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Regulation der Genaktivität einfach erklärt

Die Regulation der Genaktivität ist für "Dummies" ein Buch mit sieben Siegeln. Doch was schwer und unübersichtlich scheint, ist einfach nur logische Biologie. Diese Einführung gibt Ihnen einen Überblick.

Im Normalzustand ist DNA in Form einer Doppelhelix organisiert.
Im Normalzustand ist DNA in Form einer Doppelhelix organisiert.

Regulation der Genaktivität

Die Genregulation der Genaktivität erfolgt durch verschiedene Einflüsse.

  • Nicht sämtliche Gene sind aktiv. Dauerhafte Gene werden „konstitutiv“ genannt. Aktive Gene kodieren Protein, ohne gehemmt zu werden. Diese unterscheidet man von den „regulierten“ Genen.
  • Um Laktose zu verwerten, werden drei Enzyme gebraucht. Dafür gibt es die sogenannten „Strukturgene“. Deren Funktionen werden durch die DNA-Abschnitte „Operator“ und „Promotor“ überwacht. Die Einheit aus Strukturgen, Operator und Promotor nennt man Operon.
  • Durch Operone und die sogenannten „Repressoren“ werden die Gene reguliert. Ein Repressor wiederum ist ein Eiweiß, das als „Regulatorgen“ gilt. Ist es aktiv, kann es die Transkription der Strukturgene hemmen. Dadurch wird die Enzymherstellung unterbunden, was auch ein Teil der Regulation der Genaktivität ist.
  • Wenn als Nährmedium lediglich Laktose verfügbar ist, werden das Molekül Laktose und der Repressor entsprechend reagieren. Die gegebene Struktur verändert sich und wird passiv. Der Operator kann nicht mehr gebunden werden. Der Promotor speichert darauf die für die Übertragung nötige RNA-Polymerase an. Dies nennt man Transkription. Die Transkription ist der erste Schritt der Proteinsynthese und erfolgt durch die drei Strukturgene.
  • Nun beginnt die Produktion der Enzyme, die für den Laktoseabbau benötigt werden. Die Laktose kann ihre eigene Verwertbarkeit herleiten. Dies nennt man Enzyminduktion.
  • Das bedeutet auch, dass die Enzyme sich nicht nur an Abbauvorgängen beteiligen. Tatsächlich sind sie auch für die Aufbauvorgänge verantwortlich.
  • Soll z. B. im Bakterium Escherichia coli (abgekürzt E. coli) die Aminosäure Tryptophan hervorgebracht werden, dann wird dafür das Tryptophan Peron genutzt.
  • Ist der Bedarf gedeckt, wird die Produktion angehalten. Der Repressor erfährt durch das Tryptophan eine Strukturänderung. Wenn der Repressor angekurbelt ist, bindet er sich an den Operator. Die Übertragung wird beendet. Dies nennt man in Fachkreisen Enzymrepression.
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