Регуляція експресії генів у прокаріотів
У клітинах прокаріотів процеси транскрипції і трансляції протікають майже одночасно, тому вельми складно внести які-небудь зміни в структуру синтезованої РНК. Регуляція генної активності прокаріот практично повністю здійснюється на рівні транскрипції. У 1961 р французькі вчені (майбутні нобелівські лауреати) Ф. Жакоб і Ж. Моно запропонували модель оперона як системи регуляції Екпрес генів бактерій (Jacob F., Monod J., 1961). Найважливішою областю оперона (як і генів еукаріот) є промотор – структура для “старту” процесу транскрипції, до якої приєднується фермент РНК-полімераза. Крім промотора Ф. Жакоб і Ж. Моно виділили у своїй схемі і інші ділянки (рис. 6.5):
– Оператор – ділянка приєднання білка-репрессора;
– Термінатор – ділянка закінчення синтезугенів оперона;
– Ген-регулятор, який кодує білок-репрессор. Ген-регулятор не входить до складу оперона. Він може бути з ним зчеплений, а може перебувати на деякій відстані.
Білок-репрессор з’єднується з оператором і блокує транскрипцію, оскільки перешкоджає переміщенню РНК-полімерази. Весь оперон виявляється “вимкнений”.
При наявності в середовищі індуктора (їм часто служить якесь низкомолекулярное з’єднання) він взаємодіє з білком-репрессором, в результаті чого репрессор не може приєднатися до оператора. Вільний оператор “відкриває шлях” РНК-полімерази, і всі гениоперона транскрибуються. При видаленні індуктора репрессор знову займає місце на операторі, і транскрипція припиняється.
Такий механізм отримав назву негативної регуляції і вперше був досліджений на лактозна опероном E. coli, де роль індуктора виконує лактоза. При негативній регуляції гени транскрибуються, якщо вони не вимкнені регуляторним білком (білком-репрессором).
Потім у бактерій був описаний механізм позитивної регуляції. При цьому способі структурні гени транскрибуються тільки в присутності білка-активатора (апоіндуктора). Білок-активатор часто попередньо зв’язується з ц-АМФ.
Індуктори (зазвичай це використовувані бактеріями поживні речовини), білки-репрессори і білки-активатори перебувають у відносинах зворотного зв’язку (позитивної та негативної), формуючи 4 варіанти регуляції активності оперона (табл. 6.2).
Один і той же регуляторний білок може бути репрессором для гена А і активатором для гена В. З іншого боку, для активації деяких оперонов необхідно два регуляторних білка, які попередньо з’єднуються один з одним.
Гени-регулятори, які синтезують білок-репрессор і білок-активатор, принципово не відрізняються від структурних генів, також володіючи власними промоторами і термінаторами.
Основною перевагою опероном регуляції для прокаріот є синхронізація активності генів одного кластера. Виживаність бактерій багато в чому залежить від їх здатності швидко перемикати метаболізм з одного субстрату на інший. З еволюційної точки зору швидкість перемикання для бактерій важливіше тонкощі регуляції.
Related posts:
- Регуляція активності генів У еукаріотів розмір генома в сотні, а у ссавців в тисячу разів більше, ніж у прокаріотів, тому регулювати таку систему досить складно. У більшості еукаріотів регуляція активності генів здійснюється на стадії транскрипції. Для них характерні довгоживучі матриці іРНК. Хоча у еукаріотів після введення субстрату синтез певних ферментів посилюється, проте це посилення не настільки велика, як […]...
- Будова генів Нобелівська премія 1962 року було присуджено двом ученим – Дж. Уотсоном і Ф. Крику за їх відкриття, пролити світло на природу генів. На підставі рентгеноструктурного аналізу і тонкого хімічного дослідження ці вчені запропонували модель будови генетичного матеріалу, що отримала загальне визнання. Відповідно до моделі Уотсона і Крика, генетичний матеріал – ДНК – за своєю структурою […]...
- Перекриття генів У геномі фага ФХI74 ген В розташований всередині гена Л, а Е – всередині D. Зчитування інформації генів Е і D здійснюється двома рамками різних точок із зсувом на один нуклеотид. Зчитування гена починається до того, як закінчиться зчитування генів D і Е, при цьому використовується третя рамка зчитування. У пухлинного вірусу SV40 зчитування інформації […]...
