Почему у прокариот процессы транскрипции и трансляции не разобщены во времени и пространстве кратко

Обновлено: 06.07.2024

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
Первое основание	У(А)	Ц(Г)	А(Т)	Г(Ц)	Третье основание
У(А)	Фен Фен Лей Лей	Сер Сер Сер Сер	Тир Тир — —	Цис Цис — Три	У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц)
Ц(Г)	Лей Лей Лей Лей	Про Про Про Про	Гис Гис Глн Глн	Арг Арг Арг Арг	У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц)
А(Т)	Иле Иле Иле Мет	Тре Тре Тре Тре	Асн Асн Лиз Лиз	Сер Сер Арг Арг	У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц)
Г(Ц)	Вал Вал Вал Вал	Ала Ала Ала Ала	Асп Асп Глу Глу	Гли Гли Гли Гли	У(А) Ц(Г) А(Т) Г(Ц)

* 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

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.

У прокариот процессы транскрипции и трансляции не разобщены во времени и пространстве потому что у них отсутствует ядро.

Я не знаю почему овощ но я знаю что при этом человек получает ожог (если он(а) находится в недвижений или уснул. )

нервная система дождего червя расположена на брюшной стороне тела и похожа на длинную цепочку-это так называемая брюшная цепочка

нервная система гидра воспринимает раздражения чувствительными клетками, расположенными в эктодерме

1б (фолликул -- составная часть яичника; сперматозоид -- мужская половая клетка)
2в (гаметы гаплоидны)
3б (женские -- в яичниках)
4б (так называемый цикл)
5в (будущий плод прикрепляется к маточной стенке)
6авг (яичники -- женская половая система)
7бг (в дальнейшем происходит развитие зиготы)
8аб (планета играет важную роль при вынашивании плода)
9в (половые железы всегда смешанной секреции)
10бг (количество клеток мужской половой системы в разы превышает количество клеток женской; вынашивает плод только женский организм)
11: 1)яйцеклетки; 2)сперматозоиды; 3)зигота
12: 1)46; 2)девочка; 3)мальчик

« Отдел Водоросли « Вариант 2. 1.В строении тела водорослей отсутствуют: а) стебли. б) листья. в) корни. г) стебли, листья, корн

А1. К каким органам относят семя а) генеративным б) вегетативным в) основным А 2. Питательные вещества при прорастании семени ра

Новость

Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот

Автор

Редакторы

Представление о сопряжении процессов транскрипции и трансляции у бактерий (см. заглавный рисунок) основаны на изучении относительно простых модельных микроорганизмов — Escherichia coli и Bacillus subtilis. Бактерия Gemmata obscuriglobus обладает хорошо развитой системой внутриклеточных мембран, из-за которых многие рибосомы утрачивают возможность прямого доступа к нуклеоиду. Это явление побудило авторов статьи в журнале Доклады Академии Наук США [1] проверить гипотезу о том, что у Gemmata obscuriglobus транскрипция и трансляция в значительной степени пространственно разобщены. Они впервые показали, что у Gemmata obscuriglobus эндомембраны могут являться препятствием для совместной локализации транскрипции и трансляции (о подобной роли эндомембран у прокариот до настоящего времени не было известно).

Механизмы транскрипции и трансляции высококонсервативны, но их пространственная организация у про- и эукариот отличается. Сопряжение транскрипции и трансляции у прокариот возникает из-за отсутствия физического барьера (ядерной мембраны) между нуклеоидом и цитоплазмой. Сопряжение способствует повышению стабильности мРНК и трансляционной регуляции транскрипции [3]. При исследовании Caulobacter crescentus [4] было показано, что колокализация не универсальна. Как у Bacillus subtilis [5], так и у Escherichia coli [5–7] наблюдается пространственное разделение между некоторыми рибосомами и РНК-полимеразой, ассоциированной с нуклеоидом. Таким образом, пространственная организация транскрипции и трансляции была изучена лишь у трёх модельных видов бактерий.

