Genregulierung

Genaktivierung:
Der Kern jeder Zelle enthält das gesamte Genom des Lebewesens. Während der Entwicklung eines Organismus spezialisieren sich die Zellen zu Zelltypen mit unterschiedlicher Funktion (z.B. Epidermiszelle,
Nervenzelle). Dabei werden jeweils unterschiedliche Gene bzw. Gengruppen aktiv, alle anderen bleiben inaktiv (differentielle Genaktivierung). Diese Genaktivierung lässt sich bei Riesenchromosomen von Insekten mikroskopisch beobachten. Hier sind aufgeblähte Bereiche Sichtbar (Puffs), an denen die m-RNA-Bildung nachgewiesen werden kann. Währen der Entwicklung der Larven verschwinden Puffs und neue treten an anderen Stellen der Chromosomen auf.

Operonmodell:
Wie Gene zu bestimmten Zeitpunkten aktiviert oder gehemmt werden, wie die Aktivität der Gene also reguliert wird, haben JACOB und MONDO an Bakterien erarbeitet und als Operonmodell vorgestellt. Nach diesem Modell sind einzelne Gene zu einem Operon zusammenzufassen. Dieses enthält mehrere Strukturgene mit dem Code zur Bildung des Enzyms, Regulatorgene, die Bildung von Repressor-Proteinen codieren, sowie Operator- und Promotorgene, die die Strukturgene kontrollieren.

Substratinduktion:
Wird die Bildung eines Enzyms erst bei Anwesenheit eines bestimmten Substrats (Induktor) ausgelöst, spricht man von Substratinduktion. So bewirkt die Anwesenheit von Lactose (Milchzucker) eine Gestaltänderung beim aktiven Repressor-Protein. Dieses wird nun als Repressor unwirksam und gibt das Operatorgen frei. Daraufhin veranlassen die Strukturgene die Bildung von Lactose abbauenden Enzymen.

Endprodukthemmung:
Hierbei verhindert das Endprodukt einer Stoffwechselkette die Neubildung von Enzymen. So aktiviert z.B. die Aminosäure Tryptophan den inaktiven Repressor, der seinerseits über den Operator die Strukturgene hemmt. Die Enzymbildung wird eingestellt, weitere Endprodukte fallen vorerst nicht mehr an.

Spleißen:
Während bei den kernlosen Prokaryonten die m-RNA direkt zu den Ribosomen gelangt, wird sie bei den Eukaryonten enzymatisch verändert, bevor sie den Zellkern verlässt.
Da die DANN der Eukarionten aus codierenden und nicht codierenden Abschnitten besteht, schneiden spezielle Enzyme nach der Transkription aus der zunächst überlangen Vorläufer-m-RNA die nicht codierenden Intron-Basensequenzen heraus (Spleißen). Anschließend werden die codierenden Exons zur aktiven m-RNA enzymatisch zusammengefügt.