Последовательность работы гена прокариот транскрипция трансляция посттрансляционные процессы реферат

Обновлено: 02.07.2024

Под влиянием УФ - излучения образуются димеры пиримидиновых оснований. Фермент фотолиазавосстанавливает структуру ДНК (активен под действием света).

Эксцизионная репарация

-это восстановление поврежденного участка ДНК путем его вырезания. Происходит в
1) G1 – периоде (дорепликативная)
2) S – периоде (репликативная)

Пострепликативная репарация

- обмен фрагментами (рекомбинация) между двумя вновь образованными спиралями ДНК. Происходит в G2 – периодеклеточного цикла.

SOS – репарация

- достраивание ДНК напротив дефектных звеньев матричной цепи. В результате ДНК оказывается удвоенной, хотя и с большим количеством ошибок, но это дает возможность провести клеточное деление.
Часто становится причиной опасных мутаций, в т.ч. онкологий.
Пример мутации: пигментная ксеродерма – дефект разных репарирующих систем. Возможно снижение активности УФ – эндонуклеазы. До 90% всех раковых заболеваний, возможно, связаны с отсутствием репарации ДНК.

8. Формирование нуклеосомы. Белки, участвующие в формировании её

В течение клеточного цикла нуклеосомы временно отсоединяются от ДНК только при репликации, также они могут быть устранены на участках, транскрибируются в определенный момент.

Химический состав хромосомы. Классификация хромосом.

Хромосомы

Хромосомы — это цитологические палочковидные структуры, представляющие собой конденсированный хроматин и появляющиеся в клетке во время митоза или мейоза. Хромосомы и хроматин — различные формы пространственной организации дезоксирибонуклеопротеидного комплекса, соответствующие разным фазам жизненного цикла клетки. Химический состав хромосом такой же, как и хроматина: 1) ДНК (30–45%), 2) гистоновые белки (30–50%), 3) негистоновые белки (4–33%).

Основу хромосомы составляет одна непрерывная двухцепочечная молекула ДНК; длина ДНК одной хромосомы может достигать нескольких сантиметров. Понятно, что молекула такой длины не может располагаться в клетке в вытянутом виде, а подвергается укладке, приобретая определенную трехмерную структуру, или конформацию. Можно выделить следующие уровни пространственной укладки ДНК и ДНП: 1) нуклеосомный (накручивание ДНК на белковые глобулы), 2) нуклеомерный, 3) хромомерный, 4) хромонемный, 5) хромосомный.

В процессе преобразования хроматина в хромосомы ДНП образует не только спирали и суперспирали, но еще петли и суперпетли. Поэтому процесс формирования хромосом, который происходит в профазу митоза или профазу 1 мейоза, лучше называть не спирализацией, а конденсацией хромосом.

Хромосомы: 1 — метацентрическая; 2 — субметацентрическая; 3, 4 — акроцентрические. Строение хромосомы: 5 — центромера; 6 — вторичная перетяжка; 7 — спутник; 8 — хроматиды; 9 — теломеры.

Метафазная хромосома (хромосомы изучаются в метафазу митоза) состоит из двух хроматид (8). Любая хромосома имеет первичную перетяжку (центромеру) (5), которая делит хромосому на плечи. Некоторые хромосомы имеют вторичную перетяжку (6) и спутник (7). Спутник — участок короткого плеча, отделяемый вторичной перетяжкой. Хромосомы, имеющие спутник, называются спутничными (3). Концы хромосом называются теломерами (9). В зависимости от положения центромеры выделяют: а) метацентрические (равноплечие) (1), б) субметацентрические (умеренно неравноплечие) (2), в) акроцентрические (резко неравноплечие) хромосомы (3, 4).

Соматические клетки содержат диплоидный (двойной — 2n) набор хромосом, половые клетки — гаплоидный (одинарный — n). Диплоидный набор аскариды равен 2, дрозофилы — 8, шимпанзе — 48, речного рака — 196. Хромосомы диплоидного набора разбиваются на пары; хромосомы одной пары имеют одинаковое строение, размеры, набор генов и называются гомологичными.

