Genregulation am Beispiel des Lactose-Abbaus
Diese Seite präsentiert ein Experiment zur Untersuchung der Genregulation beim Lactose-Abbau in E. coli-Bakterien. Das Diagramm zeigt die Bakteriendichte und den β-Galaktosidase-Gehalt über die Zeit.
Das Experiment wurde wie folgt durchgeführt:
- E. coli-Zellen wurden in ein Nährmedium mit Glucose und Lactose gegeben.
- Die Bakteriendichte und der β-Galaktosidase-Gehalt wurden über 150 Minuten gemessen.
Die Ergebnisse zeigen:
- Die Bakteriendichte steigt zunächst exponentiell an.
- Nach etwa 70 Minuten gibt es eine kurze Unterbrechung im Wachstum.
- Ab 80 Minuten steigen sowohl die Bakteriendichte als auch der β-Galaktosidase-Gehalt exponentiell an.
Diese Beobachtungen lassen sich durch das Lac-Operon-Modell und die Substratinduktion erklären:
- Zu Beginn nutzen die Bakterien hauptsächlich Glucose, da diese energiereicher ist.
- Das Lac-Operon ist anfangs durch einen Repressor blockiert, daher wird kaum β-Galaktosidase produziert.
- Wenn die Glucose verbraucht ist, schalten die Bakterien auf Lactose-Verwertung um.
- Lactose fungiert als Induktor, inaktiviert den Repressor und ermöglicht die Transkription der Lac-Operon-Gene.
- Dies führt zur Produktion von β-Galaktosidase und anderen Enzymen für den Lactose-Abbau.
Example: Der Abbau von Lactose erfolgt in mehreren Schritten:
- Lactose wird durch β-Galaktosidase in Glucose und Galactose gespalten.
- Galactose wird weiter zu Glucose-6-Phosphat umgewandelt.
Highlight: Die kurze Wachstumspause bei 70 Minuten zeigt den Umschaltpunkt von Glucose- auf Lactose-Verwertung. In dieser Zeit werden die nötigen Enzyme produziert.
Diese Untersuchung demonstriert eindrucksvoll die Flexibilität und Effizienz der bakteriellen Genregulation, die es den Organismen ermöglicht, sich schnell an veränderte Nährstoffbedingungen anzupassen.



