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Rna interferenz

Einfach erklärt: Genregulation bei Eukaryoten und Prokaryoten - Arbeitsblatt und Beispiele

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Einfach erklärt: Genregulation bei Eukaryoten und Prokaryoten - Arbeitsblatt und Beispiele

Amélie

@amlie_720196

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Klassenbester Student

Die molekulare Genregulation bei Pro- und Eukaryoten stellt einen fundamentalen Mechanismus der Genexpression dar. Die Steuerung erfolgt auf verschiedenen Ebenen durch komplexe regulatorische Systeme wie das Lac-Operon bei Prokaryoten und chromatinbasierte Kontrolle bei Eukaryoten.

• Das Lac-Operon-Modell demonstriert die substratabhängige Genregulation bei Prokaryoten durch Repressor-Operator-Interaktionen
• Bei Genregulation bei Eukaryoten spielen Chromatinmodifikationen und Transkriptionsfaktoren eine zentrale Rolle
• Die Endproduktrepression wird am Beispiel des Tryptophan-Operons verdeutlicht
• Posttranslationale Modifikationen und alternatives Spleißen ermöglichen zusätzliche Regulationsebenen

22.11.2020

5205

Genregulation bei Prokaryoten
m-RNA des
Repressors
Repressor
Substratinduktion
Bsp: lac - Opesons
Ausgangssituation:
m-RNA des
Repressors
Pr

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Genregulation bei Eukaryoten

Die Genregulation bei Eukaryoten ist komplexer und findet auf mehreren Ebenen statt:

I. Chromatinumstrukturierung

Heterochromatin: dicht gepackt, keine Genexpression möglich
Euchromatin: locker gepackt, Genexpression möglich

Vocabulary: Genregulation bei Eukaryoten TATA-Box ist eine spezifische DNA-Sequenz im Promotorbereich, an die Transkriptionsfaktoren binden.

Regulation durch:

Anheften von Acetylgruppen an Histone (aktivierend)
Anheften von Methylgruppen an Cytosin (hemmend)

II. Regulation der Transkription

Transkriptionsfaktoren binden an die TATA-Box
Enhancer und Silencer beeinflussen die Transkriptionsrate
RNA-Polymerase startet die Transkription

Example: Ein Genregulation bei Eukaryoten Beispiel ist die Aktivierung von Genen durch Steroidhormone, die als Transkriptionsfaktoren fungieren.

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Endprodukthemmung und weitere Regulationsmechanismen

Endprodukthemmung

Am Beispiel des Tryptophan-Operons wird die Endprodukthemmung erklärt:

Ohne Tryptophan: Repressor inaktiv, Strukturgene werden transkribiert
Mit Tryptophan: Repressor aktiv, bindet an Operator, verhindert Transkription

Definition: Endproduktrepression ist ein Mechanismus, bei dem das Endprodukt eines Stoffwechselwegs die weitere Produktion hemmt.

III. RNA-Ebene

Alternatives Spleißen

Highlight: Genregulation bei Eukaryoten alternatives Spleißen ermöglicht die Produktion verschiedener Proteine aus einem Gen.

RNA-Interferenz

miRNA bildet sich
RISC-Proteinkomplex bindet an miRNA
Komplex setzt sich an mRNA und verhindert Translation

IV. Posttranslationale Modifikation

Vocabulary: Posttranslationale Modifikation bezeichnet Veränderungen an Proteinen nach ihrer Synthese.

Beispiele:

Aktivierung/Inaktivierung durch Anheften von Phosphatgruppen oder Zuckermolekülen
Abspalten einzelner Aminosäuren
Proteinabbau durch Proteasomen

Example: Posttranslationale Modifikation Beispiele umfassen die Glykosylierung von Membranproteinen oder die Phosphorylierung von Enzymen zur Aktivitätsregulation.

Diese vielfältigen Mechanismen ermöglichen Eukaryoten eine präzise und flexible Kontrolle ihrer Genexpression und Proteinaktivität.

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RNA-Regulation und Posttranslationale Modifikationen

Die Posttranslationale Modifikation und alternatives Spleißen bieten zusätzliche Regulationsebenen.

Definition: Posttranslationale Modifikation umfasst chemische Veränderungen von Proteinen nach ihrer Synthese.

Example: Phosphorylierung und Glykosylierung sind wichtige Beispiele für posttranslationale Modifikationen.

Highlight: RNA-Interferenz durch miRNA und RISC-Komplexe reguliert die Genexpression auf RNA-Ebene.

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Genregulation bei Prokaryoten

Die Genregulation bei Prokaryoten wird am Beispiel des Lac-Operon-Modells erläutert. Dieses Modell zeigt, wie Bakterien die Produktion von Enzymen zur Lactoseverwertung regulieren.

Definition: Ein Operon ist eine Funktionseinheit aus mehreren Genen, die gemeinsam reguliert werden.

In Abwesenheit von Lactose:

Der aktive Repressor bindet an den Operator.
Die RNA-Polymerase kann die Strukturgene nicht transkribieren.

Highlight: Die Strukturgene für Lactoseverwertung werden nur exprimiert, wenn Lactose vorhanden ist.

Bei Anwesenheit von Lactose:

Lactose bindet an den Repressor und inaktiviert ihn.
Der Repressor löst sich vom Operator.
Die RNA-Polymerase kann nun die Strukturgene transkribieren.
Enzyme zur Lactosespaltung werden produziert.

Example: Lac-Operon IPTG ist ein künstlicher Induktor, der in Laborexperimenten verwendet wird, um das Lac-Operon zu aktivieren.

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Genregulation bei Eukaryoten

Die Genregulation bei Eukaryoten ist komplexer und findet auf mehreren Ebenen statt:

I. Chromatinumstrukturierung

Heterochromatin: dicht gepackt, keine Genexpression möglich
Euchromatin: locker gepackt, Genexpression möglich

Vocabulary: Genregulation bei Eukaryoten TATA-Box ist eine spezifische DNA-Sequenz im Promotorbereich, an die Transkriptionsfaktoren binden.

Regulation durch:

Anheften von Acetylgruppen an Histone (aktivierend)
Anheften von Methylgruppen an Cytosin (hemmend)

II. Regulation der Transkription

Transkriptionsfaktoren binden an die TATA-Box
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Endprodukthemmung und weitere Regulationsmechanismen

Endprodukthemmung

Am Beispiel des Tryptophan-Operons wird die Endprodukthemmung erklärt:

Ohne Tryptophan: Repressor inaktiv, Strukturgene werden transkribiert
Mit Tryptophan: Repressor aktiv, bindet an Operator, verhindert Transkription

Definition: Endproduktrepression ist ein Mechanismus, bei dem das Endprodukt eines Stoffwechselwegs die weitere Produktion hemmt.