Erklären sie die Regulation des Iac-operons?
- erläutern sie die Regulation des Iac-operons unter Verwendung von abb1
Hi,
ich war leider letzte Stunde krank und habe mich dann über die Aufgabe/Thema Informiert verstehe es aber immer noch nicht. Könnte mir jemand weiter helfen?
mfg
2 Antworten
Hi,
ohne Lactose: Vom Regulatorgen wird ein aktiver Repressor gebildet. Ein Repressor ist ein Protein, das an DNA binden kann und das Ablesen (die Transkription) von Genen hemmt. Der Repressor bindet am Operator, das ist ein DNA-Bereich, der, wenn ein Repressor an ihm gebunden hat, die Transkription der Strukturgene, vom benachbarten Promotor aus, verhindert. Der Promotor ist eine DNA-Region, an die RNA-Polymerase bindet, um die Transkription zu starten. Damit sind diese Gene (Strukturgene) ohne Lactose abgeschaltet. Es findet keine Enzymsynthese statt.
mit Lactose: Lactose lagert sich an den aktiven Repressor, dieser verändert seine Raumstruktur. Der veränderte Repressor kann nicht mehr an den Operator binden und die Transkription nicht mehr hemmen. Die RNA-Polymerase kann an den Promotor binden und über die Strukturgene gleiten (sie transkribieren). Lactoseabbauende Enzyme werden gebildet. Die Lactose wird verarbeitet. LG
Moin,
eine Bakterienzelle besitzt Strukturgene, mit deren Hilfe sie Enzyme herstellen kann, die Lactose (Milchzucker) abbauen.
Aber normalerweise ist in einer Zelle wenig bis keine Lactose vorhanden (linke Seite der Abbildung). Deshalb wäre es für die Zelle eine unnütze Vergeudung von Baustoffen und Energie, ständig Enzyme herzustellen, die sie gar nicht braucht. Darum hat die Zelle eine Methode entwickelt, mit der sie das An- und Abschalten der Strukturgene regulieren kann.
Und diese Methode geht so:
Irgendwo in der Bakterien-DNA gibt es ein anderes Gen, dass einen Repressor codiert. Ein Repressor ist ein Molekül, das die DNA an einer bestimmten Stelle (dem Operator) blockieren kann, so dass das Ablesen und Transkribieren der dahinter liegenden Strukturgene unterdrückt wird (Repressor = Unterdrücker).
Die Transkription dieses Repressor-Gens führt zu einer mRNA, deren Translation dann zum Repressor-Molekül führt.
Der Repressor ist so, wie er gebildet wird, in seiner aktiven Form. Das bedeutet, dass er sich an den Operator anheften kann (und das auch tut).
Vor dem Operator befindet sich noch eine Promotor-Region. An diese Promotor-Region kann sich nun wiederum die RNA-Polymerase anheften, die benötigt wird, um die Strukturgene zu transkribieren (siehe Transkription der Proteinbiosynthese).
Aber weil der Operator, der hinter dem Promotor liegt, durch den Repressor blockiert ist, kommt die RNA-Polymerase nicht weiter und kann folglich auch nicht die Strukturgene ablesen und transkribieren. Daher entsteht keine mRNA an diesen Strukturgenen, so dass es auch nicht zur Translation kommt und die Lactose abbauenden Enzyme nicht gebildet werden (keine Enzymsynthese).
Doch dann trifft die Bakterienzelle plötzlich auf Lactose im Außenmilieu, die sie ins Zellinnere holt, weil das eine hochwillkommene Nährstoffquelle ist.
Das bedeutet, dass in der Zelle nun Lactose ist (siehe rechte Seite der Abbildung).
Und nun passiert folgendes: Die Lactose (ein Disaccharid) ist in der Lage, sich an den Repressor zu binden. Wenn sie das macht, wandelt der Repressor seine Gestalt um. Durch diese Konformationsänderung passt er aber nicht mehr an den Operator. Der Operator geht in seine inaktive Form über und löst sich vom Operator.
Auch neu produzierte Repressoren werden von der Lactose, die sich in der Zelle befindet, inaktiviert. Somit ist und bleibt der Operator frei, so lange Lactose in der Zelle ist.
Aber dadurch, dass der Operator nun nicht mehr blockiert ist, kann die RNA-Polymerase nach dem Anheften an den Promotor nun auch die DNA weiter entlangfahren und bis zu den Strukturgenen vorstoßen.
Das bedeutet auch, dass die Strukturgene jetzt transkribiert werden und infolge der anschließenden Translation Enzyme entstehen, die Lactose abbauen.
So lange die Zelle Lactose hat oder weiter aufnehmen kann, bleibt der Repressor inaktiviert und die Zelle stellt Lactose abbauende Enzyme her.
Natürlich bauen diese Enzyme die aufgenommene Lactose ab. Das bedeutet, dass der Vorrat an Lactose geringer wird, weil das Disaccharid in Galactose und Glucose gespaltet wird. Doch als Einzelbausteine sind weder Galactose noch Glucose in der Lage, sich an den Repressor zu binden.
Irgendwann ist die gesamte Lactose in der Zelle abgebaut. Dann geht es auch der Lactose an den Repressoren an den Kragen. Außerdem werden ja auch ständig neue Repressoren gebildet, die dann nicht mehr von Lactose inaktiviert werden können.
Das Ende vom Lied ist dann, dass es wieder aktive Repressoren gibt, die sich an den Operator binden und diesen blockieren. Und dann sind wir wieder im linken Teil der Abbildung...
Da bei dieser Art den Regulation das Substrat (hier Lactose) selbst dafür verantwortlich ist, dass abbauende Enzyme hergestellt werden, spricht man auch von einer substratinduzierten Regulation (das heißt, dass das Substrat die Regulation auslöst).
Eigentlich gar nicht mal so schwer, oder?!
LG von der Waterkant