Кариотип — совокупность сведений о числе, размерах и строении метафазных хромосом. Идиограмма — графическое изображение кариотипа. У представителей разных видов кариотипы разные, одного вида — одинаковые. Аутосомы — хромосомы, одинаковые для мужского и женского кариотипов. Половые хромосомы — хромосомы, по которым мужской кариотип отличается от женского.

Хромосомный набор человека (2n = 46, n = 23) содержит 22 пары аутосом и 1 пару половых хромосом. Аутосомы распределены по группам и пронумерованы:

Половые хромосомы не относятся ни к одной из групп и не имеют номера. Половые хромосомы женщины — ХХ, мужчины — ХУ. Х-хромосома — средняя субметацентрическая, У-хромосома — мелкая акроцентрическая.

В области вторичных перетяжек хромосом групп D и G находятся копии генов, несущих информацию о строении рРНК, поэтому хромосомы групп D и G называются ядрышкообразующими.

Функции хромосом: 1) хранение наследственной информации, 2) передача генетического материала от материнской клетки к дочерним.

11 матричные процессы

Матричными называются такие процессы, при которых на основе первичной структуры одного биополимера, называемой матрицей, синтезируется первичная структура другого биополимера, называемого копией, причем структура матрицы определяет структуру копии. К матричным процессам относятся:

1.биосинтез ДНК или репликация;

2.биосинтез РНК или транскрипция;

3. биосинтез белка или трансляция.

Любой матричный процесс можно разбить на 3 фазы:

1.начало синтеза или инициация

2.продолжение синтеза или элонгация

3.окончание синтеза или терминация.

Это ферментативные процессы, кроме того, требующие затраты не ферментных белковых факторов. Это энергозависимые процессы, которые требуют затраты энергии в виде АТФ или ГТФ. Ведущим правилом всех матричных процессов является правило комплиментарности. В ходе первых двух процессов, которые в основном осуществляются в ядре клетки, матрицей является нуклеиновые кислоты и копией нуклеиновые кислоты. В процессе транскрибции матрицей является нуклеиновая кислота, а копия полипептидная цепь.

12 Смысловая и антисмысловая нить ДНК и работа их в транскрипции

Кодирующая цепь (нить), смысловая цепь (нить) (coding chain (strand), sense chain (strand)) [франц. code — код, шифр] — одна из цепей двухцепочечной молекулы ДНК, нуклеотидная последовательность которой идентична мРНК, транскрибированной с комплементарной антисмысловой цепи (матричная цепь ДНК). Иногда обе нити ДНК могут транскрибироваться, но в противоположных направлениях

екодирующая цепь (нить), антисмысловая цепь (нить) (noncoding chain (strand), antisense chain (strand)) [франц. code — код, шифр; греч. anti — против] — одна из двух комплементарных цепей ДНК, которая по последовательности подобна РНК (при условии замены T на У). Общепринято давать структуру гена в виде последовательности Н.ц. ДНК в направлении 5'?3'. Если прочитать кодоны Н.ц. в этом направлении, то с помощью генетического кода можно воспроизвести аминокислотную последовательность белка в принятом порядке, т. е. от N- к С-концу.

