoten trp-Operon StudySmarterAbbildung 5: Schematische Darstellung des trp-Operons.

Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten: Vergleich

Prokaryoten und Eukaryoten besitzen grundsätzlich dieselben Mechanismen zur Regulation der Genexpression. Der größte Unterschied liegt wieder auf Transkriptionsebene.

Bei Prokaryoten geschieht die Regulation hauptsächlich durch Operons. Im Gegensatz dazu findet die Regulation der Genexpression in Eukaryoten vor allem durch Transkriptionsfaktoren statt.

Transkriptionsfaktoren sind Proteine, die für den Start der Transkription verantwortlich sind. Durch ihre Bindung an eine Promotorregion kann zusätzlich eine RNA-Polymerase anlagern und mit dem Prozess beginnen. In der Regel müssen viele Transkriptionsfaktoren zusammen einen Transkriptionskomplex bilden, damit die RNA-Polymerase an der Promotorregion binden kann.

Transkriptionsfaktoren haben einen Einfluss darauf, wie häufig ein Gen abgelesen wird. Dadurch steuern sie die Konzentration des entstehenden Proteins.

In der unten stehenden Tabelle erhältst Du einen groben Überblick über die Gemeinsamkeiten und Unterschiede in der Genregulation von Prokaryoten und Eukaryoten.

EbeneProkaryotenEukaryoten
TranskriptionOperonsTranskriptionsfaktoren
RNA-Prozessierung-Spleißen von Introns
mRNALebensdauerTransport und Lebensdauer
TranslationAttenuationInitiationsfaktoren und Regulation der Termination
PosttranslationalPhosphorylierung, Lipidisisierung, Glykolysierung von ProteinenPhosphorylierung, Lipidisisierung, Glykolysierung von Proteinen

Genregulation bei Prokaryoten Das Wichtigste

  • Genregulation bei Prokaryoten geschieht durch das Operon-Modell auf der Transkriptionsebene. Durch die Genregulation können Prokaryoten eine Über- oder Unterproduktion an Proteinen vermeiden und auf Umweltveränderungen reagieren.
  • Ein Operon ist eine funktionelle Einheit auf der DNA und besteht immer aus Promotor, Operator und Strukturgenen.
  • Die Substratinduktion im lac-Operon ist ein Regulierungsmechanismus, wobei Lactose (Substrat) die Bildung von Proteinen für seinen Abbau ermöglicht. Ist keine Lactose vorhanden, werden die Proteine nicht gebildet.
  • Die Endproduktrepression im trp-Operon führt zu der uneingeschränkten Bildung von Tryptophan (Endprodukt), das seine eigene Synthese ab einer bestimmten Anreicherung blockiert.
  • Prokaryoten regulieren ihre Genexpression über Operons auf der DNA, während Eukaryoten die Genregulation über Transkriptionsfaktoren betreiben.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Genregulation bei Prokaryoten

In Prokaryoten findet die Genregulation statt, um ein Über-oder Unterangebot an benötigten Proteinen in der Zelle zu vermeiden. 

Während der Genregulation laufen in der Zelle Mechanismen ab, mit der die Häufigkeit beeinflusst werden kann, mit der Gene abgelesen werden. Dadurch kann die Zelle die Bildung von Proteinen zur Steuerung biochemischer Reaktionen beeinflussen. 

Die Genregulation findet in Prokaryoten im Zytoplasma statt. Regulatorische Proteine binden in einem Operon direkt an der DNA und beeinflussen die Häufigkeit mit der die Gene abgelesen werden können (Transkription). 

Die Genregulation im lac-Operon geschieht durch Substratinduktion. Bei der Substratinduktion führt die Anwesenheit eines Stoffes wie z.B. Lactose (Substrat) zu der Inaktivierung eines Proteins (Repressor). Ein Repressor verhindert durch seine Bindung an die DNA die Bildung von Lactose abbauenden Proteinen. Der inaktive Repressor kann nicht mehr an die DNA binden und es werden Proteine zum Abbau von Lactose gebildet. 

Finales Genregulation bei Prokaryoten Quiz

Frage

Was versteht man unter dem Begriff Transkription?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Transkription ist ein Vorgang, in dem eine RNA-Polymerase die Basensequenz eines DNA-Einzelstranges in eine komplementäre mRNA-Sequenz überschreibt. 

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Frage

Welches Merkmal ist ausschlaggebend bei der Unterscheidung zwischen Eukaryot und Prokaryot?

