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<!DOCTYPE html>

<title>Operon</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Operon</span></h1>

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</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p>Ein <b>Operon</b> ist eine Funktionseinheit der <a href="Desoxyribonukleins%C3%A4ure" title="Desoxyribonukleinsäure">DNA</a> von <a href="Prokaryoten" title="Prokaryoten">Prokaryoten</a> und manchen <a href="Eukaryoten" title="Eukaryoten">Eukaryoten</a> sowie der von <a href="Bakterien" title="Bakterien">Bakterien</a> abgeleiteten <a href="Organellen" class="mw-redirect" title="Organellen">Organellen</a> wie den <a href="Plastid" title="Plastid">Plastiden</a> (siehe <a href="Endosymbiontentheorie" title="Endosymbiontentheorie">Endosymbiontentheorie</a>).

</p>

<p>Die funktionelle Einheit eines Operons besteht aus <a href="Promotor_(Genetik)" title="Promotor (Genetik)">Promotor</a>, <a href="Operator_(Genetik)" title="Operator (Genetik)">Operator</a>(en) und mehreren (Struktur-)<a href="Gen" title="Gen">Genen</a>, die für <a href="Protein" title="Protein">Proteine</a> mit typischerweise verwandten Funktionen codieren.<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Je nach Operon können verschiedene regulatorische Proteine als <a href="Repressor" title="Repressor">Repressoren</a> oder als <a href="Aktivator_(Genetik)" title="Aktivator (Genetik)">Aktivatoren</a> mit den Operatoren in Wechselwirkung treten und dadurch die <a href="Transkription_(Biologie)" title="Transkription (Biologie)">Transkription</a> der Gene im Operon an- oder abschalten. Dies hängt jeweils wiederum ab von Wechselwirkungen mit von der <a href="Zelle_(Biologie)" title="Zelle (Biologie)">Zelle</a> gebildeten oder aufgenommenen Stoffen (Liganden oder Effektormolekülen). Dadurch kann die Synthese der betreffenden <a href="MRNA" title="MRNA">mRNA</a> (messenger-RNA) aktiviert oder gehemmt werden, indirekt also auch die <a href="Translation_(Biologie)" title="Translation (Biologie)">Translation</a> der codierten Proteine.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Genregulation">Genregulation</h2></div>

<p>Gewöhnlich werden alle Gene eines Operons koordiniert reguliert. Dabei wird eine positive von einer negativen Regulation unterschieden. Bei der positiven Regulation benötigt die <a href="RNA-Polymerase" class="mw-redirect" title="RNA-Polymerase">RNA-Polymerase</a> einen Aktivator, der an die <a href="DNA" class="mw-redirect" title="DNA">DNA</a> bindet, damit die <a href="Transkription_(Biologie)" title="Transkription (Biologie)">Transkription</a> erfolgen kann. Bei der Negativen Regulation bindet ein Repressor an die DNA und die RNA-Polymerase kann das Gen nicht transkribieren.

Außerdem können bestimmte Metabolite die Aktivatoren und Repressoren aktivieren (Aktivator/Repressor kann an die DNA binden) oder inaktivieren (Aktivator/Repressor dissoziiert von DNA).

Von Induktion spricht man, wenn die Bindung des Metaboliten dazu führt, dass die Transkription (und damit Genexpression) erfolgen kann (Inaktivierung des Repressors bzw. Aktivierung des Aktivators). Dagegen bedeutet Repression, dass das Substrat eine Genexpression (Aktivator wird inaktiviert bzw. Repressor aktiviert) unterdrückt.