- Значення генів, генофонд, генна географія Значення генів Нормальні біологічні властивості організму контролюють гени. Вони характеризують індивідуальні властивості людини як біологічного виду і складають генетичну основу здоров’я і нормальної життєдіяльності людини. Матеріальною основою спадковості є гени. Ген – самостійно функціонуючий ділянку молекули ДНК. Сукупність усіх генів є генотипом. Кожен ген відповідає за синтез поліпептидного ланцюга білка. Нуклеїнова кислота з білками входить […]...
- Полімерія неалельних генів Ряд ознак і властивостей організму може характеризуватися дією не одного, а кількох генів зі схожим фенотипічним проявом. При цьому може мати місце підвищення вияву ознаки зі збільшенням кількості таких генів в генотипі, або кумулятивний ефект. Множинні гени з однозначним дією (поліг) здатні спадково визначати і якісні (альтернативні) і кількісні ознаки. Таке неалельні взаємодія називається полімером. […]...
- Особливості будови прокаріотів клітин Зміст Бактеріальна клітина: особливості Цитоплазма Нуклеоїд Клітини архей – варіанти без’ядерного існування Той факт, що бактерії разом з археями були віднесені біологами до прокаріотів, дозволяє зробити деякі висновки про особливості будови цих мікроорганізмів. Зокрема, є можливість відповісти на питання про те, чи мають бактерії таке ж ядро, як і багато інші живі організми. Будова бактеріальної […]...
- Спадкування при полімерній взаємодії неалельних генів Коли стан ознаки визначається сукупною дією декількох неалельних генів, кожен з яких в силу диплоїдності еукаріот представлений в генотипі соматичних клітин парою алелей, причому дія цих генів характеризується адитивним (що додає, додавати, кумулятивним: від англ.: additive – допомагає наростити) фенотипическим ефектом, в поколіннях організмів зустрічаються особини з різним ступенем вираженості спостережуваного ознаки, що залежить від […]...
- Будова клітини прокаріотів Прокаріоти не мають оформленого ядра. Спадковий матеріал зберігається в кільцевої ДНК, званої нуклеоїдом. Клітина прокаріотів зовні покрита клітинної стінкою, утвореної з вуглеводу муреина або пектину. Клітина бактерій оточена плазматичною мембраною. Впячивания мембрани утворюють Мезосома, на яких відбуваються основні процеси обміну речовин. З органоїдів присутні тільки рибосоми 70-S типу. Праворуч перераховані структури, що зустрічаються в кожній […]...
- Дрейф генів Інша широко поширене явище – це генетико-автоматичні процеси, або дрейф генів, сутність якого була встановлена одночасно американським генетиком С. Райтом і нашими співвітчизниками Миколою Петровичем Дубиніним і Дмитром Дмитровичем Ромашова. Дрейф генів зазвичай призводить до зниження різноманітності генофонду і зміни співвідношення частот алелей. Він є наслідком різкого скорочення чисельності популяції в результаті стихійного лиха (раптового […]...
- Клонування генів біосинтезу антибіотиків Процес біосинтезу одного антибіотика може складатися з 10-30 ферментативних реакцій, так що клонування всіх генів його біосинтезу – завдання не з легких. Один з підходів до виділення повного набору таких генів заснований на трансформації одного або декількох мутантних штамів, не здатних синтезувати даний антибіотик, банком клонів, створеним з хромосомної ДНК штаму дикого типу. Після введення […]...
- Докази Ген-Ознака Порядок чергування підстав в гені обумовлює послідовність чергування амінокислотних залишків у молекулі білка, кодованого цим геном. Така колінеарність структури гена і структури контрольованого їм білка доведена при проведенні серії схрещувань, в результаті яких була складена карта мутацій в гені 23, детермінує первинну структуру основного білка головки фага Т4. Дослідження первинної структури цього білка показало, що […]...
- Взаємодія генів алельних і неалельних У попередніх параграфах ми розглянули багато випадків так званого незалежного успадкування ознак, коли кожен ген проявлявся відносно незалежно. Наприклад, домінантний ген, що визначає жовте забарвлення насіння гороху, викликає розвиток цієї ознаки і за наявності генів, відповідальних за зовсім інші ознаки. У морських свинок гени забарвлення шерсті діють незалежно від генів, що визначають саму структуру їх […]...