Antwort anzeigen

Antwort

Flagellums

Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter der Proteinbiosynthese?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Unter dem Begriff der Proteinbiosynthese wird der Aufbau von Proteinen aus der Gen-Sequenz auf der DNA bezeichnet. 
  • Die Proteinbiosynthese folgt dem Schema DNA, RNA, Protein. 
  • Transkription der DNA in mRNA.
  • Translation der mRNA-Triplettsequenz in eine Aminosäurefrequenz an den Ribosomen.
  • Während und nach der Synthese wird aus der Aminosäuresequenz ein Protein gefaltet.  


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Frage

Warum müssen Prokaryoten Genregulation durchführen?

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Antwort

  • Um auf wechselnde Umweltbedingungen zu reagieren. 
    • nimmt z.B. die Umgebungstemperatur zu, werden vermehrt Hitze-Schutz-Proteine gebildet
  • Um eine energetisch nachteilige Über- oder Unterproduktion an Proteinen zu vermeiden.
    • Warum etwas produzieren, was gar nicht braucht wird, wenn es die Möglichkeit gibt etwas zu produzieren das benötigt wird?
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Frage

Wodurch können Prokaryoten Veränderungen in ihrer Umwelt erfassen?

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Antwort

  • Über ein Zweikomponentensystem von Proteinen. 
  • Ein Protein, das die gesamte Zellmembran durchspannt (Sensorkinase) und einen Antwortregulator. 
  • Ändern sich Umweltparameter kommt es zu einer Konformitätsänderung der Sensorkinase. die den Antwortregulator aktiviert. 
  • Der Antwortregulator bindet an regulatorische Sequenzen der DNA und aktiviert oder deaktiviert die Transkription von entsprechenden Strukturgenen. 
Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter der Genregulation in Prokaryoten?

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Antwort

  • Die Genregulation umfasst verschiedene Mechanismen, mit deren Hilfe die Häufigkeit beeinflusst werden kann, mit der Genregionen auf der DNA abgelesen werden können.
  • Dazu gehören die 
    • Regulation der Transkription
    • Regulation der Translation
    • Veränderung von Nucleotidsequenzen
    • posttranslationale Modifikation (Steuerung der Proteinaktivität)
    • Einwirkung von Umweltparametern
    • Lebensdauer der mRNA
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Frage

Was ist ein Prokaryot?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Prokaryoten sind Organismen, die keinen echten Zellkern besitzen.
  • Es handelt sich damit um Mikroorganismen wie Bakterien und Archaeen. 
Frage anzeigen

Frage

Was ist eine Promotorregion (Promotor)

Antwort anzeigen

Antwort

  • Ein Promotor ist eine spezifische Bindungsstelle der RNA-Polymerase an der DNA. 
Frage anzeigen

Frage

Welche Mechanismen der Genregulation bei Prokaryoten gibt es zusätzlich zu der Regulation der Transkription?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Veränderung der Nucleotidsequenz 
  • Kontrolle der Translation 
  • Lebensdauer der mRNA
  • posttranslationale Modifikation
  • Einwirkung von Umweltparametern
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Frage

Was sind Repressoren?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Repressoren (Repressorproteine) sind Proteine.  
  • Repressoren binden an eine regulatorische Sequenz der DNA (Operator). 
  • Die Bindung an einen Operator verhindert die Transkription nachgeschalteter Strukturgene. 
Frage anzeigen

Frage

Was sind Aktivatoren?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Aktivatoren (Aktivatorproteine) sind Proteine.
  • Aktivatoren binden an regulatorische Sequenzen der DNA (Operatoren).
  • Die Bindung an einen Operator führt zur Transkription der zugehörigen Strukturgene. 
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Frage

Aus welchen Bestandteilen besteht ein Operon?

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Antwort

  • Promotor (Bindungsstelle RNA-Polymerase)
  • Operator (Bindungsstelle für regulatorische Proteine)
  • Strukturgene
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Frage

Was ist ein Operon?

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Antwort

  • Ein Operon ist eine funktionelle Einheit der DNA von Prokaryoten. 
  • Es besteht aus Promotor, Operator und Strukturgenen. 
  • Durch ein Operon können Prokaryoten die Häufigkeit regulieren, mit der bestimmte Strukturgene abgelesen werden. 
    • Es dient somit der Kontrolle der Proteinbildung in prokaryotischen Zellen.
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Frage

Was sind Strukturgene?

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Antwort

  • Strukturgene bezeichnen den Teil eines Operons, der die Information zur Bildung von Proteinen enthält.
  • Aus den Strukturgenen wird mRNA transkribiert, die an den Ribosomen in eine Aminosäuresequenz translatiert. 
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Frage

Was ist ein Regulator?

