Məlumat

Operon nədir?

Operon nədir?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Eukaryotik hüceyrədə operon nədir və o, genlərin ifadəsini necə tənzimləyir? Mən artıq Vikipediyanı oxumuşam, amma mənim üçün kifayət qədər aydın deyil. Təəssüf ki, mənim genetik biliklərim çox zəifdir!


Bir vaxtlar operonların yalnız prokaryotlarda (və prokariotların viruslarında) göründüyü düşünülürdü, lakin indi eukaryotik orqanizmlərdə bir sıra nümunələrin olduğu məlumdur. Bunlar daha çox nematodlarda və həşəratlarda müşahidə olunur.

Ümumiyyətlə, operon bir promotor/repressor elementi tərəfindən tənzimlənən və birlikdə transkripsiya edilən genlər toplusunu ehtiva edən funksional DNT vahididir. Bunlar yaxın kontekstdə funksional olaraq birlikdə işləyən genlərdir. Bunun yaxşı nümunəsi bakteriyalardakı lak operondur.

Prokaryotlarda operonun ifadəsi daha sonra zülallara çevrilən polikistronik (eyni transkriptdə çoxlu açıq oxu çərçivələri) mRNT-yə gətirib çıxarır.

Eukariotlarda olan operonlar eyni zamanda bir tənzimləyici vahid (promotor) tərəfindən tənzimlənən gen qruplarıdır (çox vaxt funksional yaxından əlaqəli zülallardır). İstinad 1-dən rəqəm 1-ə baxın:

Bu fenomendən yaranan mRNT-nin müxtəlif yolları var. Birincisi, mRNT disistronik ola bilər və çox güman ki, ikinci genin tərcüməsinin başlamasına (və ya yenidən başlamasına) imkan verən daxili ribosoma giriş sahələrinə (IRES) malikdir. Başqa bir ehtimal, əsas mRNT zəncirinin iki (və ya daha çox) monosistronik mRNA-ya bölünməsidir. Və nəhayət, fərqli (monosistronik) mRNA-lar əldə etmək üçün dicistronic transkriptin alternativ olaraq birləşdirilməsi mümkündür.

Əgər eukaryotik operonların təfərrüatları ilə maraqlanırsınızsa, mən heç olmasa ilk arayışı oxumağı tövsiyə edirəm (və yəqin ki, bəzi əlaqəli sitatları da izləyin (NIH saytında sağda)).

İstinadlar:

  1. Blumenthal, T. (2004). Eukariotlarda olan operonlar. Funksional Genomikada Brifinqlər, 3(3), 199-211.
  2. Pi, H., Lee, L. W. və Lo, S. J. (2009). Eukariotlarda polikistronik transkriptlərə dair yeni anlayışlar. Chang Gung Med. J, 32, 494-498.

Aşağıdakı genləri ehtiva edir -

Struktur gen:-

  • Struktur gen əslində mRNT sintez edən nukleotid ardıcıllığıdır.
  • mRNT Ribosomda Zülal və ya Ferment əmələ gətirərək Metabolik Fəaliyyətə Nəzarət Edir.
  • Operonda 1 və ya daha çox struktur gen var.

Tənzimləyici gen:-

  • Tənzimləyici Genin Özü Operonun Hissələri Deyil, Operator Lokusu ilə Qarşılıqlı Təsir Edən Repressor Proteini İstehsal edir.
  • Repressor Proteini Operator Geninə Bağlayır Və Operator Genindən mRNT Sintezini Basdırır və ya Bağlayır.

PROMOTER GEN:-

  • Promoter genlər DNT-də RNT sintezinə başlayan siqnal ardıcıllığıdır.
  • Promoter Gen, RNT-Polimerazanın Fəaliyyətini Tənzimləyən və mRNT-nin Transkripsiyasını Başlayan DNT Hissəsidir.
  • Gen Promotoru Operatorun Geni ilə Davamlıdır.

OPERATOR GENİ:-

  • Bir və ya Bir neçə Struktur Genin Fəaliyyətinə Nəzarət Edən və Repressor Zülalının Bağlandığı Operonun (DNT) Hissəsidir.
  • Operator Genləri Bir çox Genlərdə Promotorlar və Struktur Genlər Arasında Yerləşən Qısa Tənzimləyici Ardıcıllıqlardır.
  • Operator Operonun Başında Yerləşir.
  • Operator Bağlayan Xüsusi DNT Bağlayıcı Zülal Repressor adlanır.
  • Bir çox əməliyyatlarda birdən çox operator ardıcıllığı var.

