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Operon-Modelle
10.1.2021
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Regulatorgen Repressor (kann direkt altiv oder inalativ sein) DNA mRNA Trans- kription mn Translation Regulatorgen Promotor Operator Strukturgene lacz lacy lacA aktiver Repressor Tryptophan nicht vorhanden mRNA RNA-Poly- merase Promo for Transkription Translation RNA-Polymerase inaktiver Repressor bindet, wenn aletiv Operator A 1 Lactose-Operon. A abgeschaltet; B angeschaltet Operon lac-Operon Lactose Enzymbildung startet erst bei Anwesenheit eines Induktors (bspw. ein Substrat) mRNA Gen 1 Vorstufe Operon Modelle keine Enzymsynthese trp-Operon kein Induktor vorhanden. Transkription (+Enzymbilding) wird blockiert Regulatorgen Promotor Operator Strukturgene DNA T trpEtrpDtrpCtrpBerpA Substratinduktion siehe B A 2 Tryptophan-Operon. A angeschaltet; B abgeschaltet RNA-Poly- merase. ઉચા 2. Trypto- phan DNA mRNA aktiver Repres- sor Lactose- Induktor Galactose Glucose B Endprodukt repression Tryptophan vorhanden DNA Gen 3 mRNA B Abbau Repressor ändert dessen Gestalt, kann nicht mehr an dem Operator binden, indulator bindet an Repressor → Transkription + Enzymbildung Operator Bindestelle für den Repressor, DNA-Abschnitt Operon Oberbegriff DNA-Abschnitt aus Promotor, Operator, Strukturgen Struktur gene-enthalten die genetischen Informationen zur Bildung der Enzyme Regulatoren- enthält die Information zur Bildung des Repressor proteins Repressor - Protein, das die Enzymsynthese unterbinden kann Plomotor DNA-Albschnitt, an den die RNA-Polymerase bindet aprajnag inaktiver Repressor Lactose-abbauende Enzyme RNA-Poly- merase Repressor-Molekül kann alativ / possiv vorliegen inaktiver Trypto- Repressor phan +34 KM Endprodulet eines Stoffwechselweges unterbindet die Enzymsynthese Enzyme eines Stoffwechselweges, der zum Endprodukt führt werden gebildet Endprodulit im Überschuss ·weitere Bildung wird unterbunden → Binding an Repressor →wird alativ und unterbindet die weitere Transkription RNA-Polymerase- lacz lacY lacA aktiver Repressor trpEtrpDtrpCtrpBtrpA mRNA Lactose keine Enzymsynthese Endprodukt Tryptophan Genregulation am Beispiel des Lactose abbaus In einem Experiment wurden Zellen von E.coli in ein Nähimedium mit Glucose und Lactose gegeben. Anschließend wurden die Bakterien dichte und die Menge a ß-Galaktosidase in regelmäßigen Alastanden bestimmt. Bakteriendichte [rel. Einheit] 0 Einheit Bakteriendichte ß-Galaktosidase Gehalt 50 70 Analysen in Biologie: 100 B-Galaktosidase-Gehalt [rel. Einheit] 150 Versuchsdauer [Min] Beschreiben Sie das Wachstum der E. coli - Kultur anhand der Kurve in MA...
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Alternativer Bildtext:
und erklären Sie es mithilfe des Lac-Operon - Modells. 1. Beschreiben → Graph / Abbildung / etc., Zeiten, Achsen 2. Versuchsbeschreibung 3. Versuchserklärung 4. Deutung (5. Meinung / Kommentar) → nur bei deutlicher Aufforderung! Die Disaccharid Lactose wird über mehrere enzymkatalysierte Schritte abgebaut. Lactose B-Galaktosidase Die Abbildung M₁ zeigt Versuche zum Wachstum einer E. coli - Kultur. Es wurden Zellen von E. coli in ein Nährmedium gegeben, welches Glucose und Lactose beinhaltet. Die X-Achse gibt die Versuchsdauer in Minuten an und die y-Achse die Bakterien dichte als relative Einheit. Gegenüber der y-Achse, zeigt die Achse den ß-Galaktosidase - Gehalt als relative Glucose+ Galaktose Galaktose+ ATP Glucose-P+ AOP Das Diagramm zeigt einmal die Bakterien dichte, die von Beginn an aufgezeichnet wird. Diese steigt exponentiell an, bis auf eine Unterbrechung. Diese liegt bei circa 70 Minuten. Das ist der Zeitpunkt, an dem die B-Galaktosidase hinzugegeben wird. Ab oirca 80 Minuten läuft die Bakterien dichte und der - Galaktosidase - Gehalt exponentiell weiter. Nach circa 150 Minuten wird die Aufzeichnung gestoppt. Da die ß-Galaktosidase erst später dazu gegeben wird, erkennt man, dass es sich hierbei um Modell erklärt. die Substrat indulation handelt. Dies wird im Folgenden am Lac-Operon- * weniger Energiereich Zu Beginn verwendet das Bakterium hauptsächlich Glucose aus dem Nährmedium, um sich zu vermehren und braucht daher die Galaktosidase nicht. Die Gene für dieses Enzym werden nach dem Prinzip der Substrat - Indulation am Operator von einem Repressor blockiert, was den geringeren B-Galaktosidase - Gehalt zu Beginn des Experimentes erklärt. Da aber die Menge an Glucose immer weiter sinkt, muss der Prokaryot auf die Lactose zurückgreifen. Die ß-Galaktosidase wird wieder benötigt und die entsprechenden Gene wieder freigesetzt. Der Wechsel von Glucose auf Lactose ist am Knick im Graphen zu erkennen, da hier Zeit für die Freigabe der entsprechenden Gene und der Synthese der Enzyme benötigt wird. Außerdem spricht auch der Anstieg. der B-Galaktosidase für einen Wechsel auf die Lactose, da hier das Enzym zur Energiegewinnung bzw. Umsetzung benötigt wird. Fachbegriffe erläutern!