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Antwort

  • Ein Regulator ist eine Basensequenz auf der DNA.
  • Sie codiert für ein regulatorisches Protein (Repressor oder Aktivator)
  • Das regulatorische Protein kann auf ein Operon einwirken, indem es an einen Operator bindet. 
Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter der Substratinduktion?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Die Anwesenheit eines Stoffes (Substrat) führt zu der Bildung von Proteinen für seinen Abbau. 
  • Bsp. lac-Operon
Frage anzeigen

Frage

Was versteht man unter der Endproduktrepression?

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Antwort

  • Die Produktion eines Stoffes (Endprodukt) erschwert seine Neubildung. 
  • Bsp. trp-Operon
Frage anzeigen

Frage

Welche Art der Genregulation liegt im lac-Operon vor?

Antwort anzeigen

Antwort

Substratinduktion

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Frage

In welchen Organismen findet man die Endproduktrepression?

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Antwort

Die Endproduktrepression lässt sich in Prokaryoten finden.

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Frage

Was ist das Gegenteil der Endproduktrepression?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Gegenteil ist die Substratinduktion.

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Frage

Was ist die Hauptfunktion der Endproduktrepression?

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Antwort

Die Endproduktrepression sorgt dafür, dass bei Produktüberschuss nicht noch weiteres Produkt gebildet wird. Dies spart dem Organismus, hier dem Prokaryoten, Energie und Ressourcen. 

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Frage

Unter welcher Überschrift lassen sich Substratinduktion und Endproduktrepression zusammenfassen?

Antwort anzeigen

Antwort

Sie gelten beide als Arten der Genregulation bei Prokaryoten.

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Frage

Was sind Prokaryoten?

Antwort anzeigen

Antwort

Prokaryoten sind einzellige Mikroorganismen ohne Zellkern. Sie sind kleine Mikroorganismen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen.

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Frage

Was bedeutet Genexpression?

Antwort anzeigen

Antwort

Als Genexpression bezeichnet man den Vorgang, bei dem ein Gen abgelesen wird und über mehrere Schritte dadurch ein Protein synthetisiert wird. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Wissenschaftler haben das Operon-Modell entwickelt?

Antwort anzeigen

Antwort

Die Wissenschaftler Jacob und Monod haben das Modell entwickelt.

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Frage

Aus welchen vier Strukturen ist das Operon aufgebaut?

Antwort anzeigen

Antwort

Es ist aus dem Promotor, dem Operator, den Strukturgenen und den Regulatorgenen aufgebaut.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aufgabe hat der Operator im Operon-Modell?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Operator stellt die Bindungsstelle für den Repressor dar. Dabei liegt der Operator innerhalb des Operons.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aufgabe hat der Promotor im Operon-Modell?


Antwort anzeigen

Antwort

Der Promotor ist die Bindungsstelle für die RNA-Polymerase. Der Promotor stellt damit den Startpunkt für die Transkription dar. Diese wird bei der Genregulation beeinflusst.

Frage anzeigen

Frage

Welche Aufgabe haben die Strukturgene im Operon-Modell?


Antwort anzeigen

Antwort

Als Strukturgene werden Gene bezeichnet, die nach dem Promotor und Operator folgen. Sie sind die Gene, die einer Genregulation unterzogen werden sollen. Dabei kann die Anzahl der regulierten Gene variieren. Sie codieren für bestimmte Enzyme. Die Enzyme sind Stoffe, die jeweils spezielle Reaktionen des Stoffwechsels ablaufen lassen. Dabei beschleunigen sie die Bildung verschiedener Produkte. Dadurch kann in der Genregulation indirekt eingegriffen werden.

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Frage

Welche Aufgabe haben die Regulatorgene im Operon-Modell?

Antwort anzeigen

Antwort

Regulatorgene sind die Art von Genen, die für den Repressor codieren. Sie spielen eine wichtige Rolle beim Mechanismus der Endproduktrepression. Die Regulatorgene befinden sich nicht innerhalb des Operons, sondern liegen oftmals schon weit davor. Trotzdem sind sie essentiell für den Prozess der Genregulation.

Frage anzeigen

Frage

Woran bindet das Endprodukt am Repressor?

Antwort anzeigen

Antwort

Das Endprodukt bindet am allosterischen Zentrum des Repressors.

Frage anzeigen

Frage

Mit welchem Abschnitt bindet der Repressor am Operator?

Antwort anzeigen

Antwort

Der Repressor bindet mit seinem aktiven Zentrum am Operator.

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine reversible Bindung?

Antwort anzeigen

Antwort

Eine reversible Bindung ist eine Form der Bindung, welche sich wieder aufheben lässt. Dadurch können Prozesse an- und abgeschaltet werden.

Frage anzeigen

Frage

Nenne ein Beispiel für die Endproduktrepression.

Antwort anzeigen

Antwort

Ein Beispiel ist das Tryptophan-Operon, welches durch die Endproduktrepression reguliert wird.

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