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Nach welchem Weg nun ein Operon reguliert wird, ist genetisch festgelegt, es kann nicht zwischen den beiden Wegen gewählt werden. Generell gilt: - Bei Stoffen, die nicht so häufig vorkommen, und Stoffe die abgebaut werden, findet meist Substratinduktion statt. - Bei Stoffen, welche von dem Bakterium synthetisiert werden müssen, und die im Grunde dauerhaft notwendig sind, findet meist Endprodukthemmung statt.
Das Nachschlagewerk für Biologie Genregulation durch Endprodukt-Repression am Beispiel von Tryptophan (trp-Operon) Die Endprodukt-Repression basiert auf dem Operon-Modell von Jacob und Monod und setzt den entsprechenden Artikel als Grundlage voraus. Bei der Endprodukt-Repression bzw. Endprodukthemmung existiert ein zunächst inaktiver Repressor, der erst bei einem Überschuss des Stoffwechselproduktes aktiviert wird, an das entsprechende Operon bindet und damit die weitere Synthese des Stoffwechselproduktes stoppt. Absolute Oberstufe: Substratinduktion und Endproduktrepression, Corepressoren, Allosterische Hemmung. Nachfolgend wird exemplarisch die Endprodukt-Repression am Modell des Tryptophan-Operon (trp-Operon) im Ablauf vorgestellt. Befindet sich bei dem Prokaryot Escherichia coli (E. coli) kein Tryptophan in der Zelle, ist der Repressor inaktiv und die Transkription sorgt für die Synthese der Proteine trpE, trpD, trpC, trpB und trpA und damit zu einen Anstieg der Konzentration von Tryptophan. Das Tryptophan sorgt auch wieder selbst für eine Hemmung seiner Synthese (negative Rückkopplung), denn es bindet am Repressor und aktiviert diesen.
Dadurch kann er nicht mehr an den Operator binden und die RNAPolymerase kann die Strukturgene, die für den Abbau von Laktose benötigt werden, ablesen. Die Enzyme, die dann synthetisiert werden, bauen den Milchzucker ab, der Repressor wird nicht mehr inaktiviert und verhindert dann wieder die Synthese weiterer Abbauenzyme. Unser Bio Lernheft für das Abi 2022! Erklärungen+Aufgaben+Lösungen! 14, 99€ Die Aminosäure Tryptophan wird für den Aufbau vieler Proteine benötigt. Bakterien sind (im Gegensatz zu Menschen) dazu in der Lage, diese Aminosäure selbst herzustellen. Die Regulation der Synthese geschieht dabei über das trp-Operon. Genetik: Genregulation bei Prokaryoten (Operon-Modell). Das dem Operon vorgelagerte Regulatorgen codiert für einen inaktiven Repressor. Ist in der Zelle kein oder nur sehr wenig Tryptophan vorhanden, bindet der Repressor nicht an den Operator, sodass die RNA-Polymerase ungehindert die Strukturgene ablesen kann. Aus diesen werden Enzyme synthetisiert, welche für die Produktion von Tryptophan verantwortlich sind. Steigt nun die Konzentration an Tryptophan, so bindet dieses an den Repressor und aktiviert ihn durch eine Veränderung der Raumstruktur.
Wenn der Repressor am Operator sitzt, kommt sie nicht an dem Repressor vorbei, und die Transkription wird abgebrochen. Sie haben bestimmt schon überlegt, warum ich das allosterische Zentrum des Repressors so groß gezeichnet habe. Das hat nämlich einen guten Grund. Zwar blockiert der Repressor die RNA-Polymerase, so dass die lac-Strukturgene nicht transkribiert werden können. Wenn aber im Außenmedium genügend Lactose vorhanden ist, so wären die Bakterien ja schön dumm, wenn sie diese Nahrungsquelle nicht verwerten würden. In diesem Falle wäre es durchaus sinnvoll, wenn die lac-Strukturgene transkribiert und translatiert würden, dann könnte mit Hilfe der so produzierten Enzyme die wertvolle Nahrung abgebaut werden. Lactose setzt sich in das allosterische Zentrum; der Repressor gibt den Weg für die Polymerase frei Wie man auf dem Bild sehr gut sieht, setzen sich Lactose-Moleküle in die allosterischen Zentren der Repressor-Proteine. Dadurch verändert sich die Tertiärstruktur des Repressors, und er passt nicht man an die Operator-Region der DNA.
Die Genregulation ist ein wichtiger Mechanismus, der die Proteinbiosynthese kontrolliert. Alle Lebewesen müssen Genregulation betreiben, damit ihre Zelle(n) genau die richtige Menge an benötigten Proteinen bilden. Sie ermöglicht es Organismen auf Umweltveränderungen zu reagieren und somit anpassungsfähiger zu sein. Definition zur Genregulation Unter Genregulation versteht man die Steuerung der Aktivität von Genen. Die Genexpression kann als Synonym der Genregulation verstanden werden. Die Genregulation ist ein wichtiger Mechanismus, der darüber entscheidet, wann Gene abgelesen werden sollen. Doch warum müssen Gene überhaupt reguliert werden? Das liegt daran, dass ein oder mehrere Gene den Bauplan für ein bestimmtes Protein liefern. Die Proteinbiosynthese ist grob in das Umschreiben von DNA in RNA ( Transkription) und die Übersetzung der RNA in eine Aminosäuresequenz an den Ribosomen aufgeteilt. Aus der Aminosäuresequenz wird im Anschluß ein Protein gefaltet. Doch nicht alle Proteine werden in der Zelle immer benötigt.