Genregulation bei Prokaryoten

Overview

Die Vorlesung behandelt die Genregulation bei Prokaryoten, insbesondere das Prinzip der Endproduktrepression am Beispiel des Tryptophan-Operons.

Genregulation bei Prokaryoten

• Prokaryoten sind zellkernlose Organismen wie Bakterien.
• Sie regulieren Genaktivität, um Stoffwechselprozesse bedarfsgerecht zu steuern.
• Es gibt verschiedene Mechanismen der Genregulation: Substratinduktion und Endproduktrepression.

Substratinduktion

• Das Substrat selbst induziert das Ablesen bestimmter Gene.
• Die Anwesenheit eines Substrats aktiviert den zugehörigen Stoffwechselweg.

Endproduktrepression beim Tryptophan-Operon

• Das Endprodukt eines Stoffwechselweges (z.B. Tryptophan) hemmt die Expression seiner Synthese-Gene.
• Bei hoher Tryptophan-Konzentration werden die Gene zur Tryptophan-Synthese abgeschaltet.
• Bei niedrigem Tryptophan-Spiegel werden die Gene wieder aktiviert.

Aufbau des Operons

• Ein Operon besteht aus Promoter, Operator und Strukturgenen.
• Die Strukturgene kodieren Enzyme der Tryptophan-Synthese.
• Der Promoter ist die Bindungsstelle für die RNA-Polymerase.
• Der Operator steuert als Schalter die Genexpression.

Mechanismus der Regulation

• Ein Regulator-Gen bildet einen inaktiven Repressor.
• Ohne Tryptophan bleibt der Repressor inaktiv und die Gene werden abgelesen.
• Bindet Tryptophan an den Repressor, wird dieser aktiv und blockiert den Operator.
• Die RNA-Polymerase kann nicht mehr binden; keine mRNA und Enzymproduktion.
• Sinkt die Tryptophan-Konzentration, löst sich Tryptophan vom Repressor und die Synthese startet erneut.

Negative Rückkopplung

• Das System arbeitet nach dem Prinzip der negativen Rückkopplung: Viel Endprodukt hemmt seine eigene Produktion.
• Beispiel: Thermostat reguliert Temperatur ähnlich wie Endproduktrepression den Stoffwechselweg.

Key Terms & Definitions

• Prokaryoten — Einzellige Organismen ohne Zellkern (z.B. Bakterien).
• Substratinduktion — Genaktivierung durch das Vorhandensein eines Substrats.
• Endproduktrepression — Genhemmung durch das Endprodukt eines Stoffwechselwegs.
• Operon — DNA-Abschnitt aus Promoter, Operator und Strukturgenen.
• Promoter — Startpunkt der Transkription, Bindungsstelle für RNA-Polymerase.
• Operator — DNA-Region, an die ein Repressor binden kann, um die Genexpression zu steuern.
• Regulator-Gen — Kodiert das Regulatorprotein (z.B. Repressor).
• Repressor — Protein, das die Transkription blockiert, wenn aktiviert.

Action Items / Next Steps

• Vorheriges Video zur Substratinduktion ansehen.
• Funktionsweise des Repressors am Tryptophan-Operon zeichnen und beschriften.