Operon nədir və onun funksiyası nədir?

Operon: Operator geninin nəzarəti altında transkripsiya edilmiş genlər toplusu. Daha dəqiq desək, an operon struktur genləri, operator geni və tənzimləyici gen daxil olmaqla, bitişik genləri ehtiva edən DNT seqmentidir. Bir operon beləliklə, transkripsiya və genetik tənzimləmənin funksional vahididir.

Həmçinin bilin, operona nə daxildir? Bir operon operator, promotor, tənzimləyici və struktur genlərdən ibarətdir. Tənzimləyici geni operatora bağlanan, struktur genlərin promotoruna (beləliklə, transkripsiyaya) mane olan repressor zülalını kodlayır. Tənzimləyici edir digər genlərə bitişik olmamalıdır operon.

Bundan əlavə, Operon konsepsiyası dedikdə nəyi nəzərdə tutursunuz?

Bir operon ümumi promotor altında düzülmüş və ümumi operator tərəfindən tənzimlənən bir neçə struktur gendən ibarətdir. Bu, struktur genlərin transkripsiyasına təsir edən bitişik struktur genlər toplusu, üstəgəl qonşu tənzimləyici siqnallar kimi müəyyən edilir.

Operon nədir və harada tapılır?

Bakteriyalarda genlər çox vaxt olur tapıldı in operonlar Bakteriyalarda tez-tez əlaqəli genlər olur tapıldı xromosomdakı bir çoxluqda, burada bir promotordan (RNT polimerazanın bağlanma yeri) tək vahid kimi transkripsiya edilir. Tək bir promotorun nəzarəti altında olan belə bir gen çoxluğu a kimi tanınır operon.


Laktoza Operon: İnduktor Operon

Prokaryotik hüceyrələrdə üçüncü növ gen tənzimlənməsi vasitəsilə baş verir induksiya olunan operonlar, yerli mühitdən və hüceyrənin ehtiyaclarından asılı olaraq transkripsiyanı aktivləşdirmək və ya repressiya etmək üçün bağlanan zülallara malikdir. The lak operon tipik induksiya olunan operondur. Daha əvvəl qeyd edildiyi kimi, E. coli qlükoza konsentrasiyası aşağı olduqda digər şəkərləri enerji mənbəyi kimi istifadə edə bilir. Belə şəkər mənbəyi laktozadır. The lak operon yerli mühitdən laktoza almaq və emal etmək üçün lazım olan genləri kodlayır. Z geni lak operon laktozu qlükoza və qalaktoza qədər parçalayan beta-qalaktosidazanı kodlayır.

Bununla belə, üçün lak operonun aktivləşdirilməsi üçün iki şərt yerinə yetirilməlidir. Birincisi, qlükoza səviyyəsi çox aşağı və ya heç olmamalıdır. İkincisi, laktoza olmalıdır. Yalnız qlükoza olmadıqda və laktoza olduqda lak operon transkripsiya edilir (Şəkil 2). Qlükoza olmadıqda, CAP zülalının bağlanması onun transkripsiyasını həyata keçirir lak operon daha təsirli olur. Laktoza mövcud olduqda, onun metaboliti olan allolaktoza bağlanır lak repressor və formasını dəyişdirir ki, o, bağlana bilmir lak transkripsiyanın qarşısını almaq üçün operator. Şərtlərin bu birləşməsi hüceyrə üçün məna kəsb edir, çünki qlükoza çox olarsa və ya laktoza mövcud deyilsə, laktoza emal etmək üçün fermentləri sintez etmək enerji baxımından israfçılıq olardı. Qeyd etmək lazımdır ki, lak operon qlükoza mövcud olduqda və laktoza olmadıqda belə çox aşağı sürətlə transkripsiya olunur.

Təcrübə sualı

Transkripsiyası lak operon diqqətlə tənzimlənir ki, onun ifadəsi yalnız qlükoza məhdud olduqda və alternativ yanacaq mənbəyi kimi xidmət etmək üçün laktoza mövcud olduqda baş verir.

Şəkil 2. Lak operonun tənzimlənməsi.

In E. coli, trp operon defolt olaraq aktivdir lak operon söndürülüb. Sizcə niyə belədir?