Строение гена эукариот

Ген — участок молекулы ДНК, кодирующий первичную последовательность аминокислот в полипептиде или последовательность нуклеотидов в молекулах транспортных и рибосомных РНК. ДНК одной хромосомы может содержать несколько тысяч генов, которые располагаются в линейном порядке. Место гена в определенном участке хромосомы называется локусом. Особенностями строения гена эукариот являются: 1) наличие достаточно большого количества регуляторных блоков, 2) мозаичность (чередование кодирующих участков с некодирующими). Экзоны (Э) — участки гена, несущие информацию о строении полипептида. Интроны (И) — участки гена, не несущие информацию о строении полипептида. Число экзонов и интронов различных генов разное; экзоны чередуются с интронами, общая длина последних может превышать длину экзонов в два и более раз. Перед первым экзоном и после последнего экзона находятся нуклеотидные последовательности, называемые соответственно лидерной (ЛП) и трейлерной последовательностью (ТП). Лидерная и трейлерная последовательности, экзоны и интроны образуют единицу транскрипции. Промотор (П) — участок гена, к которому присоединяется фермент РНК-полимераза, представляет собой особое сочетание нуклеотидов. Перед единицей транскрипции, после нее, иногда в интронах находятся регуляторные элементы (РЭ), к которым относятся энхансеры и сайленсеры. Энхансеры ускоряют транскрипцию, сайленсеры тормозят ее.

Транскрипция у эукариот

Транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом РНК-полимеразой.

РНК-полимераза может присоединиться только к промотору, который находится на 3'-конце матричной цепи ДНК, и двигаться только от 3'- к 5'-концу этой матричной цепи ДНК. Синтез РНК происходит на одной из двух цепочек ДНК в соответствии с принципами комплементарности и антипараллельности. Строительным материалом и источником энергии для транскрипции являются рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, УТФ, ГТФ, ЦТФ).

Транскрипция и процессинг происходят в клеточном ядре. Зрелая иРНК приобретает определенную пространственную конформацию, окружается белками и в таком виде через ядерные поры транспортируется к рибосомам; иРНК эукариот, как правило, моноцистронны (кодируют только одну полипептидную цепь).

Трансляция

Трансляция — синтез полипептидной цепи на матрице иРНК.

Органоиды, обеспечивающие трансляцию, — рибосомы. У эукариот рибосомы находятся в некоторых органоидах — митохондриях и пластидах (70S-рибосомы), в свободном виде в цитоплазме (80S-рибосомы) и на мембранах эндоплазматической сети (80S-рибосомы). Таким образом, синтез белковых молекул может происходить в цитоплазме, на шероховатой эндоплазматической сети, в митохондриях и пластидах. В цитоплазме синтезируются белки для собственных нужд клетки; белки, синтезируемые на ЭПС, транспортируются по ее каналам в комплекс Гольджи и выводятся из клетки. В рибосоме выделяют малую и большую субъединицы. Малая субъединица рибосомы отвечает за генетические, декодирующие функции; большая — за биохимические, ферментативные.

В малой субъединице рибосомы расположен функциональный центр (ФЦР) с двумя участками — пептидильным (Р-участок) и аминоацильным (А-участок). В ФЦР может находиться шесть нуклеотидов иРНК, три — в пептидильном и три — в аминоацильном участках.

Для транспорта аминокислот к рибосомам используются транспортные РНК, тРНК (лекция №4). Длина тРНК от 75 до 95 нуклеотидных остатков. Они имеют третичную структуру, по форме напоминающую лист клевера. В тРНК различают антикодоновую петлю и акцепторный участок. В антикодоновой петле РНК имеется антикодон, комплементарный кодовому триплету определенной аминокислоты, а акцепторный участок на 3'-конце способен с помощью фермента аминоацил-тРНК-синтетазы присоединять именно эту аминокислоту (с затратой АТФ). Таким образом, у каждой аминокислоты есть свои тРНК и свои ферменты, присоединяющие аминокислоту к тРНК.


1 — антикодон; 2 — участок, связывающий аминокислоту.	Транспорт аминокислот к рибосомам: 1 — фермент; 2 — тРНК; 3 — аминокислота.

Двадцать видов аминокислот кодируются 61 кодоном, теоретически может быть 61 вид тРНК с соответствующими антикодонами. Но кодируемых аминокислот всего 20 видов, значит, у одной аминокислоты может быть несколько тРНК. Установлено существование нескольких тРНК, способных связываться с одним и тем же кодоном (последний нуклеотид в антикодоне тРНК не всегда важен), поэтому в клетке обнаружено всего около 40 различных тРНК.

