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Genregulation bei Prokaryoten
In einer Zelle können nicht alle Gene ständig aktiv sein. Die Transkriptionsrate der Gene gibt an wi

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Biologie Genregulation bei Prokaryoten In einer Zelle können nicht alle Gene ständig aktiv sein. Die Transkriptionsrate der Gene gibt an wie oft die Gene transkribiert werden. Sind diese inaktiv so ist die Transkriptionsrate dementsprechend gering. Gene sind teilweise inaktiv da die aus ihnen hergestellten Proteine nicht immer benötigt werden. Wären die Gene ständig aktiv so würden die Proteine umsonst hergestellt werden. Dies würde sich merklich auf den Energieverbrauch des Organismus auswirken. Somit wird die Genaktivität (Transkriptionsrate) gesenkt, damit dies nicht passiert. Die Genaktivität kann selbstverständlich auch gesteigert werden. Bei Prokaryoten kann man die Genaktivität anhand des Operon Modells erklären. Das Operon Modell Regulator: Transkribiert eine mRNA die für die Synthese des Repressors verantwortlich ist. Repressor: Setzt am Operator an. Er ist in der Lage die RNA Polymerase zu hemmen und somit die PBS an bestimmten Strukturgenen zu verhindern. Operon: Abschnitt der DNA. DNA-Strang Promotor: Startpunkt für die RNA-Polymerase Operator: An diesen bindet der Repressor Strukturgene: Enthalten Information für Enzyme und Strukturproteine und werden von der RNA- Polymerase abgelesen. 1 Regulator m-RNA Repressor (aktiv) 30.04.2021 RNA -Polymerase Operon Promoter Operator Strukturgene Repressor (inaktiv) Das Operon besteht aus drei Teilen: Dem Promotor (dem Startpunkt der RNA Polymerase), dem Operator und den Strukturgenen. Nahe dem Operon befindet sich das Regulatorgen. Dieses Gen sorgt für die Proteinbiosynthese des Repressors (lat. repressor: Unterdrücker). Regulator, Repressor und Operator sind für das An- und Abschalten der Strukturgene verantwortlich....

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Ist der Regulator nicht aktiv, so läuft die PBS normal ab, ist er jedoch aktiv, so erhält der Repressor ein Signal. Er bindet an den Operator und Verändert die Struktur des Operators und Promotors. Dies hat zur Folge, dass die RNA-Polymerase nicht mehr an jene binden kann. Somit werden die Strukturgene in diesem Bereich nicht abgelesen. Bein Prokaryoten gibt es zwei unterschiedliche Arten der Genregulation: Die Substratinduktion findet nur dann statt wenn bestimmte Enzyme zum Abbau von Substraten benötigt werden. Sind diese Substrate nicht vorhanden, so werden auch die entsprechenden Enzyme nicht benötigt. Folglich werden daher die für diese Enzyme benötigten Strukturgene nicht abgelesen. (Aktivierung des Regulatorgenes, Repressor wird produziert, bindet an Operator, RNA- Polymerase gehemmt [S.Operon Modell S.1]) mRNA R-lacl mRNA Die Substratinduktion: R-lacl Effektor Repressor RNA-Polymerase 0 5' RNA Polymerase X inaktiver Repressor 0 Lac-Operon IscZ Ist nun das Substrat vorhanden werden natürlich die entsprechenden Enzyme zum Abbau derer benötigt. Damit die Strukturgene nun produziert und vom Repressor nicht gehemmt werden, muss der Repressor gehemmt werden. Dazu binden die Substrate (z.B. Laktose) an den Repressor nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Somit kann dieser nicht mehr an den Operator andocken und die RNA-Polymerase blockieren. Diese setzt nun am Promotor an und beginnt damit die Strukturgene abzulesen und um somit die RNA für die benötigten Proteine (Enzyme) zu bilden. lac Y keine RNA-Herstellung Medium + Glucose Is: Z Substrat nicht vorhanden B-Galactosidase Perease Isc A Is: Y Medium + Lactose 2 Transactylase Substrat vorhanden Das Substrat, von welchem dieser Vorgang ausgeht wird als Induktor bezeichnet (lat. Inducere: auslösen, veranlassen) Die Endproduktrepression dient der Kontrolle vom Aufbau bestimmter Stoffe. Das Endprodukt gibt hierfür das Signal zur Aktivität oder Inaktivität des Repressors. Der Repressor ist so lange inaktiv, bis eine bestimmte Stoffkonzentration in der Zelle erreicht ist. Somit läuft die Transkription der Strukturgene in dieser Zeit ungehindert ab. Gen für Repressor außerhalb des Operons R-trpR Quellenangaben: 5' 5° DE>> R-trpR Die Endproduktrepression: D Inaktiver Repressor Effektor RNA -Polymnerace X RNA-Polymerase trp E aktiver Repressor Trp-Operon Ist nun eine bestimmte Stoffkonzentration erreicht, so bindet sich das Endprodukt an den Repressor. Die Folge ist eine Aktivierung eines jenen sowie eine darauffolgende Anlagerung an den Operator. Es kommt nun zu einer Blockierung der PBS in diesem Bereich. Mit der Zeit wird das Endprodukt abgebaut, somit lässt auch die Menge die an das aktive Zentrum des Repressors gebunden hat nach. Ist die Konzentration zu gering, so wird der Repressor erneut inaktiv und die PBS kann in diesem Bereich wieder ungehindert ablaufen. trp D trp E tip c ↓ Enzyme für die Tryptophan-Synthese Tryptophan abwesend trp D trp C trp B Repressor inaktiv keine FNA-Herstellung Tryptophan anwesend trp A Informationen Genregulation: Biologie - simpleclub: https://www.youtube.com/watch?v=luqjY5tpyvQ Grafik 1: https://bio-abi.de/genetik/proteinbiosynthese/genregulation-das-operon-modell/ trp B 4 trp A LO 5 Repressor aktiv Grafik 2+3: Buselmaier W., Haussig J. (2018) Bakteriengenetik. In: Biologie für Mediziner. Springer-Lehrbuch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-56470-7_20 Grafik 4+5: Buselmaier W., Haussig J. (2018) Bakteriengenetik. In: Biologie für Mediziner. Springer-Lehrbuch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-56470-7_20

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So ein schöner Lernzettel 😍😍 super nützlich und hilfreich!

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