| Biologie › Genetik

Das Operon Modell

Einteilung der Enzyme:

Bsp: Katabolisches adaptives Enzym: bei E. coli: b Galactosidase wird nur gebildet. Wenn Lactose statt Glucose im Medium vorhanden ist. (Lactose ¾¾¾› Glucose + Galactose)

konstitutive Enzyme: E. des Citronensäurezyklus werden dauernd gebildet und sind dauernd wirksam.

Anabolisches Enzym: Typtophansynthase bei E. coli

1961 Jacob und Monod fanden bei E. coli Mutanten, wo die Struktur des Gens intakt ist, aber die Steuerung des Gens defizient war.

Operon-Modell

Es gibt folgende Genarten:

1. Strukturgene: bestimmen durch ihre Basensequenz die Reihenfolge der AS eines Proteins. Struktur eines Enzyms ist dadurch festgelegt
2. Kontrollgene: Regulatorgene
   Operatorgene
   diese Gene steuern die Genaktivität
3. Promotor: Bindungsstelle für RNA-Polymerase

Operon

Gruppe von Genen, die als genetische Steuer- und Regeleinheit funktioniert. Sie besteht aus einem oder mehreren, meist funktionell miteinander in Beziehung stehenden Strukturgenen, und einem Operator. Der Operator ist für das Anlaufen oder Abschalten der Strukturgenfunktion in der Weise verantwortlich, dass er die mRNA-Synthese (Transkription der genetischen Information) einleitet oder abstoppt.

Induktion durch Substrat (z.B. Abbau der Lactose bei E. coli)

1. Die Regulatorgene (keine räumliche Beziehung zu den Operons) erzeugen bestimmte Proteine, sogenannte Repressoren.
2. Der Repressor verbindet sich mit dem Operatorgen (welches neben den Strukturgenen liegt, die von ihm kontrolliert werden) und blockiert so dessen Funktion, die Transkroption der Strukurgene (die Bindung zwischen Operatorgen und Repressor verhindert die Transkription der der Strukturgene). Das Operatorgen und die dazugehörigen Strukturgene werden Operon genannt
3. Die Repressoren selbst aber werden durch Effektoren (Induktoren) aktiviert oder inaktiviert.
   Hier wird der Repressor inaktiviert, die durch den Repressor bedingte Hemmung des Operators wird aufgehoben › das Operon wird aktiv und kann Enzyme synthetisieren.

Bsp: Induktion durch ein Substrat

In Abwesenheit von Lactose ist das lac-Operon inaktiv, gibt man jedoch dem Nährmedium Lactose (Effektor = Induktor) hinzu, wird die Enzymsynthese von ß-Galactosidase induziert. Die Lactose wirkt hier als Inductor, sie bewirkt die Inaktivierung des Repressors und somit die Aktivierung des Operons.

Eine andere Möglichkeit ist die Hemmung durch ein Endprodukt:

1. 1. Bei der normalen Tryptophan-Synthese ist der Repressor innaktiv, das Operon führt seine Funktion aus: Transkription der Strukturgene › mRNA Tryptophansynthese.
2. Wenn genügend Tryptophan synthetisiert ist, so interagiert Tryptophan (das Endprodukt) mit dem Repressor und aktiviert ihn. Der Aktive Repressor nun blockiert das Operon › keine Try-Synthese mehr.
   Das Endprodukt Try ist hier der Effektor. (feed-back-Kontrolle)

Diese zwei Kontrollarten sind negative Kontrollen. Man trifft sie v.a. bei den Porkaryoten an.

Im Gegensatz dazu existiert die Regulation durch aktivierende Proteine oder Aktivatoren. Man nennt diese Regulationsart positive Kontrolle, da die Transkription des betreffenden Gens immer intensiver ist, wenn das Regulatorprotein anwesend ist.

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