Синтез белка начинается с того момента, когда к 5'-концу иРНК присоединяется малая субъединица рибосомы, в Р-участок которой заходит метиониновая тРНК (транспортирующая аминокислоту метионин). Следует отметить, что любая полипептидная цепь на N-конце сначала имеет метионин, который в дальнейшем чаще всего отщепляется. Синтез полипептида идет от N-конца к С-концу, то есть пептидная связь образуется между карбоксильной группой первой и аминогруппой второй аминокислот.

Затем происходит присоединение большой субъединицы рибосомы, и в А-участок поступает вторая тРНК, чей антикодон комплементарно спаривается с кодоном иРНК, находящимся в А-участке.

Пептидилтрансферазный центр большой субъединицы катализирует образование пептидной связи между метионином и второй аминокислотой. Отдельного фермента, катализирующего образование пептидных связей, не существует. Энергия для образования пептидной связи поставляется за счет гидролиза ГТФ.

Как только образовалась пептидная связь, метиониновая тРНК отсоединяется от метионина, а рибосома передвигается на следующий кодовый триплет иРНК, который оказывается в А-участке рибосомы, а метиониновая тРНК выталкивается в цитоплазму. На один цикл расходуется 2 молекулы ГТФ. В А-участок заходит третья тРНК, и образуется пептидная связь между второй и третьей аминокислотами.

Трансляция идет до тех пор, пока в А-участок не попадает кодон-терминатор (УАА, УАГ или УГА), с которым связывается особый белковый фактор освобождения. Полипептидная цепь отделяется от тРНК и покидает рибосому. Происходит диссоциация, разъединение субъединиц рибосомы.

Скорость передвижения рибосомы по иРНК — 5–6 триплетов в секунду, на синтез белковой молекулы, состоящей из сотен аминокислотных остатков, клетке требуется несколько минут. Первым белком, синтезированным искусственно, был инсулин, состоящий из 51 аминокислотного остатка. Потребовалось провести 5000 операций, в работе в течение трех лет принимали участие 10 человек.

Транскрипция и трансляция у прокариот

В результате транскрипции образуется полицистронная иРНК, кодирующая несколько белков, совместно обеспечивающих определенную группу реакций.
иРНК имеет несколько центров инициации трансляции, терминации трансляции и НТО.
Не происходят КЭПирование, полиаденилирование и сплайсинг иРНК.
Трансляция начинается еще до завершения транскрипции; эти процессы не разделены во времени и пространстве, как это имеет место у эукариот.

1 — ДНК; 2 — РНК-полимераза; 3 — Нуклеозидтрифосфаты ГТФ, ЦТФ, АТФ, УТФ.

14. Генетический код. Свойства генетического кода и их характеристика.

Транскрипция – происходит синтез иРНК на основе молекулы ДНК. Ключевой фермент РНК-полимераза.

1. РНК-полмераза распознает промотер и взаимодействует с ним. Промотр – особый участок гена, располагается перед кодирующей частью гена. Ф-ция – распознование промотора необходимо для активации РНК-полимеразы

2. РНК-полимераза после активации обеспечивает разрушение водородных связей между цепями ДНК на определенном участке молекулы.ж РНК-полимераза на основе кодогенной цепи ДНК обеспечивает синтез молекулы иРНК в соотвествии с принципами комплиментарности и антипараллельности. Кодогенной цепью является та епь ДНК на которой промотер располагается ближе к 3- концу

3. Когда РНК-полимераза достигает стоп-триплета, поступает сигнал о прекращении синтеза РНК. РНК-полимераза отделяется от ДНК, освобождается молекула РНК и восстанавливается структура ДНК. Синтезированная молекула РНК является проРНК (первичный транскрипт)

Процессинг-происходит созревание первичного транскрипта и формируется зрелая молекула матричной РНК

1. На 5- конце молекулы РНК присоединяется особый участок КЕП. Он обеспечивает распознавание малой субъединицы рибосомы

2. На 3- конце молекулы РНК присоединяется в среднем 100-200 нуклеотидов, содержащих Аденин *полиА*. При каждом синтезе белка происходит отщипление нескоьких нуклеотидов из этого участка, когда полиА полностью разрушается, начинется расщипление молекулы РНК

3. Происходит метилирование отдельных нуклеотидов. Это увеличивает устойчивость РНК к действию ферментов цитоплазмы

Сплайсинг – происходит вырезание интронов и сшивание между собой экзонов. Процесс сложный. В нем участвуют разные молекулы.

