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Genregulation durch Substrat-Induktion

am Beispiel von Lactose (Lac-Operon)

Die Substrat-Induktion basiert auf dem Operon-Modell von Jacob und Monod.

Befindet sich bei dem Prokaryot E. coli der Milchzucker Lactose in der Zelle, bindet dieser am Repressor, der dadurch inaktiviert wird. Damit kann die RNA Polymerase ablaufen und synthetisiert die drei Enzyme lacZ, lacY, lacA zum Abbau der Lactose. Ist allerdings keine Lactose in der Zelle bindet der Repressor am Operator und verhindert das Ablaufen der Transkription zur Synthese von lactose-abbauenden Enzymen.
Aus Sicht der Zelle sorgt der Prozess der Genregulation für einen ökonomischen Umgang mit Ressourcen, denn es werden nur lactose-abbauende Enzyme gebildet, wenn sich überhaupt Lactose in der Zelle befindet.

Zusammengefasst:
Keine Lactose in der Zelle: Repressor bindet am Operator und verhindert die Transkription von lactoseabbauenden Enzymen (Repressor aktiv)
Lactose in der Zelle: Lactose Moleküle binden am Repressor und verändern dadurch seine Struktur (Repressor inaktiv). Die RNA Polymerase kann ablaufen und synthetisiert die Lactose abbauenden Enzyme.

Zusammenfassung

  • Das lac-Operon sorgt bei Prokaryoten für den Abbau von Lactose
  • Lactose erhöht als Effektor die Synthese von lactose-abbauenden Enzymen