Бактерия Gemmata obscuriglobus (порядок Planctomycetales) обладает сложной сетью внутренних мембран [8–17]. Обнаружение эндоцитозоподобных процессов [14], [18] у этого микроорганизма указывает на то, что основной функцией мембранной сети является участие в процессах внутриклеточного транспорта. Вначале (на основании электронно-микроскопических исследований) полагали, что эти мембраны, формирующие компартменты вокруг нуклеоида [9–12], являются уникальными и отличаются от цитоплазматической мембраны. Более поздние исследования (электронная томография) [13], [15–17] как подтверждают [17], так и не подтверждают [13], [15], [16] эту точку зрения. Исследования Acehan и др. [15] и Santarella-Mellwig и др. [16] свидетельствуют о том, что эндомембраны представляют собой впячивания типичной грамотрицательной цитоплазматической мембраны, и что все цитоплазматические компартменты взаимосвязаны. До сих нет однозначного мнения об эволюционных связях G. obscuriglobus и эукариот [19–21], но сложная сеть эндомембран вне зависимости от своей эволюционной истории может представлять собой физический барьер, обусловливающий особенности пространственной организации экспрессии генов. Авторы работы [1] решили проверить гипотезу о том, что у G. obscuriglobus значительная часть трансляции может быть пространственно отделена от транскрипции.

Поскольку клеточная структура G. obscuriglobus является вариабельной и динамичной [9], [13], [15], [16], авторы сравнили при помощи просвечивающей электронной микроскопии ультраструктуру клеток G. obscuriglobus из собственных культур с другими данными, представленными в литературе ранее. Они наблюдали характерную систему внутренних мембран (одно- и двухслойные мембраны), конденсированный нуклеоид и много областей, дистальных по отношению к клеточному нуклеоиду (рис. 1). Аналогичные результаты были получены ранее в работах [9], [10], [12]. Поскольку при помощи данного метода получаются двумерные изображения, авторы не могли корректно интерпретировать число нуклеоидов (один или несколько) или степень связности различных клеточных компартментов и мембран [15], [16].

Рисунок 1. Сложная система внутренних мембран в клетках G. obscuriglobus. Изображения, полученные при помощи просвечивающей электронной микроскопии как минимум 20 клеток. Paryphoplasm — компартмент, представляющий собой свободную от рибосом область между цитоплазматической мембраной и внутренней мембраной (согласно [22]) с шириной в среднем 30–40 нм. Нуклеоид (или нуклеоиды) помечены звёздочками. а — видны расширения периферической цитоплазмы вдали от нуклеоида. Внутренние мембраны, по всей видимости, двухслойные, и на них присутствуют связанные рибосомы, как сообщалось ранее [9]. Также видно, что в некоторых клетках присутствует только один нуклеоид (а), а в других несколько нуклеоидов (б). Тем не менее сложно точно определить число нуклеоидов при отсутствии трёхмерных реконструкций. (Полоски на рисунке для масштаба 200 нм.)

Для того, чтобы определить клеточную локализацию активных транслирующих рибосом G. obscuriglobus, авторы использовали иммунофлуоресцентную микроскопию с первичными антителами к белкам S10 и EF-Tu, а также флуоресцентные красители, связывающиеся с ДНК (DAPI) и мембранами (DiOC₆). Оказалось, что S10 и EF-Tu чаще встречались в участках, удалённых от нуклеоида (периферические области, где отсутствовал сигнал от DAPI; рис. 2а и 2б).

Для того чтобы обеспечить локализацию с высоким разрешением, авторы использовали иммуноэлектронную микроскопию. Местонахождение РНК-полимеразы в клетках G. obscuriglobus визуализировали при помощи иммуноэлектронной микроскопии с первичными антителами к β-субъединице РНК-полимеразы и вторичными антителами, конъюгированными с наночастицами золота (рис. 3а). β-субъединица РНК-полимеразы была локализована возле нуклеоида G. obscuriglobus, причём наночастицы золота группировались в 1–3 кластера. Концентрирование РНК-полимеразы в центральной области нуклеоида также было описано у B. subtilis [5].