Альтернативный сплайсинг – у человека имеется около 25 000 генов и 100 000 белков. В соматических клетках организма гены одинаковые. На них образуется одинакове проРНК. Но в клетках разных тканей по-разному определяются границы и количество экзонов и интронов. Поэтому в разных типах клеток образуются разные иРНК и синтезирутся разные белки

Трансляция – происходит сборка полипептидной цепи на рибосомах в соотвествии со строением мРНК

1. Инициация – начало процесса. мРНК с помощью КЭПа распознает малую субъединицу рибосомы. С помощью лидера формирует связь между мРНК и малой субъединицей рибосомы. К стартовому кодону присоединяется аминоацилтРНК, которая несет а\к метионин. тРНК может присоединяться к мРНК только тогда, когда антикодон соотвествует кодону иРНК К сформировавшемуся комплексу присоединяется большая субъединица рибосомы. В целой рибосоме формируется 2 активных центра: Аминоацильный (А) и пептидийный (П)

2. Элонгция – Ацентр поступает аминоацил тРНК – антикодон которой сотвествует кодону мРНК. Эта аминоацил тРНК несет определенную а\к. Специальный ф-т образует пептидную связь между а\к. Рибосома двигается на 1 кодон относительно мРНК. Первая тРНК освобождается и уходит в цитоплазму. Ацентр свободен. В Пцентре находится тРНК, связанная с 2 а\к. Цикл многократно повторяется и с каждым шагом пептидная цепь увеличивается на 1 а\к

3. Терминация – завершение сентеза белка. В Ацентр поступает стоп-кодон. Его распознает специальный белок. Это является сигналом для прекращения синтеза белка. Разделяются субъединицы рибосом, освобождается мРНК и освобождается вновь образованный полипептид

Посттрансляционные изменения – при трансляции формируется первичная структура белка. Таком виде белок не способен выполнять свои функции

1. Формируется вторичная структура за счет водородных связей

2. Формируется третичная структура за счет дисульфидных связей

3. У некоторых белков формируется четвертичная структура (гемоглобин)

4. Отщипляется метионин

5. Гликозирование белков (присоединение остатков сахаров- антитела)

6. Отщипление от пептида определенных фрагментов – инсулин

Оосбенности экспрессии генов у про и эукариот

1. У прокариот отсуствуют интроны, поэтому отсуствует этам процессинга

2. У прокариот трансляция и транскрипция происходит отновременно т.е еще продолжается синтез мРНК, а на ней начинается синтез белка

3. У прокариот все виды РНК синтезируются отдним ферментом. У эукариот РНК синтезируются разными ферментами

4. У прокариот один промотр может контролировать транскрипцию нескольких генов. У эукариот каждый ген имеет собственный промотр

5. Только у прокариот имеется система оперона

6. У эукариот активность генов регулируется различными внеклеточными фаторами.

Обмен веществ — важнейшее свойство живых организмов. Совокупность реакций обмена веществ, протекающих в организме, называется метаболизмом. Метаболизм состоит из реакций ассимиляции (пластического обмена, анаболизма) и реакций диссимиляции (энергетического обмена, катаболизма). Ассимиляция — совокупность реакций биосинтеза, протекающих в клетке, диссимиляция — совокупность реакций распада и окисления высокомолекулярных веществ, идущих с выделением энергии. Эти группы реакций взаимосвязаны: реакции биосинтеза невозможны без энергии, которая выделяется в реакциях энергетического обмена, реакции диссимиляции не идут без ферментов, образующихся в реакциях пластического обмена.

