Genregulation bei Prokaryonten
Für Organismen ist es nicht sinnvoll ständig die gesamte Enzymausstattung, die auf der DNA gespeichert ist, bereitzustellen. Dies würde einen zu hohen Energieeinsatz des einzelnen Individuums für die Synthese dieser Proteine erforderlich machen. Deshalb werden Gene bei Bedarf an- oder auch wieder abgeschaltet. Forscher versuchen diese Regulation zu verstehen und Modelle für eine Steuerung zu entwickeln. Die Forscher Jacob und Monod entdeckten 1961 ein Regulationssystem, dem sie den Namen Lac-Operons gaben. Mit ihm konnte zum ersten Mal die Steuerung von Genen verständlich erklärt werden.
1. Modell mit Substratinduktion
Bei diesem Modell wir das Ablesen der Informationen zur Herstellung eines Enzyms für den Abbau von Laktose zunächst durch einen Repressor verhindert. Bei Gegenwart von Laktose wird dieser inaktiviert und gibt den Weg zur Synthese des lactoseabbauenden Enzyms frei. Die Präsentation versucht diese Vorgänge in didaktischer Reduktion für die Schülerinnen und Schüler verständlich darzustellen.
Sinn: Enzym ist im Stoffwechsel nur vorhanden, wenn das passende Substrat anwesend ist.
Zum Modell mit Substratinduktion, .ppt
2. Modell mit Endprodukthemmung
Bei diesem Modell liegt der Repressor in inaktiver Form vorliegt. Somit ist das Ablesen der Informationen zur Herstellung des Enzyms möglich. Dieses wird gebildet und zerlegt das Substrat in seine Endprodukte. Die Endprodukte wiederum können nun an den Repressor angelagert werden, wodurch dieser durch Konformationsänderung in seine aktive Form übergeht und eine weitere Synthese des Enzyms unterbindet.
Sinn: Überproduktion eines einzelnen Stoffes wird verhindert