При исследовании локализации компонентов аппарата трансляции в качестве первичных были взяты антитела к белкам S10 и EF-Tu, а вторичные антитела были конъюгированы с наночастицами золота (15 нм). Также были использованы антитела к двухцепочечной ДНК и соответствующие вторичные антитела, конъюгированные с наночастицами золота. При помощи мечения с антителами к двухцепочечной ДНК (рис. 3б) был визуализирован конденсированный нуклеоид G. obscuriglobus.

Рисунок 3. Локализация мест активной транскрипции и нуклеоида при помощи антител к β-субъединице РНК-полимеразы и к двухцепочечной ДНК, соответственно. а — Локализация вторичных антител, конъюгированных с наночастицами золота, связывающимися с первичными моноклональными антителами к β-субъединице РНК-полимеразы, показана стрелками. На вставке показан увеличенный вид наночастиц золота. Внутренняя мембрана, по-видимому, двухслойная, и с ней связаны рибосомы, как отмечалось ранее [9]. б — Мечение нуклеоида первичными антителами к двухцепочечной ДНК, связанными с вторичными антителами, конъюгированными с наночастицами золота. в и г — Нуклеоид, меченный антителами к двухцепочечной ДНК (маленькие частицы). Стрелками указаны большие частицы, представляющие собой конъюгированные с золотом вторичные антитела, связывающиеся с первичными антителами к S10 (в) или с первичными антителами к EF-Tu (г). На врезках д и е обозначены контуры клеточных мембран для в и г, соответственно. На а, в и г звёздочками обозначен нуклеоид. (Полоски на рисунке для масштаба 200 нм.)

Авторы также провели флуоресцентное мечение рибосом при помощи сульфата гентамицина, конъюгированного с сукцинимидным эфиром флуоресцентного красителя Texas Red (GTTR). Поскольку аминогликозидный антибиотик гентамицин связывается с 16S-рРНК 30S малой рибосомной субъединицы (с А-сайтом собранной рибосомы) [23], он является удобным альтернативным маркером активной трансляции. Когда клетки G. obscuriglobus были подвергнуты воздействию GTTR, сигнал от Texas Red наблюдался только в удалённых от нуклеоида областях (рис. 4а); аналогичный результат был получен для клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae (рис. 4б).

Рисунок 4. Распределение GTTR в клетках G. obscuriglobus соответствует пространственному обособлению трансляции от нуклеоида. ДНК окрашена флуоресцентным красителем DAPI. Мечение транслирующих рибосом осуществлялось с помощью GTTR; наложенное изображение получено при совмещении сигналов от DAPI и GTTR. Мембраны окрашены флуоресцентным красителем DiOC₆. На нижних совмещённых рисунках наложены изображения от трёх сигналов: DAPI + GTTR + DiOC₆. (Полоски на рисунке для масштаба 2 мкм.) Сигнал от GTTR, наблюдаемый в удалённых от нуклеоида областях клеток G. obscuriglobus (а), соответствует таковому в клетках дрожжей S. cerevisiae, где ядерная мембрана обусловливает пространственное разделение транскрипции и трансляции (б).

Таким образом, с использованием подхода, независимого от антител (мечение гентамицином, конъюгированным с сукцинимидным эфиром красителя Texas Red), авторами было показано то, что участки, удалённые от нуклеоида, обогащены транслирующими рибосомами, что, в свою очередь, подтверждает выводы, сделанные на основании данных иммунофлуоресценции.