По типу обмена веществ организмы подразделяются на две группы: автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы — организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических и использующие для этого синтеза или солнечную энергию, или энергию, выделяющуюся при окислении неорганических веществ. Гетеротрофы — организмы, использующие для своей жизнедеятельности органические вещества, синтезированные другими организмами. В качестве источника углерода автотрофы используют неорганические вещества (СО₂), а гетеротрофы — экзогенные органические. Источники энергии: у автотрофов — энергия солнечного света (фотоавтотрофы) или энергия, выделяющаяся при окислении неорганических соединений (хемоавтотрофы), у гетеротрофов — энергия окисления органических веществ (хемогетеротрофы).

Большинство живых организмов относится или к фотоавтотрофам (растения), или к хемогетеротрофам (грибы, животные). Если организмы, в зависимости от условий, ведут себя как авто- либо как гетеротрофы, то их называют миксотрофами (эвглена зеленая).

Биосинтез белков

Биосинтез белков является важнейшим процессом анаболизма. Все признаки, свойства и функции клеток и организмов определяются в конечном итоге белками. Белки недолговечны, время их существования ограничено. В каждой клетке постоянно синтезируются тысячи различных белковых молекул. В начале 50-х гг. ХХ в. Ф. Крик сформулировал центральную догму молекулярной биологии: ДНК → РНК → белок. Согласно этой догме способность клетки синтезировать определенные белки закреплена наследственно, информация о последовательности аминокислот в белковой молекуле закодирована в виде последовательности нуклеотидов ДНК. Участок ДНК, несущий информацию о первичной структуре конкретного белка, называется геном. Гены не только хранят информацию о последовательности аминокислот в полипептидной цепочке, но и кодируют некоторые виды РНК: рРНК, входящие в состав рибосом, и тРНК, отвечающие за транспорт аминокислот. В процессе биосинтеза белка выделяют два основных этапа: транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК (гена) — и трансляция — синтез полипептидной цепи.

Генетический код и его свойства

Генетический код — система записи информации о последовательности аминокислот в полипептиде последовательностью нуклеотидов ДНК или РНК. В настоящее время эта система записи считается расшифрованной.

Свойства генетического кода:

триплетность: каждая аминокислота кодируется сочетанием из трех нуклеотидов (триплетом, кодоном);
однозначность (специфичность): триплет соответствует только одной аминокислоте;
вырожденность (избыточность): аминокислоты могут кодироваться несколькими (до шести) кодонами;
универсальность: система кодирования аминокислот одинакова у всех организмов Земли;
неперекрываемость: последовательность нуклеотидов имеет рамку считывания по 3 нуклеотида, один и тот же нуклеотид не может быть в составе двух триплетов;
из 64 кодовых триплетов 61 — кодирующие, кодируют аминокислоты, а 3 — бессмысленные (в РНК — УАА, УГА, УАГ), не кодируют аминокислоты. Они называются кодонами-терминаторами, поскольку блокируют синтез полипептида во время трансляции. Кроме того, есть кодон-инициатор (в РНК — АУГ), с которого трансляция начинается.

Таблица генетического кода

Первое
основание

Второе основание

Третье
основание

* Первый нуклеотид в триплете — один из четырех левого вертикального ряда, второй — один из верхнего горизонтального ряда, третий — из правого вертикального.

Реакции матричного синтеза

Это особая категория химических реакций, происходящих в клетках живых организмов. Во время этих реакций происходит синтез полимерных молекул по плану, заложенному в структуре других полимерных молекул-матриц. На одной матрице может быть синтезировано неограниченное количество молекул-копий. К этой категории реакций относятся репликация, транскрипция, трансляция и обратная транскрипция.

