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:
- Strukturgene: bestimmen durch ihre Basensequenz die Reihenfolge der
AS eines Proteins. Struktur eines Enzyms ist dadurch festgelegt
- Kontrollgene: Regulatorgene
Operatorgene
diese Gene steuern die Genaktivität
- 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)
- Die Regulatorgene (keine räumliche Beziehung zu den Operons) erzeugen
bestimmte Proteine, sogenannte Repressoren.
- 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
- 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. Bei der normalen Tryptophan-Synthese ist der Repressor innaktiv,
das Operon führt seine Funktion aus: Transkription der Strukturgene
› mRNA Tryptophansynthese.
- 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. |
