Was ist lac operon?

Das lac-Operon ist ein Operon, das in E. coli und vielen anderen Darmbakterien vorkommt. Es ist verantwortlich für den Transport und den Stoffwechsel von Lactose. Das lac-Operon ist ein induzierbares Operon, was bedeutet, dass es normalerweise "ausgeschaltet" ist, aber aktiviert werden kann, wenn Lactose vorhanden ist.

Bestandteile des lac-Operons:

• lacZ: Gen, das für β-Galactosidase kodiert, ein Enzym, das Lactose in Glucose und Galactose spaltet. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Beta-Galactosidase)
• lacY: Gen, das für Lactose-Permease kodiert, ein Membranprotein, das den Transport von Lactose in die Zelle ermöglicht. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Lactose-Permease)
• lacA: Gen, das für β-Galactosid-Transacetylase kodiert. Seine genaue Funktion ist nicht vollständig geklärt, aber es wird angenommen, dass es an der Entgiftung von schädlichen β-Galactosiden beteiligt ist. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Beta-Galactosid-Transacetylase)
• Promotor (P): DNA-Sequenz, an die die RNA-Polymerase bindet, um die Transkription der lacZYA-Gene zu starten. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Promotor%20(Biologie))
• Operator (O): DNA-Sequenz, an die der lac-Repressor bindet. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Operator-Sequenz)
• lacI Gen: Dieses Gen liegt vor dem Operon und kodiert für den lac-Repressor. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Lac-Repressor)

Regulierung des lac-Operons:

• In Abwesenheit von Lactose: Der lac-Repressor bindet an den Operator und blockiert die RNA-Polymerase, wodurch die Transkription der lacZYA-Gene verhindert wird.
• In Anwesenheit von Lactose: Lactose (genauer gesagt Allolactose, ein Isomer der Lactose) bindet an den lac-Repressor und verändert dessen Konformation, wodurch er sich vom Operator löst. Dies ermöglicht es der RNA-Polymerase, an den Promotor zu binden und die lacZYA-Gene zu transkribieren.

Katabolitrepression:

Das lac-Operon unterliegt auch der Katabolitrepression, die durch Glucose vermittelt wird. Wenn Glucose vorhanden ist, wird der cAMP-Spiegel in der Zelle niedrig gehalten. cAMP ist erforderlich, damit das CAP (Catabolite Activator Protein) an die DNA binden und die Transkription des lac-Operons verstärken kann. Wenn also Glucose vorhanden ist und der cAMP-Spiegel niedrig ist, bindet CAP nicht an die DNA und die Transkription des lac-Operons ist reduziert, selbst wenn Lactose vorhanden ist. (https://de.wikiwhat.page/kavramlar/Katabolitrepression)

Zusammenfassend:

Das lac-Operon ermöglicht es Bakterien, Lactose als Energiequelle zu nutzen, wenn Glucose nicht verfügbar ist. Die Regulation des Operons ist komplex und beinhaltet sowohl die Induktion durch Lactose als auch die Repression durch Glucose.