Zum Inhalt
Anmelden
Alle Apps

Genregulation im Operon

Über diese App

Eine Bakterienzelle in 3D mit lac- und trp-Operon: Laktose, Glukose und Tryptophan in die Zelle ziehen, Repressor und CAP docken an, die Polymerase fährt oder stoppt, die Enzymmenge läuft als Kurve mit. Wahrheitstabelle, Logikschaltung, Mutanten als Vorhersageaufgaben.

Mit Erklärmodus: Ein KI-Tutor führt dich durch die App, zeigt in der Szene, worauf es ankommt, und beantwortet deine Fragen.

Was ein Operon regelt

Eine Zelle liest ihre Gene nicht ständig ab. Bei Bakterien liegen Gene für einen Stoffwechselweg oft als Operon zusammen: Promotor, Operator und mehrere Strukturgene, die in eine mRNA abgeschrieben werden. Ein Regulatorprotein entscheidet, ob die RNA-Polymerase durchkommt. Beim lac-Operon sitzt der Repressor von sich aus auf dem Operator. Aus Laktose entsteht Allolaktose, die als Induktor wirkt und ihn löst. Das heißt Substrat-Induktion. Beim trp-Operon ist es umgekehrt: Der Aporepressor wird erst durch Tryptophan aktiv. Das ist Endprodukt-Repression.

Was die App zeigt

Du blickst in eine Bakterienzelle mit zwei DNA-Abschnitten. Der Repressor ist eine Klammer, die Polymerase ein Ring um die DNA, die mRNA wächst quer zum Strang. Die Wahrheitstabelle zeigt die vier Lagen aus Laktose und Glukose, die Logikschaltung daneben macht sichtbar, dass das Operon nur bei Laktose UND NICHT Glukose stark läuft. Die Enzymmenge läuft als Kurve mit und folgt der mRNA verzögert. Im Vergleich stehen beide Operons nebeneinander.

Was du ausprobierst

Zieh einen Stoff von oben in die Zelle und beobachte, wer andockt. Tippe eine Zeile der Tabelle an, um eine Lage herzustellen. Setze Mutanten ein: lacI⁻ ohne Repressor, lacOᶜ mit defektem Operator, lacIˢ mit einem Repressor, der keinen Induktor bindet. In sieben Vorhersageaufgaben entscheidest du zuerst, wie viel Enzym entsteht. Dann läuft die Zelle weiter und die App begründet das Ergebnis.

Häufige Fragen

Wie funktioniert das lac-Operon?
Ohne Laktose sitzt der Repressor auf dem Operator und blockiert die RNA-Polymerase. Aus Laktose entsteht Allolaktose, sie bindet an den Repressor und löst ihn von der DNA. Stark abgelesen werden die Gene aber nur, wenn zusätzlich Glukose fehlt, weil dann CAP-cAMP den Start der Polymerase fördert.
Was ist der Unterschied zwischen Substrat-Induktion und Endprodukt-Repression?
Bei der Substrat-Induktion schaltet der abzubauende Stoff die Gene an, indem er einen aktiven Repressor inaktiviert (lac-Operon). Bei der Endprodukt-Repression schaltet das Produkt die Gene ab, indem es einen inaktiven Aporepressor aktiviert (trp-Operon).
Was passiert bei einer lacI-Mutante?
Ohne funktionsfähigen Repressor bleibt der Operator frei. Das Operon wird dann auch ohne Laktose abgelesen, es ist konstitutiv. Fehlt Glukose, läuft es stark, bei Glukose nur schwach, weil CAP-cAMP fehlt.
Zeigt die App echte Messwerte?
Nein. Die Enzymkurve ist ein Modell mit relativen Werten und einer Modellzeit. Die App zeigt die Schaltlogik und den verzögerten Anstieg, die Attenuation beim trp-Operon und die zusätzlichen Operatoren beim lac-Operon sind weggelassen.

Fach: Biologie (Gymnasium)

Mehr aus Biologie (Gymnasium)

Eine VisuApp von heyprof: interaktiv, kostenlos im Browser, ohne Anmeldung. Was ist eine VisuApp? · Alle Apps