Теория оперона - Регуляция экспрессии генов у прокариот
На основании генетических исследований индукции в-галактозидазы, участвующей в клетках E. coli, в гидролитическом расщеплении лактозы, Франсуа Жакоб и Жак Моно в 1961 г. Сформулировали гипотезу оперона, которая объясняла механизм контроля синтеза белков у прокариотов.
В экспериментах гипотеза оперона получила полное подтверждение, а предложенный в ней тип регуляции стали называть контролем синтеза белка на уровне транскрипции, так как в этом случае изменение скорости синтеза белков осуществляется за счет изменения скорости транскрипции генов, т. е на стадии образования мРНК.
У E. coli, как у других прокариотов, ДНК не отделена от цитоплазмы ядерной оболочкой. В процессе транскрипции образуются первичные транскрипты, не содержащие интронов, а мРНК лишены "кэпа" и поли - А-конца. Синтез белка начинается до того, как заканчивается синтез его матрицы, т. е транскрипция и трансляция протекают почти одновременно. Исходя из размера генома, каждая клетка E. coli содержит информацию о нескольких тысячах белков. Но при нормальных условиях роста она синтезирует около 600-800 различных белков, а это означает, что многие гены не транскрибируются, т. е не активны. Гены белков, функции которых в метаболических процессах тесно связаны, часто в геноме группируются вместе в структурные единицы (опероны) .Согласно теории Жакоба и Моно, оперонами называют участки молекулы ДНК, которые содержат информацию о группе функционально взаимосвязанных структурных белков, и регуляторную зону, контролирующую транскрипцию этих генов. Структурные гены оперона экспрессируются согласованно, либо все они транскрибируются, и тогда оперон активен, либо один из генов не "прочитывается " , и тогда оперон неактивен. Когда оперон активен и все его гены транскрибируются, то синтезируется полицистронная мРНК, , служащая матрицей для синтеза всех белков этого оперона. Транскрипция структурных генов зависит от способности РНК-полимеразы присоединяться к промотору, расположенному на 5'- конце оперона перед структурными генами.
Связанные РНК-полимеразы с промотором зависит от присутствия белка-репрессора на смежном с промотором участке, который называют "оператор " .Белок - репрессор синтезируется в клетке с постоянной скоростью и имеет сродство к оперативному участку. Структурно участки промотора и оператора частично перекрываются, поэтому присоединение белка-репрессора к оператору создает стерическое препятствие для присоединения РНК-полимеразы.
Большинство механизмов регуляции синтеза белков направлено на изменение скорости связывания РНК-полимеразы с промотором, влияя таким образом на этап инициации транскрипции. Гены, осуществляющие синтез регуляторных белков, могут быть удалены от оперона, транскрипцию которого они контролируют.[3]
Похожие статьи
-
Основные пути регуляции экспрессии генов - Экспрессия генов
Конечным результатом экспрессии любого известного гена на молекулярном уровне является образование молекул РНК или белка, информация о первичной...
-
Биосинтез РНК(Транскрипция) - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Синтез РНК можно представить следующей схемой : Субстратами реакции служат трифосфаты рибонуклеозидов. Реакция идет только в присутствии ДНК, выполняющей...
-
Контроль экспрессии лактозного оперона E. coli - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Негативный индуцибельный контроль Лактозный оперон ( Lac -оперон ) , Как и большинство других полицистронных генетических структур, кодирует...
-
Регуляция транскрипции в клетках осуществляется на уровне индивидуальных генов, их блоков и даже целых хромосом. Возможность управления многими генами,...
-
Регуляция транскрипции оперонных генов - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Регуляция экспрессии генов с помощью факторов транскрипции может осуществляться по позитивному или негативному принципу. Если наличие регулятора на...
-
Введение - Регуляция экспрессии генов у прокариот
Экспрессия гена - реализация генетической информации, закодированной в ДНК. Осуществляется в процессах транскрипции и трансляции. В более полном смысле...
-
Позитивная индуцибельная регуляция - Регуляция экспрессии генов у прокариот
У ряда оперонов, кодирующих катаболитные гены, обнаружена способность связывать в области промотора особый регуляторный белок, который так и называют...
-
Гормональная регуляция экспрессии генов - Экспрессия генов
Регуляция с помощью гормонов - это частный случай регуляции на уровне транскрипции. Таким путем организм заставляет клетку "включить" определенные гены в...
-
Регуляция после транскрипции, Моноаллельная экспрессия генов - Экспрессия генов
МикроРНК -- это короткие (18--25 нуклеотидов) последовательности односпиральной РНК, вызывают подавление экспрессии генов. МикроРНК связываются со своей...
-
Транскрипция и трансляция - Экспрессия генов
У прокариота и эукариота гены представляют собой последовательности нуклеотидов ДНК. На матрице ДНК происходит транскрипция -- синтез комплементарной...
-
Аппарат Гольджи, Ядро - Клеточная теория
Аппарат Гольджи представляет собой стопку плоских мембранных цистерн, несколько расширенных ближе к краям. В цистернах Аппарата Гольджи созревают...
-
Структура цитоплазмы, Эндоплазматический ретикулум - Клеточная теория
Жидкую составляющую цитоплазмы также называют цитозолем. Под световым микроскопом казалось, что клетка заполнена чем-то вроде жидкой плазмы или золя, в...
