Hi,
ich lerne bio, da in einer woche lk abi ansteht. bin bei genetik angekommen und stoße immer wieder auf eine frage, die ich mit dem internet und auch diversen büchern nicht zu klären weiß!
wie wird die genaktivität reguliert bei
a) eukaryoten
b) prokaryoten?
und c) was ist mit den verschiedenen modellen? operon modell? jacob monod modell? sind das die gleichen? wo gehören sie zu (eu/prok.)?
ich brauch echt hilfe!! danke =)
Oh, ich fürchte, da kann ich ohne selbst Bücher zu wälzen auch nicht weiter helfen, LK ist bei mir inzwischen schon über 10 Jahre her…
Hallo Crahms,
Unterschied zwischen Pro- und Eukaryoten ist erst mal der Kern. Eukaryoten haben einen Kern (Eu= echt; Karion= „Kern“) und Prokaryoten nicht. Bei den Prokaryoten, wie z.B. Bakterien, liegt die DNA direkt im Zellinneren vor (Cytoplasma). Bei Eukaryoten ist die DNA im Kern lokalisiert und auf Histonen aufgewunden damit die lange DNA auch in den Kern passt (Stichwort: Nukleosomen/Chromosomen usw.)
Histone kommen nicht in Prokaryoten vor.
Was macht ein Gen aus ?
Ein Gen besteht aus Nukleinsäuren und trägt eine Information.
Aus dieser Information kann eine intakte Zelle ein Protein generieren. Es ist so zu sagen die Blaupause.
Von EINEM Gen zum Protein ?
In der Regel läuft es immer so ab: DNA–> mRNA --> Protein. Das findet bei den Prokaryoten direkt im Cytosol statt und bei den Eukaryoten im Kern. Dabei muß man aber jetzt wissen, dass die Prokaryoten das Gen so wie es am Ende als Protein vorliegen soll in ihrere DNA tragen. Das Gen besteht also rein aus Nukleinsäuren die auch das Protein codieren. Stell dir einfach vor wir wollten ein Protein machen, dass aus ATTATTATT besteht. Dann würde das auch genau so im Gen der Prokaryoten stehen.
Bei eukarytoischen Genen findet man zwischen den Bereichen die für ein Protein codieren auch Bereiche von Nukleinsäuren, die keine Information für das Protein enthalten. Diese störenden Sequenzen nennt man Introns und die werden aus der „prä-mRNA“ entfernt über einen Vorgang namens „Spleißen“ (http://de.wikipedia.org/wiki/Splei%C3%9Fen_%28Biolog…).
Wenn wir jetzt vieleicht das verückte Beispiel mit dem ABCDEFG Protein nehmen würden, könnte das so aussehen: ABXXCDEXXFGX.
Nach dem Spleißen wäre es dann wieder ABCDEFG und die X (Introns) wurden entfernt.
Wo und Wie liegen DIE Gene auf der DNA ?
Bei Eukaryoten sind die Gene mehr oder minder frei verteilt, weil sie MEISTENS unabhängig sind auf Grund einer Eigenschaft: Jedes Gen hat seine EIGENE Tata-Box (Wichtig für den Transkriptions-START). Du könntest das Gen ausschneiden und an eine andere Stelle im Genom setzten. Da würde es am Ende auch abgelesesn werden.
Porkaryoten haben für viele Gene nur eine Start-Box (Pribnow-Box), die sie sich zusammen teilen. Das heißt, das ganz viele Gene vom selben Start abhängen. Das nennt man ein „OPERON“. Ein Operon besteht also ganz, ganz, ganz rudimentär aus einem Startpunkt (für die Poylmeras) und den darauffolgenden Genen. Gängigstes Beispiel ist das LAC-Operon und das Tryptophan-Operon.
OPERONS sind NUR bei Prokaryoten vorhanden.
Was ist die Folge und warum ist das so ?
Es macht Sinn Gene zusammen zu produzierern, die für eine Kaskade nützlich sind. Also z.B. ein Protein, das Zuker zerlegt und ein zweites, dass ihn speichert oder transportiert usw.
Operons koppeln also immer funktionelle Einheiten. Das wäre als ob eine Fabrik für jedes Blatt Papier, dass sie herstellt auch einen Stift machen würde, weil man beides gut zusammen verwenden kann und ohn das eine, macht das andere halt weniger Sinn.