- Взаємодія і множинна дія генів як основа цілісності генотипу Гени являють собою структурні та функціональні одиниці спадковості. Кожен з них визначає розвиток одного якогось ознаки, незалежного від інших. Окрема клітина й організм є цілісними системами, де всі біохімічні та фізіологічні процеси строго узгоджені і взаємопов’язані насамперед тому, що генотип – це система взаємодіючих генів. Взаємодіють один з одним як алельних, так і неалельні гени, […]...
- Взаємодія генів Які види взаємодії алельних генів ви знаєте? Повне домінування. Цей тип взаємодії алельних генів зводиться до того, що домінантний ген повністю пригнічує дію рецесивного. При схрещуванні чистих ліній (двох гомозиготних організмів), що розрізняються між собою парою ознак, всі нащадки першого покоління будуть однаковими і мати ознака одного з батьків. Наприклад, при схрещуванні чистих ліній гороху […]...
- Організація геному Геном – це сукупність генів, характерних для гаплоїдного набору хромосом даного виду організмів. Уявлення про структуру геному формувалися під впливом даних численних експериментів і змінювалися з часом. Так, в результаті досліджень Бідла і Татума з’явилася гіпотеза “один ген – один фермент”. Однак правильніше сказати “один ген – один білок або один поліпептидний ланцюг”, хоча і […]...
- Види генів Псевдогени – це ділянки ДНК, які структурно схожі з функціонуючими генами, але через мутаційні зміни втратили здатність виробляти активний продукт. Їх наявність створює умови для накопичення мутацій. Унікальні гени – це гени, які зустрічаються в клітці два або кілька разів (до 10-20). Більшість дослідників вважає, що у багатоклітинних загальне число генів у середньому дорівнює сто […]...
- Нейрогуморальна регуляція функцій 1. Як ви поясните те, що всі органи і системи органів здорової людини працюють узгоджено? Даний факт пояснюється здатністю організму здійснювати саморегуляцію – це зміна характеру діяльності органу або системи органів з метою збереження відносної сталості внутрішнього середовища організму, досягнення пристосувального результату. 2. Що називається гуморальної регуляцією функцій організму? У чому її суть? Гуморальної регуляцією […]...
- Характеристика та роль рибосом в клітці Рибосоми є клітинними органелами, які складаються з РНК і білків. Вони відповідають за біосинтез білків клітини. Залежно від рівня білка в конкретній клітці, кількість рибосом може досягати мільйонів. Відмінні характеристики Рибосоми зазвичай складаються з двох субодиниць: великої субодиниці і малої субодиниці. Рибосомні субодиниці синтезуються в ядерце і перетинають ядерну мембрану в цитоплазмі через ядерні пори. […]...
- Ознаки клітини прокаріотів Прокаріоти по-іншому називають доядерними. У клітини прокаріотів немає ядра та інших органоїдів, що мають мембранну оболонку (мітохондрій, ендоплазматичної, комплексу Гольджі). Також характерними рисами для них є наступне: ДНК без оболонки і не утворює зв’язків з білками. Інформація передається і зчитується безперервно. Всі прокаріоти – гаплоїдні організми. Ферменти розташовуються у вільному стані (дифузно). Мають здатність до […]...
- Взаємодія генів – конспект В організмі одночасно функціонує безліч геномів. У процесах реалізації генетичної інформації в ознаку можливі численні “пункти” взаємодії різних генів на рівні біохімічних реакцій. Такі взаємодії неминуче відбиваються на формуванні фенотипу. Алельні гени визначають альтернативні ознаки, оскільки лежать в гомологічних локусах гомологічних хромосом. Між алелями гетерозиготи можливі певні взаємодії, що лежать в основі прояву ознаки у […]...
- Гуморальна регуляція нейронів дихального центру Вперше гуморальні механізми регуляції були описані в досвіді Г. Фредеріка в 1860 р, а потім вивчалися окремими вченими, у тому числі Павловим та І. М. Сеченовим. Фредерік провів досвід перехресного кровообігу, в якому поєднав сонні артерії і яремні вени двох собак. В результаті голова собаки № 1 отримувала кров від тулуба тварини № 2 і […]...
- Регуляція фізіологічних функцій організму Робота органів і систем органів регулюється нервової і гуморальної системами. Нервова регуляція здійснюється рефлекторним шляхом. У всіх клітинах, тканинах, органах, системах органів є рецептори. Вони швидко сприймають зміни, що виникли в них. Швидкість поширення нервового імпульсу така, що в різних системах органів за дуже короткий час, менше однієї секунди, виникає збудження. Нервова система пов’язує їх […]...