-
Митохондрии - Клеточная теория
Митохондрии -- особые органеллы клетки, основной функцией которых является синтез АТФ -- универсального носителя энергии. Дыхание (поглощение Кислорода и...
-
Экспрессия генов - Экспрессия генов
Экспрессия генов -- это процесс, в ходе которого наследственная информация от гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный...
-
Строение клеток, Прокариотическая клетка - Клеточная теория
Все клеточные формы жизни на земле можно разделить на два надцарства на основании строения составляющих их клеток -- Прокариоты (предъядерные) и...
-
Клетка - единая система сопряженных функциональных единиц - Клеточная теория
В начале нашего изложения в согласии с клеточной теорией мы обсуждали первый ее постулат: клетка - наименьшая единица живого. Однако мы знаем о сложности...
-
Классификация генов - Перспективная наука геномика
Существует несколько классификаций генов. Большинство ученых придерживается двух приведенных ниже классификаций. Первая постулирует о наличии двух типов...
-
Потенциально метилируемые остатки C в соседстве с G (CрG), встречающиеся по длине гена, обычно метилированы. В геномах млекопитающих последовательности...
-
Клетки и многоклеточный организм - Клеточная теория
Роль отдельных клеток во многоклеточном организме подвергалась неоднократному обсуждению и критике и претерпела наибольшие изменения. Т. Шванн...
-
РОФ - функционально разнородная группа белков, способных быстро изменять свою концентрацию при различных нарушениях гомеостаза независимо от природы и...
-
Железы смешанной секреции, Вывод - Гуморальная регуляция организма в онтогенезе
Яички и яичники - это половые органы, которые также относят к эндокринной системе, так как они вырабатывают гормоны, регулирующие половые функции. В...
-
Организм человека представляет собой систему высокодифференцированных клеток, тканей, органов, согласованная работа которых является непременным условием...
-
Начало разработки современной концепции рецепторов и их значения в регуляции функциональной активности клеток и нервных окончаний связано с именем JN...
-
Этапы биосинтеза белка, Транскрипция - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Транскрипция Мост между геном (кодонами) и белком обеспечивается РНК. Точнее, информация, закодированная в последовательности азотистых оснований ДНК,...
-
История создания. - Клеточная теория
Параллельно с описательными работами формировалась и клеточная теория. Уже в 1809 г. немецкий натурфилософ Л. Окен выдвинул гипотезу клеточного строения...
-
Обмен белков - Питательные вещества
После расщепления белков в пищеварительном тракте образовавшиеся аминокислоты всасываются в кровь. В кровь всасывается также незначительное количество...
-
Понятие ген - Перспективная наука геномика
Структурной и функциональной единицей генома является ген. Ген контролирует развитие определенного признака или свойства организма. Совокупность генов...
-
Обмен белков - Роль белков в организме
Аминокислоты, образовавшиеся после расщепления белков в пищеварительном тракте, всасываются в кровь. В кровь всасывается также незначительное количество...
-
Теории воспаления на ранних этапах экспериментального периода - Теории воспаления
(Р. Вирхов, Ю. Конгейм, И. Мечников) В экспериментальном периоде патологии на ранних его этапах доминировали теории воспаления Р. Вирхова (1858) и Ю....
-
Введение - Биосинтез белков. Ген и его роль в синтезе белков
Способность клеток поддерживать высокую упорядоченность своей организации в хаотичной Вселенной зависит от генетической информации, которая реализуется,...
-
Популяция - единица эволюции - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
Особи любого вида распространены в пределах ареала неравномерно, как бы островами, то есть густонаселенные участки сменяются редконаселенными. В...
-
Искусственный отбор - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
Исходным положением учения Дарвина является его утверждение о наличии изменчивости в природе. Изменчивостью Называют общее свойство организмов...
-
Вирусы животных - Строгие постулаты Коха
Адсорбция и проникновение в клетку Первые этапы вирусной инфекции, независимо от того, о каком вирусек идет речь, традиционно принято называть...
-
Клеточная теория - Цитологические исследования
Клетки - это структурные единицы организмов. Впервые этот термин употребил Роберт Гук в 1665 году. К XIX веку усилиями многих ученых (особенно Маттиаса...
-
Транскрипция и трансляция - Этические принципы научных исследований
ДНК - носитель генетической информации. Впервые понятие ген было сформулировано в 1941 году Д. Бидлом и Э. Татумом. В настоящее время геном называют...
-
Молекулярные механизмы регуляции клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Апоптоз - многоэтапный процесс. Первый этап - прием сигнала, предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникающей в недрах...
-
Как управлять экспрессией - Технологии изучения клеточных механизмов памяти
Понимание того, каким же образом сигнал, поступающий к клетке, передается на немедленные ранние гены и приводит к их активации, позволяет влиять на их...
-
Современные биотехнологии - Краткий очерк теории эволюции. Концепции современного естествознания
Биотехнологии основаны на использовании живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве. На их базе освоено массовое производство...
-
Развитие клеточной теории во второй половине XIX века - Клеточная теория
С 1840-х века учение о клетке оказывается в центре внимания всей биологии и бурно развивается, превратившись в самостоятельную отрасль науки --...
-
Естественный отбор - Сущность эволюционной теории Чарльза Дарвина
По Дарвину, эволюция видов в природе обусловливается факторами, аналогичными тем, которые определяют эволюцию культурных форм. Предпосылкой эволюции...
Теория оперона - Регуляция экспрессии генов у прокариот