GEN-Regulation bei Eu- und Prokaryoten:
Operons bestehen in der Regel nicht nur aus Genen und einem Startpunkt für die Polymerase, sondern enthalten Mechanismen zum Regulieren (An und Ausschalter). Diese Einheiten nennt man Promotor und Operator (nach denen auch das Operon bennant ist). Weiter Dinge die Regulieren ist natürlich immer die Menge an freien Nukleinsäuren, Proteinen usw. die an dem gesammten Prozess von Genablesen bis zum fertigen Protein beteiligt sind. Regulation erfolgt also hier meistens direkt durch Proteine oder chemische Stoffe, die eben dafür sorgen, dass das Operon abgelesen oder gehemmt wird. Beim Lac-Z-Operon ist es , dass bei bedarf die Gene angestellt werden. Damit hat das Edukt und das Produkt einen Einfluß auf die Regulation (Feedback). Schau dir das Lac-Z-Operon gut an !
Bei Eukaryoten sind die möglichkeiten andere. Dadurch das die DNA aufgewickelt ist auf Histone kann man nur die BEreiche abslesen die entwunden sind. Das wird über Methylierungen und Acetylierungen von Lysinen an den Histonen geregelt. Wenn die Lysine Acetyliert sind, haben sie KEINE positive Ladung und können damit nicht an das Rückgrad der DNA binden (das ist negativ durch die ganzen Sauerstoffe an den Phosphaten). Damit ist die DNA in diesen Bereichen nicht mehr aufgewickelt und kann abgelesesn werden.
Viel wichtiger ist aber die Regulation über Transkriptionsfaktoren (TFs): Es Gibt Proteine die an den Promotor binden und der Polymerase den Weg weisen (sie interagieren positiv mit ihr). Es gibt aber auch welche die sich negativ auswirken und das andocken verhindern/hemmen.
Gene werdern also durch Proteine wie Transkriptionsfaktoren, Enhancer und Silencer/Hemmer beeinflußt. Manche dieser Elemente wirken nur Cis (nur auf das Gen selbst) und manche wirken trans (wirken auch auf andere Kopien des selben Gens, die weiter entfernt sind).
Reguliert wird aber auch nach der Erzeugung der m-RNA über den Poly-A-Schwanz und die CAP-Struktur. Dadruch wird z.B. das Überleben und der Transport der m-RNA bei Eukaryoten reugliert (muß ja aus dem Kern raus). Weiter reguliert dann das „Spleißen“ welche Teile bei Eukaryoten am ende die eigentliche m-RNA bilden. Nicht immer werden alle Exons benutzte (das gibt dann verkürzte oder andere Proteine).
Noch kurz zu Jacob Monod beschreibt das Operon Modell und dessen Elemente. Man spricht aber heute nur vom Operon Modell.
Bei weiteren Fragen schreib mir mal deine Email-Adresse.
Besten Gruß und viel Erfolg,
Kalavera
Hallo Crahms,
ohje da sprichts du leider ein Thema an, das mir etwas sagt, mit dem ich mich aber leider nicht intensiv beschäftigt habe, sorry, aber da kann ich dir leider nicht zuverlässig weiterhelfen! Ich hoffe du findest jemanden, der das kann! Viel Glück!!!
LG Bartagame
wie wird die genaktivität reguliert bei
a) eukaryoten
b) prokaryoten?und c) was ist mit den verschiedenen modellen? operon modell?
jacob monod modell? sind das die gleichen? wo gehören sie zu
(eu/prok.)?ich brauch echt hilfe!! danke =)
Hallo,
F. Jacob und J. Monod haben bei Prok. (E.coli- Mutante)beschrieben, dass in Abwesenheit ein Induktors max.Menge an Beta -Galactosodase,Permease und Transacetylase produz. wird.Die wichtige Info über die Funktiion eines sog.I-Gens brachte ein Experiment. In die Mutante wurde ein Faktor eingeführt (F-faktor) ,der alle drei Gene der Lactose-Regulationseinheit, Z,Y A (lac-operon)trägt.Das wurde gemacht, um die Synthese des lactosestoffwechsels nachzuweisen.
Genregulation macht Sinn, wenn ein bestimmtes „Muster“ über Generation stabil übetragen werden kann. D.h.,in den Tochterzellen werden angeschaltete Gene angeschaltet gelassen und abgeschaltete Gene abgeschaltet gelassen. Regel: :wenn regulator. Bestandteile vorh. sind, stelle eine neue Komponente der gleichen Arther. Wenn nicht, lass’ es. Das funktioniert bei Eukar. und Prok. ( z.B. Bakteriphafen Lambda).
Gruß, R.