Qlükoza yoxdursa, CAP transkripsiyanı aktivləşdirmək üçün operator ardıcıllığına bağlana bilər. Laktoza yoxdursa, repressor transkripsiyanın qarşısını almaq üçün operatora bağlanır. Bu tələblərdən hər hansı biri yerinə yetirilərsə, transkripsiya qeyri-mümkün olaraq qalır. Yalnız hər iki şərt yerinə yetirildikdə lak operon transkripsiya edilmişdir (Cədvəl 1).

Cədvəl 1. Transkripsiyaya səbəb olan və ya basdıran siqnallar lak Operon
Qlükoza CAP bağlayır Laktoza Repressor bağlayır Transkripsiya
+ + Yox
+ + Bəziləri
+ + Yox
+ + Bəli

işlərinə dair animasiya təlimatına baxın lak burada operon.

Təcrübə sualları

Qlükoza yoxdursa, lakin laktoza da yoxdursa, lak operonu ________ olacaq.

Prokaryotik hüceyrələrdə transkripsiyanın ətraf mühitdə artıq laktoza kimi xarici stimullaşdırma ilə necə dəyişdirilə biləcəyini təsvir edin.


Operonun tənzimlənməsi

Operona nəzarət orqanizmlərə ətraf mühit şəraitindən asılı olaraq müxtəlif genlərin ifadəsini tənzimləməyə imkan verən bir gen tənzimlənməsi növüdür. Operon tənzimlənməsi induksiya və ya repressiya yolu ilə mənfi və ya müsbət ola bilər.

Mənfi nəzarət transkripsiyanın qarşısını almaq üçün repressorun operatora bağlanmasını nəzərdə tutur.

    Mənfi induksiya olunan operonlarda tənzimləyici repressor zülalı normal olaraq operatora bağlanır ki, bu da operonda genlərin transkripsiyasının qarşısını alır. Əgər induksiya molekulu varsa, o, repressorla birləşir və operatora bağlana bilməyəcək şəkildə konformasiyasını dəyişir. Bu, operonun ifadəsinə imkan verir.

Operonlar da müsbət idarə oluna bilər. Müsbət nəzarətlə aktivator zülal DNT-yə bağlanaraq transkripsiyanı stimullaşdırır (adətən operatordan başqa yerdə).


Operon nədir

Operon, ifadəsi koordinasiyalı şəkildə tənzimlənən genlər qrupudur. Ən əhəmiyyətlisi, operondakı genlər genomda bitişik olaraq baş verir. Buna görə də, operonun transkripsiyası polikistronik olan tək mRNT molekulu ilə nəticələnir. Bu o deməkdir ki, operondakı bütün genlər tək bir mRNT molekuluna transkripsiya edilir. Buna görə də, bu polikistronik mRNT-nin tərcüməsi funksional olaraq əlaqəli olan bir neçə zülal istehsal edir.

Şəkil 1: Lak Operonun Struktur Elementləri

Funksional olaraq əlaqəli genlərin operonlara toplanmasının əsas əhəmiyyəti bu gen qrupunu bir promotor altında birlikdə tənzimləmək qabiliyyətidir. Buna görə də onlar birlikdə yazılır. Həmçinin, müəyyən bir operon tək gücləndirici və ya repressordan ibarətdir. Beləliklə, müəyyən bir operon ya induksiya, ya da repressiya edilə bilər. The Lac induksiya olunan operon olan operon və Trp Repressiv operon olan operon prokaryotik genomda çox öyrənilmiş operonlardır.


The lak operon

Laktozanın mövcudluğuna cavab vermək qabiliyyəti həmişə var idi. Üç induksiya edilmiş ferment üçün genlər hüceyrənin genomunun bir hissəsidir. Lakin mədəniyyət mühitinə laktoza əlavə olunana qədər bu genlər ifadə olunmadı (&beta-qalaktozidaza zəif ifadə edildi və laktoza allolaktoza çevirmək üçün kifayət qədər idi).

Bir genin ifadəsini idarə etməyin ən birbaşa yolu onun transkripsiya sürətini tənzimləyir yəni RNT polimerazanın geni xəbərçi RNT (mRNT) molekullarına köçürmə sürəti.

Gen transkripsiyası şəkildə göstərilən xüsusi bir nukleotiddən başlayır.+1". RNT polimeraza faktiki olaraq bu saytın "yuxarıdakı" (yəni 5' tərəfində) bir yerə bağlanır və bir zəncirinin transkripsiyası başlaya bilməsi üçün ikiqat spiral açır.

