Das Operon-Modell – Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten

Entwickelt 1961 von den Franzosen Jacob und Monod, die 1965 den Nobelpreis in Medizin und Physiologie dafür erhielten.

 

Prinzip:

Energieschonender Stoffwechsel

à Gene werden nur bei Bedarf bestimmter Enzyme aktiviert

 

Fachbegriffe zum Operon-Modell

 

Operon:

Þ    Genregulierung mit Hilfe eines Repressors

Þ    besteht aus Promotor, Operator und Strukturgenen

Promotor:

Þ    Startregion, Ansatzstelle für die RNA-Polymerase

Operator:

Þ    Sequenz nach Promotor

Þ    Repressor kann in aktivem Zustand am Operator ansetzen, sodass die RNA-Polymerase die Strukturgene nicht ablesen kann

Strukturgene(1,2.usw.):

Þ    Bauanleitung für Enzyme (Proteine)

Þ    Liegen bei Bakterien hintereinander

Þ    Werden von Promotor und Operator reguliert

Regulatorgen:

Þ    Genregion auf der DNA, die außerhalb des Operons liegt.

Þ    Bauanleitung für den Bau der Repressoren

Repressor:

Þ    Protein, das durch eine DNA-Region codiert wird, die außerhalb des Operons liegt (Regulatorgen) 

Þ    Aktiv: Schlüssel-Schloss-Prinzip, Bindung an Operator à keine Transkription

Þ    Inaktiv: keine Bindung möglich à Transkription erfolgt

Induktor:

Þ    Stoff der den Repressor aktiviert oder deaktiviert, manche Substanzen induzieren sich selbst, durch Deaktivierung des Repressors, wodurch das Gen ihres Abbauenzyms transkribiert wird (z.B. Induktor: Lactose, Enzym: Lactase).   

RNA-Polymerase:

Þ    Enzym, das die Transkription katalysiert.

Þ    Kann durch Repressor am Promotor „geblockt“ werden

Konstitutive Gene:

Þ    „dauerhafte“ Gene, die immer transkribiert werden

Regulierte Gene:

Þ    Bei Bedarf aktivierte Gene, die nur dann transkribiert werden

 

Enzyminduktion

 

  • Normalerweise werden bestimmte Enzyme vom Körper nicht gebildet. Allerdings kann es vorkommen, dass man diese Enzyme doch braucht, wegen eines bestimmten Substrats.
  • Dann induziert das Substrat, das abgebaut werden muss sich selbst. Das geschieht dadurch, dass das Substrat an den aktiven Repressor ansetzt und seine Struktur dadurch verändert. Der Repressor wird inaktiv.
  • Im aktiven Zustand verhindert der Repressor die Transkription des Gens, auf dem das benötigte Enzym codiert ist. Da er nun aktiv ist kann er sich nicht mehr per Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator binden.
  • Dadurch kann die RNA-Polymerase am Promoter ansetzen und das entsprechende Gen transkribieren. Die Synthese des Enzyms ist somit möglich.

 

Enzymrepression

 

·        Soll die Synthese eines bestimmten Enzyms eingestellt werden um dieses nicht unnötig im Übermaß zu produziert werden, muss die Transkription des entsprechenden Gens gestoppt werden. 

·        Dies geschieht, indem der Induktor (oft das Enzym selbst) den Repressor aktiviert, der bisher inaktiv war.

·        Dadurch kann der Repressor, dessen Struktur verändert wurde, sich per Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator binden. Die Transkription wird so verhindert, da die Polymerase die Gene nicht mehr ablesen kann.

·        Ohne die Transkription können auch keine weiteren Enzyme mehr synthetisiert werden.

10 Kommentare

  1. Klaudia sagte,

    November 30, 2008 um 11:59

    supi =)

  2. Rici sagte,

    Januar 12, 2009 um 9:20

    Danke, ihr habt mir sehr geholfen!!!!!

  3. Daniel sagte,

    Januar 28, 2009 um 1:19

    Vielen Dank für deine Hilfe!!!

  4. Dudu sagte,

    April 27, 2009 um 11:12

    und noch ein jahr später freuen sich opfer des zentralabiturs 2009 über diese optimalen erklärungen, für ein fach, von dem sie keine ahnung haben :D
    danke für die ausarbeitungen, sie retten mein bio-abi =D

  5. Uschi sagte,

    April 28, 2009 um 11:02

    auch ich bedanke mich für diese Erklärung :-D
    Bio billingual bedankt sich xD

  6. Anki sagte,

    Mai 6, 2009 um 2:30

    DANKE DANKE DANKE

  7. ina sagte,

    Mai 9, 2009 um 1:27

    bei der Enzyminduktion ist ein kleiner Tippfehler unterlaufen. bei dem dritten punkt müsste es einmal inaktiv heißen. also: ´Da er nun (in)aktiv ist kann er sich nicht mehr per Schlüssel-Schloss-Prinzip an den Operator binden.´
    aber eine sehr gute zusammenfassung, hat mir sehr geholfen.

  8. Michael Hauss sagte,

    Juni 24, 2009 um 7:27

    Du hast diese Themqa sehr gut zusammen gefasst, besuche doch auch mal meinen Blog – ich würde mcih über ein Kommentar von dir Freuen

  9. David sagte,

    September 23, 2009 um 4:42

    Hey vielen Dank,
    ein kleiner Fehler ist unterlaufen: Es muss nicht : Da er nun aktiv ist, heißen,
    sondern inaktiv. Siehe Enzyminduktion

  10. Henrik sagte,

    November 3, 2009 um 11:43

    Vielen, vielen Dank, ihr seid spitze! :)


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