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Forum "Genetik" - Arabinose-Operon
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Arabinose-Operon: Frage (überfällig)
Status: (Frage) überfällig Status 
Datum: 14:35 Di 27.06.2017
Autor: BlackWidow43

Aufgabe
Hallo,
ich behandle in Bio momentan das Arabinose-Operon. Ich habe einen Text mit einer Abbildung und 4 Fragen, die ich beantworten soll:

"Das Arabinose-Operon:
Arabinose ist ein Zucker, der von E.coli verwertet werden kann. Eine Gruppe von Genen des Arabinose-Stoffwechsels bildet das ara-Operon. Innerhalb des ara-Operons finden sich unter anderem die Gene araB, araA und araD, die für den Abbau des Zuckers zuständig sind. Sie werden durch den Promotor [mm] P_{BAD} [/mm] reguliert. Dieser Promotor wird nur dann aktiviert, wenn Arabinose im Nährmedium vorhanden ist. Dies geschieht durch ein Regulatorprotein. Arabinose bindet an das Regulatorprotein und dieser Komplex wiederum an die araI-Region und wirkt so als Transkriptionsverstärker. Durch den direkten Kontakt mit der RNA-Polymerase wird die Transkriptionshäufigkeit für die Gene araB, araA und araD erhöht. Ohne Arabinose bindet das Regulatorprotein an den Operator O1 sowie gleichzeitig an den Operator O2 und unterdrückt die Transkription des Promotors [mm] P_{C} [/mm] und des Promotors [mm] P_{BAD}.“ [/mm]

[]https://de.wikipedia.org/wiki/Ara-Operon#/media/File:Ara-operon.png

1. Im ara-Operon gibt es eine Reihe von DNA-Abschnitten, an die das Regulatorprotein binden kann: O2, O1, CAP und araI. Was unterscheidet diese Abschnitte grundsätzlich von den Genen araA, araB, araC und araD?
2. Die Promotoren [mm] P_{C} [/mm] und [mm] P_{BAD} [/mm] sind laut Abb.1 gegensinnig angeordnet. Welchen Einfluss hat diese Anordnung auf den Ablauf der Transkription?
3. Wie ist die Situation in der Zelle bei Vorhandensein von Arabinose im Nährmedium? Zeichnen Sie schematisch einen DNA-Abschnitt mit den Genen araI, araB, araA und araD und ergänzen Sie mit einfachen Symbolen Regulatorprotein, Arabinose, RNA-Polymerase und die gebildete m-RNA.
4. Benennen Sie die Regulationsprinzipien im ara-Operon, die im Text beschrieben werden. Begründen Sie die Notwendigkeit für die Bakterienzelle, die Produktion von Enzymen zum Abbau von Arabinose zu regulieren.


Auf der Bakterien-DNA befindet sich ein Abschnitt, der für die Verwertung der Arabinose zuständig ist, das ara-Operon. Promoter, Operator und Strukturgene werden zusammen als Operon bezeichnet. Der Promoter ist der Abschnitt, der als Startplatz für die RNA-Polymerase dient. Der Operator kontrolliert die Tätigkeit der nachfolgenden Strukturgene. Der Abschnitt des Terminators markiert das Ende des Operons. Die RNA-Polymerase löst sich vom DNA-Strang und beendet die Transkription.    

1.
Das ara-Operon hat vier wichtige regulatorische Bereiche, die durch das Regulatorprotein araC, reguliert werden: araO1, araO2, araI und CAP.
araO1 und araO2 sind Operatoren. In Abwesenheit von Arabinose bindet araC gleichzeitig an araO1 und araO2, wodurch ein DNA-Ring entsteht, und die Transkription der Promotoren [mm] P_{C} [/mm] und [mm] P_{BAD} [/mm] unterdrückt wird.
araI ist ein Indukutorbereich, bestehend aus I1 und I2. Der Promoter [mm] P_{BAD} [/mm] wird nur dann aktiviert, wenn Arabinose im Nährmedium vorhanden ist. Das geschieht mithilfe eines Regulatorproteins: Arabinose bindet an das Regulatorprotein und dieses an die araI-Region und wirkt somit als Transkriptionsverstärker. Außerdem ist der Promotor [mm] P_{C} [/mm] für die RNA-Polymerase zugängig und kann abgelesen werden.
CAP ist eine Bindungsstelle. Bei Abwesenheit von Monosacchariden (Einfachzuckern), wie Arabinose, leitet CAP die Neuanordnung des C-Proteins ein und unterbindet die DNA-Schleifenbildung und aktiviert somit die Transkription am Promotor [mm] P_{BAD}. [/mm]
araA, araB und araD sind Strukturgene. Sie werden durch den Promoter PBAD reguliert und codieren für Polypeptide, die für die Verwertung der Arabinose benötigt werden. araA (Arabinose-Isomerase) wandelt Arabinose in Ribulose um. araB (Ribulokinase) wandelt die Ribulose zu Ribulose-5-phosphat. araD (Ribulose-5-phosphat-Epimerase) wandelt Ribulose-5-phosphat in Xylulose-5-phosphat um, das über den Pentosephosphatweg verarbeitet wird.
araC ist ein Regulatorptrotein, das als Repressor oder als Aktivator wirken kann. In Abwesenheit von Arabinose wirkt araC als Repressor, indem es an araO bindet und somit die Transkription der Strukturgene verhindert (negative Genregulation). Ist Arabinose vorhanden, wirkt diese als Effektor, und bindet an den Repressor und bewirkt einen allosterischen Effekt. araC wirkt als Aktivator, da ein Komplex zwischen Rugulatorprotein und Arabinose an die Initiator-Region bindet und somit die Synthese der BAD-Genprodukte anregt (positive Genregulation).

Hoffe Aufgabe 1 ist soweit richtig. Bei Aufgabe 2 hab ich leider absolut keine Ahnung. Im Internet konnte ich auch nichts finden, warum die beiden Promotoren gegensinnig angeordnet sind. Vielleicht hat von euch ja jemand Ahnung oder eine Idee und kann mir helfen?
Die Aufgaben 3 und 4 wollte ich erst lösen, wenn ich weiß ob Aufgabe 1 korrekt ist und ich auch die Aufgabe 2 lösen konnte.
Vielen Dank im Voraus!
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.

Dateianhänge:
Anhang Nr. 1 (Typ: png) [nicht öffentlich]
        
Bezug
Arabinose-Operon: Fälligkeit abgelaufen
Status: (Mitteilung) Reaktion unnötig Status 
Datum: 15:20 Fr 28.07.2017
Autor: matux

$MATUXTEXT(ueberfaellige_frage)
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