  • TATAAT ardıcıllığı (və ya buna bənzər bir şey) mərkəzləşmiş 10 nukleotidin yuxarı axınında +1 sayt və
  • başqa bir ardıcıllıq (TTGACA və ya ona çox yaxın bir şey) yuxarıda 35 nukleotidi mərkəzləşdirdi.

İki bölgə arasındakı dəqiq DNT ardıcıllığı əhəmiyyətli görünmür.

Laktoza cavab olaraq sintez edilən üç fermentin hər biri ayrı bir gen tərəfindən kodlanır. Üç gen bakterial xromosomda tandemdə düzülür.

The lak operon. Laktoza olmadıqda, I geni tərəfindən kodlaşdırılan repressor zülal bağlanır. lak operator və transkripsiyaya mane olur. Allolaktozanın repressorla bağlanması onun operatordan ayrılmasına səbəb olur. Bu, RNT polimerazına operonun üç genini transkripsiya etməyə imkan verir. Nəticədə meydana gələn tək mRNT molekulu daha sonra üç zülala çevrilir.

The lak repressor adlanan iki onlarla nukleotidin xüsusi ardıcıllığına bağlanır operator. [Operator sahəsinin DNT ardıcıllığının necə təyin oluna biləcəyi ilə bağlı müzakirəyə keçid.] Operatorun çoxu promouterin aşağı axınındadır. Repressor operatora bağlandıqda, RNT polimeraza gen transkripsiyası vəzifəsini yerinə yetirə bilmir.

Lac repressor tərkibindəki zülalların yalnız kiçik bir hissəsini təmsil edir E. coli hüceyrə.
Bununla belə, onun necə təcrid oluna və təmizlənə biləcəyinə dair müzakirəyə keçid.

Operon birləşməsidir

kodlayan gen lak repressor adlanır I gen. Təsadüfi deyil ki, onun yalnız yuxarı axınında yerləşir lak təşviqatçı. Bununla belə, onun dəqiq yeri çox güman ki, əhəmiyyət kəsb etmir, çünki o, öz təsirini hüceyrə daxilində sərbəst yayıla bilən protein məhsulu vasitəsilə əldə edir. Və əslində bəzi repressorların genləri onların nəzarət etdiyi operatorların yaxınlığında yerləşmir.

DNT-yə mindikdən sonra repressor operator ardıcıllığı ilə qarşılaşana qədər onun boyunca hərəkət edə bilər. İndi zülalın üçüncü strukturunda allosterik dəyişiklik eyni amin turşularına rabitələr və əsasən hidrogen bağları və hidrofobik qarşılıqlı təsirlər və operator ardıcıllığında xüsusi əsaslarla əlaqə yaratmağa imkan verir.

  • repressorun operatordan azad edilməsinə səbəb olur
  • RNT polimeraza indi operonun 3 genini a-ya köçürməyə başlaya bilər subay molekulu xəbərçi RNT.

Ribosomlar böyüyən mRNT molekuluna bağlanmadan və aşağıya doğru hərəkət etməzdən əvvəl, çətin ki, transkripsiya başlayır. tərcümə etmək mesaj üç zülala daxil olur. Üç fermentin hər biri üçün mRNA kodlaşdırmasının hissələri arasında tərcüməni dayandırmaq üçün durğu işarələri kodonları &mdash UAA, UAG və ya UGA &mdash nə üçün lazım olduğunu görə bilərsiniz.

  • Eukariotlarda olan genlər operonlarda (nematodlar istisna olmaqla) bağlı deyildir C. elegans kimi tunikalar Ciona intestinalis).
  • Eukariotlarda ilkin transkriptlər yalnız bir genin transkriptini ehtiva edir (yuxarıda göstərilən istisnalarla).
    C. elegans hər birində 2-dən 8-ə qədər gen olan operonlarda qruplaşdırılmış genlərinin əhəmiyyətli bir hissəsinin (15&ndash20%) olması ilə əksər eukariotlardan fərqlənir. Bakteriyalar kimi, bir operondakı bütün genlər tək bir ilkin transkript (pre-mRNT) istehsal edən bir promotordan transkripsiya edilir. Bu operonlarda olan bəzi genlər bakteriyalarda olduğu kimi görünür və eyni biokimyəvi funksiyada iştirak edir, lakin əksəriyyət üçün belə olmaya bilər. C. elegans operonlar həm də bakteriyalardakılardan onunla fərqlənir ki, hər bir pre-mRNT vahid kimi tərcümə olunmaqdansa, hər bir gen üçün ayrıca mRNT-yə işlənir.
  • Transkripsiya və tərcümə eukariotlarda fiziki olaraq əlaqələndirilmir, çünki bakteriyada transkripsiya nüvədə, tərcümə isə sitozolda baş verir (bir neçə istisna olmaqla).

