Genregulation bei Prokaryoten
> schnelle Anpassung an Umweltbedingungen
> ein Teil der Gene muss umgeschaltet werden, d.h. an- / und ausschalten
1) regulierende Gene
werden bei Bedarf an-/ und ausgeschaltet
2) konstitutive Gene
bleiben immer angeschaltet
codieren für lebensnotwendige Vorgänge (z. B Polymerase)
Eukaryoten
- Mitose
- totipotent
- differentielle Genaktivität
> An-/ bzw. Ausschalten
> Faktoren wie Licht, Hormone, etc.
Prokaryoten
- schnelle Anpassung
Regulation des Lactose- Operons
> kleinere Moleküle ( Einfachzucker) > zweifach Zucker Lactose
- Nährmedium Glucose - 3 Enzyme zur Verwertung
1. ß- Galactosidase
> Spaltung in zwei Einfachzucker
- Glucose, Galaktose
2. Permease
> Transport durch die Zellwand
3. Transacetylase
> energetische Vorbereitung der Spaltung
, Substratinduktion
Der Frage, wie das Ein- und Ausschalten von Genen vor sich geht, gingen die beiden
französischen Forscher Jacob und Monod nach. Das von den beiden Forschern entwickelte
Modell zur Regulierung der Genaktivität wird wird an zwei Beispielen erläuter. Das hier
aufgeführte Lac-Operon und das trp-Operon.
Das Disaccharid Lactose (Milchzucker) wird für die E.coli-Zelle nur verfügbar, wenn der
menschliche Wirt Milch zu sich nimmt. Das Bakterium kann dann Lactose aufnehmen und sie
zur Energiegewinnung und als Quelle organischer Verbindungen für die Biosynthese nutzen.
Wenn man E.coli die Wahl läßt, bevorzugt es Glucose als Energiequelle. Die Enzyme für den
Glucoseabbau sind immer vorhanden.
Der Lactoseabbau beginnt mit der Spaltung (Hydrolyse) des Disaccharids in seine beiden
Monosaccharidbausteine Glucose und Galactose. Das für diese Reaktion verantwortliche
Enzym ist die ß-Galactosidase.
Dieses Tetramer besteht aus vier Untereinheiten mit je 1021 Aminosäuren und ist somit
eines der größten Proteine in der Bakterienzelle
Nur ein paar Moleküle dieses Enzyms sind in E.coli vorhanden. Gibt man Lactose in das
Nährmedium des Bakteriums, so steigt die Zahl der ß-Galactosidasemoleküle in der Zelle
innerhalb von 15 min auf das Tausendfache.
> schnelle Anpassung an Umweltbedingungen
> ein Teil der Gene muss umgeschaltet werden, d.h. an- / und ausschalten
1) regulierende Gene
werden bei Bedarf an-/ und ausgeschaltet
2) konstitutive Gene
bleiben immer angeschaltet
codieren für lebensnotwendige Vorgänge (z. B Polymerase)
Eukaryoten
- Mitose
- totipotent
- differentielle Genaktivität
> An-/ bzw. Ausschalten
> Faktoren wie Licht, Hormone, etc.
Prokaryoten
- schnelle Anpassung
Regulation des Lactose- Operons
> kleinere Moleküle ( Einfachzucker) > zweifach Zucker Lactose
- Nährmedium Glucose - 3 Enzyme zur Verwertung
1. ß- Galactosidase
> Spaltung in zwei Einfachzucker
- Glucose, Galaktose
2. Permease
> Transport durch die Zellwand
3. Transacetylase
> energetische Vorbereitung der Spaltung
, Substratinduktion
Der Frage, wie das Ein- und Ausschalten von Genen vor sich geht, gingen die beiden
französischen Forscher Jacob und Monod nach. Das von den beiden Forschern entwickelte
Modell zur Regulierung der Genaktivität wird wird an zwei Beispielen erläuter. Das hier
aufgeführte Lac-Operon und das trp-Operon.
Das Disaccharid Lactose (Milchzucker) wird für die E.coli-Zelle nur verfügbar, wenn der
menschliche Wirt Milch zu sich nimmt. Das Bakterium kann dann Lactose aufnehmen und sie
zur Energiegewinnung und als Quelle organischer Verbindungen für die Biosynthese nutzen.
Wenn man E.coli die Wahl läßt, bevorzugt es Glucose als Energiequelle. Die Enzyme für den
Glucoseabbau sind immer vorhanden.
Der Lactoseabbau beginnt mit der Spaltung (Hydrolyse) des Disaccharids in seine beiden
Monosaccharidbausteine Glucose und Galactose. Das für diese Reaktion verantwortliche
Enzym ist die ß-Galactosidase.
Dieses Tetramer besteht aus vier Untereinheiten mit je 1021 Aminosäuren und ist somit
eines der größten Proteine in der Bakterienzelle
Nur ein paar Moleküle dieses Enzyms sind in E.coli vorhanden. Gibt man Lactose in das
Nährmedium des Bakteriums, so steigt die Zahl der ß-Galactosidasemoleküle in der Zelle
innerhalb von 15 min auf das Tausendfache.