Название реакции матричного синтеза	Характеристика процесса	Основные компоненты
Репликация	Синтез ДНК на матрице ДНК	Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты
Транскрипция	Синтез РНК на матрице ДНК	Участок ДНК, рибонуклеозидтрифосфаты, ферменты
Трансляция	Синтез полипептида на матрице РНК	Рибосомы, иРНК, аминокислоты, тРНК, АТФ, ГТФ, ферменты
Обратная транскрипция	Синтез ДНК на матрице РНК	Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты, ферменты

Строение гена эукариот

Транскрипция у эукариот

Транскрипция — синтез РНК на матрице ДНК. Осуществляется ферментом РНК-полимеразой.

Трансляция

Трансляция — синтез полипептидной цепи на матрице иРНК.


1 — антикодон; 2 — участок, связывающий аминокислоту.	Транспорт аминокислот к рибосомам: 1 — фермент; 2 — тРНК; 3 — аминокислота.

Транскрипция и трансляция у прокариот

В результате транскрипции образуется полицистронная иРНК, кодирующая несколько белков, совместно обеспечивающих определенную группу реакций.
иРНК имеет несколько центров инициации трансляции, терминации трансляции и НТО.
Не происходят КЭПирование, полиаденилирование и сплайсинг иРНК.
Трансляция начинается еще до завершения транскрипции; эти процессы не разделены во времени и пространстве, как это имеет место у эукариот.

1 — ДНК; 2 — РНК-полимераза; 3 — Нуклеозидтрифосфаты ГТФ, ЦТФ, АТФ, УТФ.

– оператор – участок присоединения белка-репрессора;

– терминатор – участок окончания синтеза генов оперона;

– ген-регулятор, кодирующий белок-репрессор. Ген-регулятор не входит в состав оперона. Он может быть с ним сцеплен, а может находиться на некотором расстоянии.

Рис. 6.5. Структура оперона:

I – ген-регулятор; Р – промотор; О – участок-оператор; С₁, С₂, С₃ – структурные гены оперона; Т – терминатор

Такой механизм получил название негативной регуляции и впервые был исследован на лактозном опероне E. coli, где роль индуктора выполняет лактоза. При негативной регуляции гены транскрибируются, если они не выключены регуляторным белком (белком-репрессором).

Затем у бактерий был описан механизм позитивной регуляции. При этом способе структурные гены транскрибируются только в присутствии белка-активатора (апоиндуктора). Белок-активатор часто предварительно связывается с ц-АМФ.

Индукторы (обычно это используемые бактериями питательные вещества), белки-репрессоры и белки-активаторы находятся в отношениях обратной связи (положительной и отрицательной), формируя 4 варианта регуляции активности оперона (табл. 6.2).

Таблица 6.2. Регуляция активности оперонов прокариот

Один и тот же регуляторный белок может быть репрессором для гена А и активатором для гена В. С другой стороны, для активации некоторых оперонов необходимо два регуляторных белка, которые предварительно соединяются друг с другом.

Гены-регуляторы, синтезирующие белок-репрессор и белок-активатор, принципиально не отличаются от структурных генов, также обладая собственными промоторами и терминаторами.

Основным преимуществом оперонной регуляции для прокариот является синхронизация активности генов одного кластера. Выживаемость бактерий во многом зависит от их способности быстро переключать метаболизм с одного субстрата на другой. С эволюционной точки зрения скорость переключения для бактерий важнее тонкости регуляции.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Глава XIII Регуляция экспрессии генов

Глава XIII Регуляция экспрессии генов О проблеме регуляции экспрессии генов мы в этой книге говорим фактически во всех главах, рассматривая ее с разных сторон. Существует такое, может быть несколько одностороннее, определение развития: «Понять развитие — это значит

3. Посттранскрипционная регуляция

3. Посттранскрипционная регуляция Из молекулярной биологии мы знаем, что на генах транскрибируются большие молекулы пре-РНК, которые, прежде чем стать мРНК и выйти из ядра в цитоплазму, должны пройти процессинг. На том конце, который транскрибируется первым и который

