Лекционный курс (1128712), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Procaryota, от греч. προ «перед» и κάρυον «ядро»), или доядерные —одноклеточные живые организмы, не обладающие (в отличие от эукариот) оформленнымклеточным ядром.Прокариоты разделяют на два таксона в ранге домена (надцарства): Бактерии (Bacteria) иАрхеи (Archaea).Для клеток прокариот характерно отсутствие ядерной оболочки, ДНК упакована безучастия гистонов.
Тип питания осмотрофный.Генетический материал прокариот представлен одной молекулой ДНК, замкнутой вкольцо, имеется только один репликон. В клетках отсутствуют органоиды, имеющиемембранное строение.РЕГУЛЯТОРНЫЕ БЕЛКИ (от лат. regulo-привожу в порядок, налаживаю), группа белков,участвующих в регуляции разл. биохим. процессов. Важная группа регуляторных белков,к-рым посвящена эта статья,-белки, взаимодействующие с ДНК и управляющиеэкспрессией генов (выражение гена в признаках и св-вах организма). Подавляющеебольшинство таких регуляторных белков функционирует на уровне транскрипции (синтезматричных РНК, или мРНК, на ДНК-матрице) и отвечает за активацию или репрессию(подавление) синтеза мРНК (соотв.
белки-активаторы и белки-репрессоры).Известно ок. 10 репрессоров. Наиб. изучены среди них репрессоры прокариот (бактерии,синезеленые водоросли), регулирующие синтез ферментов, участвующих в метаболизмелактозы (lac-репрессор) в Escherichia coli (E.coli), и репрессор бактериофага А,.
Ихдействие реализуется путем связывания со специфич. участками ДНК (операторами)соответствующих генов и блокирования инициации транскрипции кодируемых этимигенами мРНК.Репрессор представляет собой обычно димер из двух идентичных полипептидных цепей,ориентированных во взаимно противоположных направлениях. Репрессоры физическипрепятствуют РНК-полимеразе присоединиться к ДНК в промоторном участке (местосвязывания ДНК-зависимой РНК-полимеразы-фермента, катализирующего синтез мРНКна ДНК-матрице) и начать синтез мРНК.
Предполагают, что репрессор препятствуеттолько инициации транскрипции и не оказывает влияния на элонгацию мРНК.Репрессор может контролировать синтез к.-л. одного белка или целого ряда белков,экспрессия к-рых носит координированный характер. Как правило, это ферменты,обслуживающие один метаболич. путь; их гены входят в состав одного оперона32(совокупность связанных между собой генов и прилегающих к ним регуляторныхучастков).Мн. репрессоры могут существовать как в активной, так и в неактивной форме взависимости от того, связаны они или нет с индукторами или корепрессорами (соотв.субстраты, в присут.
к-рых специфически повышается или понижается скорость синтезаопределенного фермента; см. Регуляторы ферментов); эти взаимод. имеют нековалентную природу.Оперон — функциональная единица генома у прокариот, в состав которой входятцистроны (гены, единицы транскрипции), кодирующие совместно или последовательноработающие белки и объединенные под одним (или несколькими) промоторами. Такаяфункциональная организация позволяет эффективнее регулировать экспрессию(транскрипцию) этих генов.Промотор — последовательность нуклеотидов ДНК, узнаваемая РНК-полимеразой какстартовая площадка для начала специфической, или осмысленной, транскрипции. Упрокариот промотор включает ряд мотивов, важных для узнавания его РНК-полимеразой,в частности так называемые последовательности -10 и -35. Промотор асимметричен, чтопозволяет РНК-полимеразе начать транскрипцию в правильном направлении и указываетто, какая из двух цепей ДНК будет служить матрицей для синтеза РНК.Промоторный участок в пределах оперона может частично перекрываться или вовсе неперекрываться с операторным участком цистрона (гена).То, под каким промотором находится кодирующий РНК участок ДНК, играет решающеезначение в интенсивности экспрессии этого гена в каждом конкретном типе клеток.Активация промотора определяется присутствием в каждом типе клеток своего наборатранскрипционных факторов2.
2 типа контроля у прокариот: негативный и позитивныйВ зависимости от характера взаимодействия оператора и регуляторного белка у прокариотразличают два типа регуляции активности генов в опероне: негативную и позитивную.При негативной, или отрицательной, регуляции связывание регуляторного белка соператором репрессирует работу оперона, а при позитивной -наоборот, активирует его . Всвою очередь негативной и позитивной могут быть как индукция, так и репрессия. Вслучае негативной индукции индуктор делает регуляторный белок неспособнымсвязываться с оператором, и при этом структурные гены транскрибируются как,например, в лактозном опероне.
При негативной же репрессии регуляторный белокприобретает свойства репрессора после взаимодействия с корепрессором. Такимкорепрессором в триптофановом опероне служит накопленный в клетке триптофан,взаимодействие его с регуляторный белком приводит к подавлению транскрипции. Припозитивной, или положительной, индукции под влиянием индуктора регуляторный белок(апоиндуктор) связывается с оператором и помогает РНК-полимеразе начатьтранскрипцию.
В случае же позитивной репрессии корепрессор инактивируетапоиндуктор и тем самым способствует прекращению транскрипции.3. 4 варианта регуляции экспрессии генов прокариот при участии лиганда.Прокариоты — доядерные организмы, не имеющие типичного ядра, заключенного вядерную мембрану. Генетический материал представлен единственной нитью ДНК,образующей кольцо,— генофором. Деление клетки только амитотическое. В клеткепрокариотов отсутствуют митохондрии, центриоли, пластиды, развитая система мембран.Эукариоты — ядерные организмы, имеющие ядро, окруженное ядерной мембраной.Генетический материал сосредоточен преимущественно в хромосомах, имеющих сложноестроение и состоящих из нитей ДНК и белковых молекул.
