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Das Operon Modell
15.4.2021
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Genregulation Das • Darmbakterium E. Coli ist auf organische Substanzen, wie zum Beispiel Glukose und Laktose angewiesen Laktose ist ein Doppelzucker aus Glukose und Galacose co Beim Anbieten bei der Zucker nacheinander gibt es beim Wechsel von Glukose zu Laktose eine Wachstumsverzögerung Operon Modell • bei genaueren Untersuchungen des Phänomens (Monat) stellte man fest, dass Enzyme für den Glukoseabbau bereits zu Beginn in der Zelle waren, die für den Laktoseabbau jedoch erst nach Zugabe der Laktose hergestellt wurden Vorgang: Induktion Beim Laktoseabbau wirken bei ihr E.coli drei Enzyme zusammen, die hintereinander auf dem Chromosom codiert sind: Das lac-Y-Gen codiert Laktose-Permease, das Laktose durch die Bakterienmembran in die Zelle transportiert Das lac-2-Gen codiert B-Galactosidase, die Laktose in Glukose und Galactose spaltet Substratinduktion: beginnt mit einem Regulatorgen, das transkribiert wird 2 als Translationsprodukt entsteht ein Repressorprotein, in seiner aktiven Form entsteht 33 räumlich entfernt befinden sich drei aufeinanderfolgende Gene für die Lactose (bsp.) abbauenden Enzyme (lac-Gene) ihnen ist ein Promotor vorgeschaltet-Anlagerungsstelle für RNA-Polymerase 4 zwischen Promotor und den lac-Genen befindet sich ein weiterer DNA-Abschnitt, der Operator 20 im aktiven Zustand lagert sich das Repressorprotein an diese Operatorregion an 5 das angelagerte Repressorprotein verhindert dass RNA-Polymerase die lac-Gene transkribiert die abbauenden Enzyme werden nicht hergestellt Das lac-A-Gen codiert B-Galactosid-Transacetylase; nicht direkt am Laktoseabbau beteiligt, aber für Entgiftungsreaktionen wichtig •Die lac-Gene Werden gemeinsam in eine durchgängige mRNA transkribiert Diese Transkriptionseinheit wird von...
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Alternativer Bildtext:
E. coli in die drei Enzym-Polypeptide translatiert Lac-Gene werden allgemein als Strukturgene bezeichnet, weil sie für ein Polypeptid codieren 6 wenn sich Lactose in der Zelle befindet, verbindet sich diese mit dem Repressorprotein erfährt Veränderung der Raumstruktur und wird somit inaktiv 8 Repressor kann nichtmehr an Operator binden ⒸRNA-Polymerase transkribiert die lac-Strukturgene entsprechende Enzyme werden translatiert Lactose wird abgebaut Regulator- gen. Wenn die Lactose Konzentration wieder sinkt, spaltet diese wieder vom Repressorprotein ab und der aktive Repressor verhindert Transkription von lac-Strukturgenen Enzyme zum Abbau von Lactose werden nur gebildet, wenn auch Lactose vorhanden ist Kontrollregion der Lactose abbauenden Enzyme besteht also aus den DNA-Abschnitten Promotor und Operator diese Einheit wird zusammen mit den Strukturgenen als Operon bezeichnet A (3 Promotor Transkription RA Translation Lactose ...MRNA Repressor (aktiv) Bakterienanzahl Enzyme des Lactose-Abbous Zugabe von Lactose. Zugabe von Glucose Polymerase ---- mRNA inaktiver Repressor ·lac-Operon. :-Operator 2 keine Enzymsynthese mRNA... Strukturgene Y Abbau (11) A RNA- Polymerase A B-Galac- Perme- Trans- tosidase ase acety lase Abbauprodukte Tryptophan ist eine lebenswichtige Aminosäure CD werden von Bakterien selbst hergestellt Tryptophansynthese benötigt fünf Enzyme, die durch Strukturgene codiert werden es wird außerdem Repressorprotein produziert Endproduktrepression : durch Translation wird inaktiver Repressor expremiert kann sich nicht an Operator anlagern 3 RNA-Polymerase transkribiert Strukturgene 4 die Strukturgene synthetisieren die Aminosäure aus Vorstufen 55 wenn ein Überangebot der Aminosäure besteht, verbindet sie sich mit dem inaktiven Repressor wird durch Strukturänderung aktiviert bindet an Operator-Region 8 verhindert Expression der Strukturgene - keine Aminosäure-synthetisierenden Enzyme mehr keine Produktion von Aminosäure wenn genug von der Aminosäure vorhanden ist, wird sie nichtmehr produziert DNA Regulator- Gen---- Transkription Translation A trp-Operon Promotor Operator - mRNA Strukturgene CBA ... mRNA. -Enzyme 11 (4) B inaktiver *--Repressor Vorstufe Tryptophan Repressor Tryptophan Operon bei Escherichia coli. Ainduziert B: blockiert --.mRNA RNA-Polymerase Tryptophan EDC B A keine Enzymsynthese -aktiver Repressor