Genregulation bei Prokaryoten: Das Operon-Modell

Das Operon-Modell erklärt die Genregulation bei Prokaryoten und besteht aus mehreren wichtigen Elementen. Das Regulatorgen codiert für den Repressor, ein Protein mit spezifischen Bindestellen für den Operator und Induktor. Der Operator ist die Bindestelle für den Repressor und kontrolliert den Zugang der RNA-Polymerase zur Transkription. Die Strukturgene sind die eigentlichen Gene, die für bestimmte Proteine codieren.

Vocabulary: Der Repressor ist ein Protein, das spezifisch an den Operator binden und die Transkription hemmen kann.

Es gibt zwei Hauptmechanismen der Genregulation bei Prokaryoten: die Substratinduktion und die Endproduktrepression.

Substratinduktion

Die Substratinduktion kontrolliert den Abbau von Stoffen. Am Beispiel des Lac-Operon-Modells wird dieser Prozess veranschaulicht:

• Wenn keine Lactose vorhanden ist, bindet der aktive Repressor an den Operator und verhindert die Transkription. Dadurch werden keine Enzyme zum Lactose-Abbau produziert.
• Ist Lactose vorhanden, bindet es als Inhibitor an den Repressor. Der inaktivierte Repressor kann nicht mehr an den Operator binden, wodurch die Transkription stattfinden kann und Lactase produziert wird.

Example: Bei der Substratinduktion im Lac-Operon führt die Anwesenheit von Lactose zur Produktion von Lactase, dem Enzym zum Lactose-Abbau.

Endproduktrepression

Die Endproduktrepression steuert den Aufbau von Stoffen, wie am Beispiel der Tryptophan-Biosynthese gezeigt wird:

• Bei Tryptophan-Mangel ist der Repressor inaktiv, und die Transkription der Gene für die Tryptophan-Biosynthese findet statt.
• Ist genügend Tryptophan vorhanden, bindet es an den Repressor. Der aktivierte Repressor bindet dann an den Operator und verhindert eine Überproduktion von Tryptophan.

Highlight: Die Endproduktrepression verhindert die Überproduktion von Stoffen, indem das Endprodukt selbst die weitere Synthese hemmt.

Durch diese Mechanismen können Prokaryoten ihre Genexpression effizient an die Umgebungsbedingungen anpassen und Ressourcen sparen.