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Genregulation

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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Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten ist ein komplexer Prozess, der die Genexpression steuert. Genregulation bei Prokaryoten erfolgt hauptsächlich auf Transkriptionsebene, während Genregulation bei Eukaryoten auf mehreren Ebenen stattfindet. Wichtige Konzepte sind:

Lac-Operon-Modell für Prokaryoten
Chromatinstruktur und Transkriptionsfaktoren bei Eukaryoten
Alternatives Spleißen und RNA-Interferenz
Posttranslationale Modifikationen

Diese Mechanismen ermöglichen eine präzise Kontrolle der Genexpression und Proteinaktivität.

22.11.2020

4957

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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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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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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Chromatinstruktur und Transkriptionsfaktoren bei Eukaryoten
Alternatives Spleißen und RNA-Interferenz
Posttranslationale Modifikationen

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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.

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.

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.