- Теорія генів: історія розвитку і характеристика Генна теорія – це ідея, що гени є основними одиницями, в яких характеристики передаються від одного покоління до іншого. Гени самі по собі є головними одиницями спадковості. Теорія генів забезпечує основу для розуміння того, як гени дозволяють батькам передавати риси своїм нащадкам. Це також ключовий елемент у вивченні генетики. Гени є центральними об’єктами, вивченими наукою […]...
- Порівняння прокаріотів і еукаріотів Особливості будови прокаріотичної і еукаріотичної клітин значні, проте одне з головних відмінностей стосується зберігання генетичного матеріалу і способу отримання енергії. Прокаріоти і еукаріоти фотосинтезують по-різному. У прокаріотів цей процес проходить на виростах мембрани (хроматофорах), укладених в окремі стопки. Бактерії не мають фтору фотосистеми, тому не виділяють кисень, на відміну від синьо-зелених водоростей, які утворюють його […]...
- Регуляція білкового синтезу Значна частина синтезованих клітиною білків в залежності від їх функціонального призначення або переноситься через мембрани, або вбудовується в них. Проникнення білків через біологічні мембрани, так само як і їх вбудовування в мембрани, здійснюється за допомогою сигнальних пептидів. Таке припущення вперше було висловлено на початку 70-х років Г. Блобель. В даний час ця гіпотеза підтверджена експериментально. […]...
- Генетико-автоматичні процеси (дрейф генів) Мутації і комбінативна мінливість, періодичні коливання чисельності організмів, ізоляція змінюють генофонди популяцій випадковим чином. Їх спільна дія з природним відбором в процесі видоутворення надає біологічної мінливості в цілому пристосувальний характер. Виконанню відбором упорядочивающей ролі перешкоджають зміни частот алелей, що залежать від випадкових причин. Такими в даному випадку є причини, що зумовлюють переважне розмноження генотипів поза […]...
- Нервова і гуморальна регуляція розвитку Гуморальну регуляцію розвитку, здійснювану шляхом поширення різних речовин через рідини, слід віднести до дистантних взаємодій, тобто до тих, які реалізуються на відстані від джерела. Речовини (ліганди), що беруть участь у такій регуляції, можна розділити на два типи. Молекули лігандів першого типу в силу своєї гідро-фобності або ж газової природи вільно проникають через ліпідні компоненти клітинної […]...
- Особливості будови клітин прокаріотів і еукаріотів Основні положення клітинної теорії Клітина – це структурна і функціональна одиниця живого. Всі живі організми складаються з клітин – з однієї клітини (одноклітинні організми) чи багатьох (багатоклітинні). Клітина – один з основних структурних, функціональних і відтворюючих елементів живої матерії; це елементарна жива система. Існують еволюційно неклітинні організми (віруси), але вони можуть розмножуватися тільки в клітинах. […]...
- Регуляція кровообігу Центри регуляції кровообігу є в спинному і довгастому мозку, гіпоталамусі і корі мозку. З більшості інших відділів центральної нервової системи також можуть бути надані впливу на рівень кров’яного тиску і роботу серця. Але ці впливи реалізуються через структури довгастого і спинного мозку. У спинному мозку знаходяться нейрони симпатичного відділу вегетативної нервової системи, що регулюють тонус […]...
- Незалежний розподіл генів Після того як Мендель розробив основні закономірності успадкування при моногібрідному схрещуванні, він приступив до вивчення дигібрідних схрещувань, т. Е. Схрещувань між особинами, що розрізняються за двома ознаками. Одне з таких схрещувань було проведено між рослинами гороху, що мають жовті гладкі насіння, і рослинами з зеленими зморшкуватими насінням. У першому поколінні все насіння були жовтими і […]...
- Фізіологія бактерій – коротко Фізіологія бактерій включає метаболізм бактерій, тобто харчування, отримання енергії, ріст і розмноження бактерій, а також їх взаємодію з навколишнім середовищем. Метаболізм бактерій лежить в основі вивчення і розробки методів їх культивування, отримання чистих культур та їх ідентифікації. З’ясування фізіології патогенних і умовно-патогенних бактерій важливо для вивчення патогенезу викликаються ними інфекційних хвороб, постановки мікробіологічного діагнозу, лікування […]...