Микрочипы — новый рубеж в исследовании экспрессии генома

Микрочипы — новый рубеж в исследовании экспрессии генома В последние годы появились принципиально новые экспериментальные технологии, позволяющие одновременно следить за динамикой экспрессии сотен, а порой и тысяч генов в ходе функционирования и развития клеток. И

Микрочипы — новый рубеж в исследовании экспрессии генома

Глава 5 Сетевая геномика мира прокариот: вертикальные и горизонтальные потоки генов, мобиломы и динамика пангеномов

Глава 5 Сетевая геномика мира прокариот: вертикальные и горизонтальные потоки генов, мобиломы и динамика пангеномов Пер. В. АнисимоваКогда Дарвин писал об эволюции, он имел в виду животных и растения, по крайней мере он использовал эти сложные многоклеточные организмы во

3.1. Генетический материал вирусов и прокариот

3.1. Генетический материал вирусов и прокариот Генетический материал вирусов представлен одной молекулой нуклеиновой кислоты (либо ДНК, либо РНК), окруженной защитной белковой оболочкой – капсидом. Функционирование вирусов происходит по-разному, в зависимости от их

6.7. Регуляция экспрессии генов у эукариот

6.7. Регуляция экспрессии генов у эукариот Система регуляции экспрессии генов у эукариот связана с особенностями функционирования эукариотического генома. Хотя и у прокариот, и у эукариот функционируют системы регуляторных белков, наличие ядра и нуклеосомная

РЕГУЛЯЦИЯ ПОЛОВОГО ПОВЕДЕНИЯ

РЕГУЛЯЦИЯ ПОЛОВОГО ПОВЕДЕНИЯ У млекопитающих гипофиз секретирует гонадотропные гормоны, которые оказывают регулирующее влияние на различные физиологические процессы, имеющие отношение к размножению. Наибольший эффект гонадотропные гормоны оказывают на

Регуляция транскрипции

Регуляция транскрипции Транскрипция не связана с фазами клеточного цикла; она может ускоряться и замедляться в зависимости от потребности клетки или организма в определенном белке. Такое избирательное функционирование возможно благодаря существованию механизмов

Регуляция синтеза белка

Регуляция синтеза белка Соматические клетки всех тканей и органов многоклеточного организма содержат одинаковую генетическую информацию, но отличаются друг от друга по содержанию тех или иных белков. Для эритроцитов, например, характерно высокое содержание

Регуляция ЦТД.

Регуляция ЦТД. Осуществляется с помощью дыхательного контроля.Дыхательный контроль – это регуляция скорости переноса электронов по дыхательной цепи отношением АТФ/АДФ. Чем меньше это отношение, тем интенсивнее идет дыхание и активнее синтезируется АТФ. Если АТФ не

Регуляция гаметогенеза

Регуляция гаметогенеза Яйцеклетка является, пожалуй, наиболее уникальной из всех клеток в природе. Она в высшей степени специализирована для выполнения своей функции – рождения нового организма (Токин Б. П., 1987).Яйцеклетки почти всех животных имеют особые

Глава 10 Адаптации экспрессии генов в процессе развития

Глава 10 Адаптации экспрессии генов в процессе развития Жизнь -это сила, которая проделывает бесчисленное множество экспериментов, пытаясь организовать себя . мамонт и человек, мышь и мегатерий, мухи и отцы церкви - все это результаты более или менее успешных попыток

9.8. Регуляция и регенерация

9.8. Регуляция и регенерация Подобно морфогенетическим полям, моторные поля направляют системы, находящиеся под их влиянием, к характерным конечным формам. Обычно они достигают этого, стимулируя серию движений в определенной последовательности. Промежуточные стадии

8.2. Регуляция аппетита

8.2. Регуляция аппетита Представляется важным начать этот раздел словами, сказанными нами еще в 1961 г.: "…в процессе эволюции аппетит формируется не как реакция на уже возникшее истощение пищевых ресурсов, но как механизм, задолго предупреждающий такое истощение… Теории,

8.2. Регуляция аппетита

Читайте также: