Regulamentul de acțiune a genei

Orice diferență între fenotipului celulei și genotipul determinat de mecanismele de reglementare a activității genelor care codifică polipeptide ale structurii, proteine, ARNr si ARNt. Aceste gene sunt numite structurale. Această reglementare a activității genelor structurale se datorează faptului că, în pofida identității genotipuri de celule de organisme multicelulare, acestea diferă în mod semnificativ în structura și funcția lor. Trecerea de sinteza unor proteine ​​la alta stă la baza tuturor dezvoltării, dacă reproducerea virusurilor în celulele infectate, creșterea și sporularea bacteriilor, dezvoltarea embrionului sau diferențierea țesutului. La fiecare etapă a acestor procese proteine ​​specifice sunt sintetizate.

Mai multe tipuri de mecanisme prin care unul și același set de gene în organism viu condiții inegale și în diferite stadii de dezvoltare determină sinteza proteinelor. Reglarea expresiei (expresie) a genelor poate fi realizată la mai multe nivele: gena, transcripțional, translațională și funcțional. Prima dintre acestea este asociat cu o modificare a valorii sau localizarea genelor care controlează această trăsătură. Al doilea determină ce și cât de mult ARNm ar trebui să fie sintetizate în acest moment. Al treilea oferă o selecție de ARNm difuzat pe ribozomi. Al patrulea legat de reglementarea alosteric a activității enzimei. În fine, acțiunea de control a genei poate fi realizată prin modificarea post-translațională a polipeptidelor, modificare post-transcripțională a ARNm, și alte căi.

Să considerăm un nivel de transcriptie de reglementare, pentru care există un număr mare de date obținute în principal pe bacterii.

Inducerea și reprimarea genelor

Operarea în celulele pro - mecanisme și eucariote de reglementare furnizează:

Abilitatea de a activa sau dezactiva expresia genelor ca răspuns la schimbarea condițiilor de mediu;

expresie cascadă Programat multor gene.

Primul tip de reglementare mai deplin studiate în bacterii. In enzimele E.coli asigurarea utilizării zaharuri ca surse de carbon și azot unic, sintetizate numai ca răspuns la apariția în substratul sredeinduktora, care servește ca zahărul corespunzător. Înainte de apariția substratului în mediul genei responsabile de sinteza enzimei care efectuează hidroliza acestuia, inactiv sau reprimate. Sub influența dezinhibare genei inductor apare: este activat (indusă).

Închiderea gena (represiune) poate fi cauzată și de factorii de mediu. Astfel, majoritatea enzimelor care codifică pentru sinteza de aminoacizi în E.coli sau S. typhimurium, funcționând atunci când mediul de cultură lipsit de aminoacidul corespunzător genele. Când cultivate într-un mediu nutritiv care conține o cantitate suficientă pentru creșterea aceeași codificare de aminoacizi pentru exprimarea genelor este suprimata. Aceste exemple demonstrează existența a două grupuri de gene (și, în consecință, enzimă). Unele dintre ele sunt în mod normal reprimate, iar dezinhibare are loc sub influența inductori, altele sunt reprimate și starea de propriile produse dezinhibată. În ciuda acestei diferențe, mecanismele fundamentale de reglementare a ambelor grupuri de gene sunt similare - operează la nivelul transcrierii și vor fi luate în considerare în continuare la exemplul de gene care controleaza digestia lactozei si biosinteza anumitor aminoacizi în bacterii.

Regulament al doilea tip, oferind start „reacție în lanț“ activează multe gene gasite in celulele bacteriene infectate cu bacteriofagi. Atunci când seturile compară fagic ARNm au fost deschise „timpuriu“ și genele fagi „târzii“, fiecare grup de gene funcționează numai într-un anumit stadiu de reproducere a fagului.

Trebuie remarcat faptul că ambele tipuri de reglementare sunt realizate în ceea ce privește numai acele gene operațiune care nu este de dorit pentru celulele continuă, deoarece consumă energia necesară pentru creșterea și reproducerea lor într-un mediu în care produsele codificate de aceste gene nu sunt necesare (de exemplu, sinteză, enzimă clivarea zaharuri, care nu sunt în mediul de cultură al bacteriei sau formarea enzimei biosintezei de aminoacizi situate în mediul de cultură într-o cantitate suficientă). Multe gene dicta sinteza unor astfel de produse, care au nevoie de o celulă în mod continuu, de exemplu ARNm ADN-polimerazei, proteinele ribozomale, molecule de ARNr si ARNt si altele. Astfel de gene sunt exprimate în mod normal, în mod constant, astfel încât acestea sunt numite constitutiva.