Авторы представили убедительные доказательства того, что у микроорганизма G. obscuriglobus, содержащего эндомембраны, значительная часть активной трансляции, по-видимому, осуществляется в участках, удалённых от нуклеоида(ов). Это скорее всего происходит за счёт того, что мембраны отделяют нуклеоид от периферических рибосом и, следовательно, могут быть препятствием для совместной локализации процессов транскрипции и трансляции, что ранее не сообщалось для прокариотических организмов. Исследование может являться полезной основой для рассмотрения эволюции организации клеток эукариот и возникновения в её ходе пространственного разобщения процессов экспрессии генов.

В каждой клетке содержится генетическая информация, это известно. Но вся ли генетическая информация о живом организме присутствует в клетке и полностью ли она реализуется? Да, клетка потенциально способна рассказать всё, но реализуется только часть генетической информации. В разных клетках транскрибируются различные участки ДНК, причем в разное время, в зависимости от необходимости.

В чем отличие локализации транскрипции и трансляции в клетках прокариот и эукариот? Транскрипция осуществляется в клеточном в ядре, а трансляция идет на рибосомах в цитоплазме. Поскольку у прокариот нет ядра, оба процесса не разобщены.

Регуляция транскрипции у бактерий

В 1965 году французским исследователям Ф. Жакобу, Ж. Моно и А. Львову была вручена Нобелевская премия за исследования регуляции синтеза белков у бактерий.

1. Оперон — это группа структурных генов прокариот, кодирующая белки, которые выполняют единую функцию.

2. Оператор — часть оперона, с которой начинается синтез иРНК. На ней сидит белок-репрессор (подавитель), который не дает РНК-полимеразе начинать синтезировать иРНК. В каком случае белок-репрессор отходит от оператора? Молекула субстрата связывается с белком-репрессором, который отходит от оператора, освобождая дорогу РНК-полимеразе.

4. РНК-полимераза синтезирует иРНК, на базе которой будут транслироваться все необходимые ферменты. Они смогут расщепить субстрат до промежуточных продуктов, а затем до конечного продукта.

5. После того как весь субстрат превращается в продукт, репрессор освобождается, возвращается на оператор и вновь закрывает путь РНК-полимеразе. Прекращаются транскрипция и трансляция, иРНК и ферменты расщепляются до нуклеотидов и аминокислот.

6. Могут ли в клетках бактерий вырабатываться ферменты расщепления сахаров в случае, если сахар (субстрат) не добавлен в бактериальную среду? Нет. Ферменты начинают синтезироваться строго после добавления сахара в среду, уже через несколько секунд. Причина в том, что сахар как субстрат снимает белок-реперессор с оператора и открывает путь для РНК-полимеразы, осуществлящей транскрипцию (синтез иРНК) для создания ферментов. Так экономятся АТФ бактерией: нет нужды — нет синтеза!

7. Есть ли опероны, в которых содержится только один ген? Да. Количество структурных генов зависит от сложности превращений субстрата.

Регуляция транскрипции у эукариот

1. В чем особенность регуляции транскрипции у эукариот? Эукариоты преимущественно многоклеточные, им присуща система регуляции функций организма с помощью гормонов.

2. Гормоны производятся железами внутренней секреции, вместе с током крови расходятся по телу, регулируя синтез иРНК и белков исключительно в клетках-мишенях.

3. Гормоны связываются с белками-рецепторами на мембране, инициируя изменения клеточных белков (ферментов), которые влияют на синтез других белков и транскрипцию определенных генов.

4. Гормоны активируют определенные гены через систему посредников — белков (ферментов). Например, гормон адреналин запускает синтез ферментов (посредников), которые расщепляют содержащийся в мышцах гликоген до глюкозы. Инсулин, напротив, определяет синтез гликогена из глюкозы в печени.

5. Все ли иРНК транслируются в одно время? Нет, трансляция возможна в разное время. Связь с определенными белками после гормонального сигнала определяет их трансляцию. Если сигнала нет, иРНК останутся нетранслированными.

Читайте также: