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Bakteriengenetik Teil 10

Globale Regulation

Globale Regulation

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Flashcards 11
Language Deutsch
Category Biology
Level University
Created / Updated 28.01.2015 / 31.05.2017
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https://card2brain.ch/box/bakteriengenetik_teil_10
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Definieren Sie die Begriffe Operon, Regulon, Modulon und Stimulon.

  • Operon: mehrere Gene sind in einem Operon zusammengefasst und unterliegen gemeinsamen Regulationsmechanismen. Die Gene eines Operons haben meist einen funktionalen Bezug zueinander
  • Regulon: Ein Regulon reguliert mehrere Operons
  • Modulon: Verschaltet Regulons, indem es diese reguliert
  • Stimulon: Ein Stimulon ist ein Umwelteinfluss von außen, welcher verschiedene Signalkaskaden auslöst

Nennen Sie ein Beispiel für globale Genexpression bei E. coli.

  • σ32: Stressregulon für Hitzestress
    • ausgelöst wenn Temperatur über Optimaltemperatur geht (42°C), dadurch Minimierung von Schäden
  • Aerobe Atmung (Vorhandensein von Sauerstoff)
  • Katabolitrepression (Konzentration von zyklischem AMP)
  • Stickstoffverwertung (NH3-Mangel)
  • Oxidativer Stress (Oxidationsmittel)

Nennen Sie drei Energiequellen für den transmembranen Transport bei Bakterien

  • Protonen (protonenmotorische Kraft durch katabolische Reaktionen)
  • ATP-Hydrolyse
  • Phosphotransferasesystem: Phosphorylierung des zu transportierenden Enzyms über mehrere Enzyme (aus PEP, cAMP..)
  • Diffusionsgradient

Skizzieren Sie das Phosphotransferasesystem zur Aufnahme von Glukose bei E. coli

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d

Geben Sie eine Erklärung für den Selektionsvorteil der Laktose/Glukose Diauxie.

Die Laktose/Glukose Diauxie ist ein Selektionsvorteil, da ein Organismus auch weiter wachsen kann, wenn die Hauptkohlenstoffquelle (Glukose) schon verbraucht ist. Ein direktes Verwenden von Laktose wäre kein Selektionsvorteil, da das Wachstum aus Basis von Laktose längere Zeit benötigt und damit die Konkurrenten, welche Glukose verwenden, eine höhere Fitness hätten. Daher wird erst Glukose aufgebraucht und danach Laktose als C-Quelle verwendet.

Was ist der Mechanismus der Interaktion von Lactosepermease mit der Glukosekonzentration?

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  • IIAGlc-P phoyphoryliert Glucosetransporter und inhibiert, wenn in hoher Konzentration vorhanden, in seiner dephosphorylierten Form die Lactosepermease (zum Lactose-Transport) à inducer exclusion
  • bei niedriger Glucose-Konzentration ist die IIAGlc-P-Konzentration sehr hoch, wodurch zum einen die Adenylatcyclase (resultierend in lac-Translription) und der Lactose-Transporter aktiviert sind

Nennen Sie einen Regulator der globalen Genexpression.

  • σ32: Hitzeschock
  • σ70: Generelles Wachstum einer Zelle (Standard-Faktor)

Wie können sigma-Faktoren reguliert werden? Nennen Sie zwei Beispiele.

  • mit Hilfe von Anti-Sigma- bzw. Anti-Anit-Faktoren
  • σ70: Struktur der RNA (6S RNA) ähnelt der Regulationsstruktur für die RPo- σ70-holoenzym à 6S RNA ist Inhibitor

Was versteht man unter „stringent response“? Was ist der Hauptregulator der stringent response? Wie wird seine Konzentration reguliert?

  • Die Stringente Antwort ist eine Stressantwort, welche bei globalen Nährstoffmangel auftritt. Dabei wird die Synthese von rRNA, tRNA und Proteinen heruntergefahren, um lebenswichtige Proteine weiter zu synthetisieren.
  • Der Stimulus ist eine geringe Aminosäurekonzentration, die dazu führt, dass t-RNA häufig unbeladen ist.
  • Der Hauptregulator ist ppGpp, welcher durch ReIA synthetisiert wird. Das Ribosom gilt dabei als Sensor, da ReIA immer dann aktiviert wird, wenn eine unbeladene t-RNA bindet. ReIA katalysiert die Synthese von ppGpp aus GTP und ATP.

Warum ist ppGpp ein Alarmon? Wie reguliert ppGpp die Genexperssion auf transkriptionaler und auf mRNA Ebene?

  • ppGpp ist ein Alarmon, da es nur unter extremen Bedingungen synthetisiert wird, nämlich dann wenn die Aminosäurekonzentration so gering ist, dass der lebenserhaltende Stoffwechsel bald nicht mehr fortgesetzt werden kann.
  • ppGpp bindet zum einen an die RNA-Polymerase und inhibiert dabei die Ribosomneubildung und aktiviert die Aminosäuresynthese (transkriptionelle Ebene).
  • Weiterhin aktiviert es noch die Protease Lon/Clp, welche zum einen ribosomale Proteine degradiert (Aminosäurerecycling) und zum anderen wird die Translation inhibiert durch Aktivierung des Toxins ReiE welches mRNA am Ribosom degradiert

Warum ist ppGpp ein Alarmon? Wie reguliert ppGpp die Genexperssion auf transkriptionaler und auf mRNA Ebene?

  • ppGpp ist ein Alarmon, da es nur unter extremen Bedingungen synthetisiert wird, nämlich dann wenn die Aminosäurekonzentration so gering ist, dass der lebenserhaltende Stoffwechsel bald nicht mehr fortgesetzt werden kann.
  • ppGpp bindet zum einen an die RNA-Polymerase und inhibiert dabei die Ribosomneubildung und aktiviert die Aminosäuresynthese (transkriptionelle Ebene).
  • Weiterhin aktiviert es noch die Protease Lon/Clp, welche zum einen ribosomale Proteine degradiert (Aminosäurerecycling) und zum anderen wird die Translation inhibiert durch Aktivierung des Toxins ReiE welches mRNA am Ribosom degradiert

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