Das Lactose (lac) Operon. - Ein Beispiel für prokaryotische Genregulation

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1 Das Lactose (lac) Operon - Ein Beispiel für prokaryotische Genregulation

2 Nobel-Preis für die Entdeckung des lac-operons Francois Jacob Jacques Monod Pasteur Institute, Paris, Frankreich

3 E. Coli Struktur des lac-operons Promotor Operon 2. P laci Promotor C E O lacz Strukturgene lacy laca ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Katabolit-Aktivator-Protein Bindungsstelle Struktur Zytoplasma Zellwand Außenwelt

4 Struktur des lac-operons 3. ressorgen CAP-Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle lacz Gen Blockiert durch ressor mrna Start Shine-Dalgarno Sequenz -Galactosidase Start

5 ression 4. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle : ressor : RNA-ymerase

6 Induktion 5. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Glucose Galactose : ressor : RNA-ymerase Lactose

7 Induktion 5. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Permease rans- Acetylase : ressor : RNA-ymerase

8 Aktivierung 6. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle CAP: Katabolit-Aktivator-Protein camp Keine Glucose

9 Aktivierung 6. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle camp Keine Glucose

10 Aktivierung 6. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Permease rans- Acetylase

11 Aktivierung 6. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle keine camp Katabolitrepression (Endprodukthemmung) Anwesenheit von Glucose

12 Struktur und Funktion des lac-operons 7. P Kombinierte Regulation ressor CAP Operator Strukturgene erminator β-gal Permease rans- Lactose + Acetylase Lactose Adenylatcyclase Glucose Lactose camp AP β-gal Allolactose (Induktor)

13 Mutantes β-gal 8. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Lactose + camp keine Glucose

14 Mutantes β-gal 8. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal* Permease rans- Lactose + Acetylase Lactose

15 ranskriptionsstop in den Strukturgenen 9. P stop ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle ranskriptionsstop Lactose + β-gal Permease

16 ranskriptionsstop in den Strukturgenen 9. P stop ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Lactose +

17 ranskriptionsstop in den Strukturgenen 9. P stop ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Lactose +

18 O c Mutation 10. Operator lässt den ressor nicht binden P laci C E O c lacz lacy laca ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Permease rans- Lactose - Acetylase

19 I - Mutation 11. ressor kann den Operator nicht binden P laci C E O lacz lacy laca ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Permease rans- Lactose - Acetylase

20 I s Mutation 12. ressor kann Allolactose nicht binden P laci* C E O lacz lacy laca ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Lactose +

21 Mutant CAP - I 13. CAP kann camp nicht binden P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Lactose + camp keine Glucose

22 Mutant CAP - I 13. CAP kann camp nicht binden P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Lactose + camp keine Glucose

23 Mutant CAP - II 14. P CAP kann den Promotor auch ohne camp binden ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle Glucose + β-gal Permease rans- Lactose + Acetylase

24 Zu viele ressoren 15. P rep ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle P laci Plasmid P laci Plasmid Lactose + P laci Plasmid ressor von Plasmiden P laci Plasmid

25 Zu viele Operatoren 16. P ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle O Plasmid β-gal rep permease O Plasmid trans- Lactose - acetylase O Plasmid Operatoren auf Plasmiden O Plasmid

26 Partielle Diploiden: Cis- oder rans-effekte? 17a. Glükóz - b-gal pol perm* ransacetylase Laktóz Lactose DNS rep pol O c Mutation in Bakterien P laci C E O c lacz lacy - laca

27 Partielle Diploiden: Cis- oder rans-effekte? 17b. P stop ranslationsstop laci C E O lacz - lacy laca F Plasmid ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal* Permease rans- Acetylase β-gal Perm* rans- Acetylase Lactose - + O c Mutation in Bakterien laci O c stop P C E lacz lacy - laca Coli laco c lacz + lacy - -Gal: konstitutiv exprimiert F laco + lacz - lacy + Permease: nur wenn es Lactose gibt

28 Partielle Diploiden: Cis- oder rans-effekte? 18. Mutation P laci* C E O lacz lacy - laca stop ressor CAP Operator Strukturgene erminator Bindungsstelle RNA-ymerase Bindungsstelle β-gal Perm* rans- Acetylase Lactose - + β-gal* Permease rans- Acetylase I - Mutation in Bakterien P rep stop laci C E O lacz - lacy laca F Plasmid Coli laci - laco + lacz + lacy - -Gal wird auf Lactoseinduktion produziert F lac I + laco + lacz - lacy + Permease wird auf Lactoseinduktion produziert

29 Lactoseabbau beim Menschen 19.

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