Деление клеток митотическое.Имеются центриоли, митохондрии, пластиды. Среди эукариотов существуют какодноклеточные, так и многоклеточные организмы.а) Регуляция экспрессии галактозного оперона33Три гена, кодирующие ферменты, ответственные за метаболизм галактозы у E.coli,организованы в оперон с промотором (Р) и примыкающим к нему регуляторнымсегментом-оператором (О) на 5'-конце транскрибируемой последовательности: galE-galTgalK.
(прозрачка 4).Гены, кодирующие регуляторные белки, которые связываются с операторными илиактиваторными последовательностями, могут находиться как вблизи контролируемых имигенов, так и далеко от них. Например, ген, кодирующий репрессор галактозного оперона(gaIR), не сцеплен с транскрипционной единицей, состоящей из генов galE, gal Т и gal К(прозрачка 4).б) Регуляция экспрессии арабинозного оперонаСинтез ферментов, необходимых для утилизации арабинозы, регулируется двумясопряженными транскрипционными единицами (прозрачка 4а).
Первая - это ara -оперон,состоящий из трех генов, ara В, ara А и ara D, и некоего 5'-контролирующего участка.Вторая представлена геном ara С, кодирующим регуляторный белок, необходимый длятранскрипции ara -оперона.Позитивная или негативная регуляция транскрипции арабинозного оперона зависит оттого, образуется или нет комплекс между арабинозой и белком, кодируемым толькосцепленным с опероном геном araC (прозрачка 4а) Jв) Регуляция экспрессии лактозното оперонаРассмотрим позитивную и негативную регуляцию лактозного оперона- Негативная регуляция лактозного оперона.
Бактерии Е. coli могут использовать вкачестве единственного источника углерода и энергии лактозу, поскольку они способныобразовывать в большом количестве ?-галактозидазу- фермент, расщепляющий лактозу наглюкозу и галактозу. Однако при росте на других источниках углерода в клетках E.coliобразуется очень мало ? -галактозидазы.
Ген, ответственный за синтез ? -галактозидазы(lac Z), называется индуцибельным, поскольку кодируемый им фермент синтезируетсятолько тогда, когда в клетке присутствуют сахара, имеющие ? -галактозильные остатки.Помимо ? -галактозидазы, ? -галактозиды индуцируют образование еще двух белков: (? галактозидпермеазы (кодируемой геном lacY), необходимой для проникновения ?галактозидов в клетку, и ? -галактозидтрансацетилазы (lac А), фермента с невыясненнойпока функцией (прозрачка 5). В этих трех генах- lac Z, lacY и lac А- содержится всяинформация о белках, кодируемых lac-опероном. Они транскрибируются в единуюполицистронную РНК, при трансляции которой образуются почти одинаковые количествасоответствующих белков. Поэтому можно сказать, что три гена lас-оперонаэкспрессируются согласованно.г). Регуляция экспрессии триптофанового оперонаТриптофановый оперон состоит из оператора, и пяти структурных генов (А-Е).
Последнийкодирует ферменты, участвующие в биосинтезе триптофана - одной из незаменимых ам.к.по мере увеличения концентрации триптофана наступает момент, когда его дальнейшийсинтез становится нежелательным и транскрипция прекращается.Триптофан синтезируется в Е.соli из ароматического предшественника - хоризмовойкислоты - в ходе пяти последовательных реакций, катализируемых ферментнымкомплексом из пяти белков (прозрачка 10, 2). Эти кодируемые trp-опероном белкиобразуются согласованно, примерно в равных количествах, при трансляцииполицистронной мРНК длиной 7000 нуклеотидов, транскрибируемой с промотора. Приналичии в среде достаточного для роста бактерий количества триптофана клетки Е.
coliобразуют ферменты биосинтеза триптофана в очень малых количествах. Однако есликлетки лишены экзогенного триптофана, то в них начинается довольно интенсивныйсинтез всех пяти ферментов. Содержание ферментов этой группы в клетках Е.соli можетразличаться до 700 раз в зависимости от внутриклеточного уровня триптофана.34Подобный разброс в уровне экспрессии обусловлен наличием двух практическинезависимых механизмов регуляции, каждый из которых «подгоняет» уровень синтеза trp-мРНК к концентрации внутриклеточного триптофана.Механизмы: их два. Эффекты этих двух регуляторных механизмов комплементарны,мультипликативны и позволяют увеличивать степень экспрессии оперона.Если честно, в этом вопросе я сам абсолютно ничего не понял...
Наверное это то, чтонадо, но не факт. Другого не нашел.4. Триптофановый оперон.Триптофановый оперон — классический пример оперона в бактериальных геномах, можетбыть использован как пример регуляции анаболизма у прокариотов, а также механизмааттеньюации (затухания) ферментативного синтеза.Состоит из 5 цистронов, кодирующих четыре фермента заключительного этапаобразования триптофана. Вслед за промотором и оператором в оперонах этого типанаходится так называемый лидерный отдел; именно он оканчивается аттенюатором.В процессе транскрипции этого отдела образуется лидирующий участок мРНК.Последний тут же связывает рибосому и начинает трансляцию с образованиемлидирующего пептида (ЛП). Ключевая особенность последнего — среди его 14аминокислотных остатков содержатся два остатка триптофана, то есть той самойаминокислоты, синтез которой контролируется опероном.Аналогично, в ЛП фенилаланинового оперона среди 15 остатков 7 остатковфенилаланина, а в ЛП гистидинового оперона — 7 подряд остатков гистидина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