Promouter nədir?

Promotor, transkripsiyanın başlanğıc yerindən yuxarıya yerləşdirilən bir DNT ardıcıllığıdır. Bu mühüm DNT ardıcıllığı həm eukariotlarda, həm də prokaryotlarda olur, baxmayaraq ki, eukaryotik promotorlar prokaryotik promotorlardan fərqlənə bilər. Promotorlar, transkripsiya prosesi zamanı RNT polimerazanın bağlandığı DNT bölgələridir. Bu, DNT şablonundan tək zəncirli RNT (mRNT, tRNA, rRNA) istehsalında iştirak edən əsas fermentdir. RNT-nin növündən asılı olaraq, RNT polimeraza fərqli olacaq. Promotor ardıcıllıqları genom boyu yüksək dərəcədə qorunan bölgələrdir. Buna görə də onlar konsensus bölgələri kimi tanınırlar. Promotorun təsir mexanizmi eukariotlarda və prokariotlarda fərqlənir.

Eukariotlarda promotorlarda tapılan qorunan ardıcıllıq genin -10 mövqeyində yerləşən TATA qutusu adlanır. RNT polimerazanın TATA qutusuna bağlanması transkripsiya faktorları ilə asanlaşdırılır. Bu transkripsiya faktorları, promotor ardıcıllığında təsdiqedici dəyişikliklər edir və RNT polimerazanın bağlanması üçün onun yaxınlığını artırır. Beləliklə, transkripsiyanın başlanması zamanı əmələ gələn preinisiasiya kompleksi 7 transkripsiya faktoru və promotor yerindən əmələ gələn kompleksdən ibarətdir. Bu kompleks əmələ gəldikdən sonra eukaryotik RNT polimeraza asanlıqla promotora bağlanır və transkripsiyaya başlayır.

Şəkil 01: Promoter

Prokaryotlarda heç bir transkripsiya faktoru olmadığı üçün mexanizm daha sadədir. Əvəzində RNT polimerazanın siqma faktoru promotorun tanınmasında və fermentin promotorda yığılmasında iştirak edir. Prokaryotlarda iki əsas qorunan promotor bölgəsi var, TATA qutusuna uyğun promotor ardıcıllığı “Pribnow Box” kimi tanınır. Pribnow Box (-10 mövqe) TATAAT ardıcıllığından ibarətdir. İkinci promotor ardıcıllığı -35 mövqeyində yerləşdiyi üçün -35 elementi kimi tanınır.


Gen tənzimlənməsi və lak operon

Eyni DNT-yə malik hüceyrələr bir-birindən fərqli görünə və fəaliyyət göstərə bilər, bir fotoreseptor hüceyrəsi və əzələ hüceyrəsi hesab olunur. Bu iki hüceyrə arasındakı fərq diferensial gen ifadəsinin nəticəsidir. Bəzi genlər bütün hüceyrələrdə təxminən eyni səviyyədə transkripsiya edilir və tərcümə olunur, lakin digər genlər bir hüceyrə tipində ifadə oluna bilər, digərində deyil. Bu sessiyada qısaca olaraq gen tənzimlənməsinin bəzi ümumi prinsipləri təsvir olunacaq. Bundan əlavə, bakteriyalarda gen tənzimlənməsinin xüsusi bir nümunəsi ətraflı şəkildə təqdim ediləcək.

  • Lac operonunu tənzimləmək üçün birlikdə işləyən müxtəlif mexanizmləri xatırlamaq və anlamaq.
  • Müsbət və mənfi tənzimləmə mexanizmlərini ayırd etmək.
  • Lac operonu daxilində müxtəlif mutasiyaların yaratdığı fenotipi proqnozlaşdırmaq.
  • Tənzimləyici genlərin orqanizmə faydasını əsaslandırmaq.


Videoya baxın: Jacob-Monod: The Lac operon. Biomolecules. MCAT. Khan Academy (Noyabr 2022).