</p>

<p>Das <b>Operon-Modell</b> der <a href="Genregulation" title="Genregulation">Genregulation</a> wurde 1960 von den französischen Wissenschaftlern <a href="Fran%C3%A7ois_Jacob" title="François Jacob">François Jacob</a> und <a href="Jacques_Monod_(Biologe)" title="Jacques Monod (Biologe)">Jacques Monod</a> u. a. anhand des <a href="Lac-Operon" title="Lac-Operon"><i>lac</i>-Operons</a> von <a href="Escherichia_coli" title="Escherichia coli"><i>E. coli</i></a> entwickelt<sup id="cite_ref-2" class="reference"><a href="#cite_note-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> und später erweitert.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup><sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Für ihre Arbeiten auf diesem Gebiet erhielten sie 1965 den <a href="Nobelpreis_f%C3%BCr_Physiologie_oder_Medizin" title="Nobelpreis für Physiologie oder Medizin">Nobelpreis für Physiologie oder Medizin</a>.<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Operons spielen auch eine wichtige Rolle als Werkzeuge der Gentechnik. Beliebige Gene lassen sich unter die Kontrolle der Regulationselemente eines Operons stellen und können so, z. B. im Falle des <i>lac</i>-Operons durch Zugabe des synthetischen Induktors IPTG (<a href="Isopropyl-%CE%B2-D-thiogalactopyranosid" title="Isopropyl-β-D-thiogalactopyranosid">Isopropyl-β-<small>D</small>-thiogalactopyranosid</a>), gezielt aktiviert werden.

</p><p>Beispiele sind das <a href="Lac-Operon" title="Lac-Operon"><i>lac</i>-Operon</a>, das <a href="Trp-Operon" title="Trp-Operon"><i>trp</i>-Operon</a> und das <a href="Ara-Operon" title="Ara-Operon"><i>ara</i>-Operon</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Nancy Trun, Janine Trempy: <i>Gene expression and regulation.</i> In: Nancy Trun, Janine Trempy: <i>Fundamental Bacterial Genetics.</i> Blackwell, Malden MA u. a. 2004, ISBN 978-0-6320-4448-1, S. 191–212, <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.blackwellpublishing.com/trun/pdfs/Chapter12.pdf">online (PDF; 500 kB)</a>.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<ul><li><a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.hschickor.de/4-genregulation-der-lactoseabbau-nach-jacob-und-monod.html">Animiertes Operon</a> auf der Homepage von Holger Schickor</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="book">Miller JH, Suzuki DT, Griffiths AJF, Lewontin RC, Wessler SR, Gelbart WM: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Introduction to genetic analysis</cite>. 8. Auflage. W.H. Freeman, San Francisco 2005, ISBN 0-7167-4939-4, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>740</span> (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Operon&rft.au=Miller+JH%2C+Suzuki+DT%2C+Griffiths+AJF%2C+...&rft.btitle=Introduction+to+genetic+analysis&rft.date=2005&rft.edition=8&rft.genre=book&rft.isbn=0716749394&rft.pages=740&rft.place=San+Francisco&rft.pub=W.H.+Freeman" style="display:none"> </span></span></span>

</li>

<li id="cite_note-2"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-2">↑</a></span> <span class="reference-text">Jacob, F., Perrin, D., Sanchez, C. & J. Monod (1960): <i>L'opéron: groupe de gènes à expression coordonnée par un opérateur.</i> In: <i>C R Hebd Seances Acad Sci.</i> Bd. 250, S. 1727–1729. <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/14406329?dopt=Abstract">PMID 14406329</a></span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text">F. Jacob & J. Monod (1961): <i>Genetic regulatory mechanisms in the synthesis of proteins.</i> In: <i>J. Mol. Biol.</i> Bd. 3, S. 318–356. <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/13718526?dopt=Abstract">PMID 13718526</a></span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text"><a href="Fran%C3%A7ois_Jacob" title="François Jacob">F. O. Jacob</a>: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">The Birth of the Operon</cite>. In: <cite class="lang" lang="en" dir="auto" style="font-style:italic">Science</cite>. 332. Jahrgang, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>6031</span>, 2011, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>767–767</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1126/science.1207943">10.1126/science.1207943</a></span>, <a class="external mw-magiclink-pmid" rel="nofollow" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21566161?dopt=Abstract">PMID 21566161</a> (englisch).<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Operon&rft.atitle=The+Birth+of+the+Operon&rft.au=F.+O.%26%2332%3BJacob&rft.date=2011&rft.doi=10.1126%2Fscience.1207943&rft.genre=journal&rft.issue=6031&rft.jtitle=Science&rft.pages=767-767&rft.pmid=21566161&rft.volume=332.+Jahrgang" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-5"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-5">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1965/summary/">Informationen</a> der <a href="Nobelpreis" title="Nobelpreis">Nobelstiftung</a> zur Preisverleihung 1965 an Francois Jacob und Jacques Monod (englisch).</span>

</li>

</ol>

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Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4210146-3">4210146-3</a></span> </div>

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