- Від горизонтального переносу генів до статевого розмноження Горизонтальний перенос генів був завжди. Як не парадоксально, він міг з’явитися навіть раніше самого життя! На це вказують результати досліджень, що проводяться в рамках теорії РНК-світу (про неї розказано в “Народженні складності”). Моментом зародження життя логічно вважати момент появи першого репликатора – спільноти молекул РНК, що допомагали один одному розмножуватися. Чим більше ми дізнаємося про […]...
- Регуляція за допомогою метаболітів і тканинних гормонів Метаболіти – речовини, які зазнали в процесі обміну речовин хімічним перетворенням (ферменти, вітаміни, амінокислоти, моносахариди та інші), які можуть призводити до іонного зрушення і зміни рН, транспортуються кров’ю до інших клітин організму на великі відстані. Метаболіти можуть впливати на інші тканини і органи, а також на активність нервових центрів. Наприклад, накопичення вугільної кислоти в крові […]...
- Зчеплене успадкування ознак, порушення зчеплення генів Терміни і поняття, що перевіряються в екзаменаційній роботі: алельних гени, аналізує схрещування, ген, генотип, гетерозиготність, гіпотеза чистоти гамет, гомозиготність, дигибридное схрещування, закони Менделя, моногибридное схрещування, морганіда, спадковість, незалежне успадкування, неповне домінування, правило однаковості, розщеплення, фенотип, хромосомна теорія спадковості, цитологічні основи законів Менделя. Успіх роботи Грегора Менделя був пов’язаний з тим, що він правильно вибрав об’єкт […]...
- Біосинтез білків Біосинтез білка – це один з найважливіших процесів обміну речовин в клітині. В ході такого синтезу формуються біополімери – складні молекули білків, які складаються з мономерів – амінокислот. Біосинтез білків протікає в цитоплазмі клітини, а точніше – на рибосомах за участю матричної РНК – мРНК (ще її називають інформаційною РНК – іРНК) і транспортної РНК […]...
- Судинний тонус і його регуляція Судинний тонус залежно від походження може бути міогенним і нервовим. Міогенний тонус виникає, коли деякі клітини гладеньких м’язів судин починають спонтанно генерувати нервовий імпульс. Що виникає порушення поширюється на інші клітини, і відбувається скорочення. Тонус підтримується за рахунок базального механізму. Різні судини володіють різним базальним тонусом: максимальний тонус спостерігається в коронарних судинах, скелетних м’язах, нирках, […]...
- Нервова регуляція діяльності серця Нервова регуляція характеризується низкою особливостей. 1. Нервова система надає пусковий і коригуючий вплив на роботу серця, забезпечуючи пристосування до потреб організму. 2. Нервова система регулює інтенсивність обмінних процесів. Серце інервується волокнами ЦНС – екстракардіальні механізми і власними волокнами – інтракардіальні. В основі інтракардіальних механізмів регуляції лежить метсімпатіческая нервова система, що містить усі необхідні внутрішньосерцеві освіти […]...
- Тканини, органи, регуляція життєдіяльності людини Тканина – сукупність клітин, подібних за будовою, функціями та походженням, а також пов’язане з ними міжклітинний речовина. У людини розрізняють 4 основних види (групи) тканин: епітеліальну, сполучну, м’язову і нервову. Епітеліальні тканини покривають поверхню тіла, вистилають зсередини порожні органи і стінки порожнин тіла, утворюють залози. Епітеліальні тканини містять мало міжклітинної речовини і не мають судин. […]...
- Реовіруси (сімейство Reoviridae) Реовіруси – безоболочечні віруси сімейства Reoviridae (від англ. Respiratory, enteric, orphan viruses – респіраторні кишкові віруси; orphan – сирота, оскільки спочатку роль вірусів в патології була невідома), що містять двунітевой фрагментовану РНК. Сімейство включає більше 500 представників і містить 12 пологів, з яких медичне значення мають Orthoreovirus, Orbivirus, Coltivirus, Rotavirus і Seadornavirus. Серед них є […]...
- Характерні засоби мовної експресії в українських народних піснях про кохання Проблеми мовної експресії, виражальних засобів мовлення – основні для сучасних лінгвостилістики, лінгвопоетики, лінгвістики тексту, лінгвоаналізу та інших лінгвістичних дисциплін. Народні пісні, особливо про кохання, репрезентують дійсність із особливою експресією, образністю, насиченістю, а саме тому аналіз засобів мовної експресії в українських народних піснях про кохання є актуальним та необхідним. Поняття мовної експресії доволі широке й трактується […]...