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

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Amélie

22.11.2020

Biologie

Genetik: Genregulation

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

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

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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 aktivierendaktivierend
  • Anheften von Methylgruppen an Cytosin hemmendhemmend

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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Biologie

5.267

22. Nov. 2020

4 Seiten

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

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Amélie

@amlie_720196

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-Modelldemonstriert die substratabhängige... Mehr anzeigen

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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 aktivierendaktivierend
  • Anheften von Methylgruppen an Cytosin hemmendhemmend

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.

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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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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

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Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

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Jana V

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Lena M

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Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

Android user

Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Julia S

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