Регуляция транскрипции
Образование структурных белков и ферментов в клетке, сущность и значение регуляции у прокариот. Схема строения и работы оперона, описание работы лактозного оперона при наличии и отсутствии лактозы. Лекарственная регуляция транскрипции, понятие рифампицин.
| Рубрика | Биология и естествознание |
| Вид | доклад |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.09.2015 |
| Размер файла | 135,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Pегуляция транскрипции
Регуляция у прокариот. Регуляция биосинтеза белка у прокариот осуществляется на уровне изменения скорости синтеза мРНК. В настоящее время принята теория оперона, сформулированная Франсуа Жакобом и Жаком Моно. В основе теории лежат следующие понятия:
· оперон - группа тесно связанных между собой генов, которые программируют образование структурных белков и ферментов в клетке,
· конституитивные ферменты - те, которые присутствуют в клетках всегда, независимо от ее активности и условий,
· индуцибельные ферменты - те, которые программируются опероном и синтезируются при необходимости,
· ген-регулятор - ген, регулирующий работу оперона, но не входящий в его состав. Он синтезирует белок-регулятор (чаще называемый белок-репрессор), который может быть в активной или неактивной форме,
· ген-оператор - участок ДНК, способный связываться с белком-регулятором, и "решающий" нужно работать РНК-полимеразе или нет.
Схема строения и работы оперона
Предложены две схемы регуляции скорости транскрипции: по механизму индукции (лактозный оперон) и по механизму репресии (триптофановый оперон).
Лактозный оперон
Лактозный оперон в целом отвечает за катаболизм лактозы.
При изучении E.coli было замечено, что в клетке может быть две взаимоисключающие ситуации:
· активность одного из ферментов катаболизма лактозы низка, если в среде имеется глюкоза.
· активность этого фермента резко повышается в обратной ситуации, т.е. при отсутствии глюкозы и при наличии лактозы.
На основании наблюдений была предложена схема регуляции оперона по механизму индукции:
1. В отсутствие лактозы активный белок-репрессор связывается с оператором и блокирует синтез мРНК, кодирующей ферменты катаболизма лактозы. В результате эти ферменты не образуются.
2. Если глюкозы нет, а лактоза есть, то последняя связывается с белком-репрессором и ингибирует его, не давая связаться с геном-оператором. Это позволяет РНК-полимеразе считывать информацию, отвечающую за синтез ферментов катаболизма лактозы, и синтезировать мРНК.
Таким образом, лактоза является индуктором транскрипции.
Схема работы лактозного оперона при наличии и отсутствии лактозы
Триптофановый оперон
Триптофановый оперон в целом отвечает за синтез триптофана.
Функционирование триптофанового оперона в некотором смысле противоположно лактозному. Регуляция осуществляется по механизму репрессии.
1. В отличие от лактозного оперона, белок-репрессор синтезируется в неактивном состоянии и не может заблокировать транскрипцию генов, кодирующих ферменты синтеза триптофана. Синтез этой аминокислоты будет в клетке продолжаться до тех пор, пока в питательной среде не появится триптофан.
2. Триптофан соединяется с белком-репрессором и активирует его. Далее такой активный комплекс присоединяется к гену-оператору и блокирует транскрипцию. Таким образом, при наличии триптофана в среде прекращается его внутриклеточный синтез, экономятся ресурсы и энергия бактериальной клетки. белок оперон лактоза фермент
В этом случае триптофан является репрессором транскрипции.
Схема работы триптофанового оперона при наличии и отсутствии триптофана
Регуляция у эукариот. Существенное усложнение эукариотических организмов повлекло за собой появление новых способов регуляции активности транскрипции:
Амплификация - это увеличение количества генов, точнее многократное копирование одного гена. Естественно, все полученные копии равнозначны и одинаково активно обеспечивают транскрипцию.
Энхансеры (англ. to enhance - усиливать) - это участки ДНК в 10-20 пар оснований, способные значительно усиливать экспрессию генов той же ДНК. В отличие от промоторов они значительно удалены от транскрипционного участка и могут располагаться от него в любом направлении (к 5'-концу или к 3'-концу). Сами энхансеры не кодируют какие-либо белки, но способны связываться с регуляторными белками (подавляющими транскрипцию).
Сайленсеры (англ. silence - молчание) - участки ДНК, в принципе схожие с энхансерами, но они способны замедлять транскрипцию генов, связываясь с регуляторными белками (которые ее активируют).
Перестройка генов. К подобным процессам относится кроссинговер - обмен участками гомологичных хромосом, и более сложный процесс - сайт-специфичная рекомбинация, которая изменяет положение и порядок нуклеотидных последовательностей в геноме.
Процессинг мРНК - некоторые пре-мРНК подвергаются разным вариантам сплайсинга (альтернативный сплайсинг) в результате чего образуются разные мРНК, и соответственно, белки с разной функцией.
Изменение стабильности мРНК - чем выше продолжительность жизни мРНК в цитозоле клетки, тем больше синтезируется соответствующего белка.
Лекарственная регуляция транскрипции
Ингибирование
1. Гетероциклические соединения доксорубицин, дауномицин и актиномицин D обладают способностью интеркалировать (встраиваться между нитей молекулы ДНК) между двумя соседними парами оснований Г-Ц. В результате возникает препятствие для движения РНК-полимеразы ("заедание молнии") и остановка транскрипции.
2. Рифампицин связывается с б-субъединицей РНК-полимеразы прокариот и ингибирует ее. Благодаря такой избирательности действия рифампицин действует только на бактерии и является препаратом для лечения туберкулеза.
3. Аманитин, октапептид бледной поганки (Amanita phalloides) блокирует РНК-полимеразу II эукариот и предотвращает продукцию мРНК.
Активация
Активация транскрипции используется в клинике намного реже и заключается в применении аналогов стероидных гормонов для достижения анаболического эффекта в органе-мишени.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Индуцибельная схема негативной регуляции на примере Lac-оперона. Репрессибельная схема негативной регуляции на примере His-оперона. Структурные гены участвующие в метаболизме лактозы. Конденсация и деконденсация хроматина. Регуляция стабильности иРНК.
презентация [2,6 M], добавлен 25.05.2022Механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот и эукариот. Регуляция содержания РНК в процессе биосинтеза. Согласованная регуляция экспрессии прокариотических родственных генов. Репрессия триптофанового оперона. Суммарный эффект аттенуации и репрессии.
лекция [24,2 K], добавлен 21.07.2009Регуляция метаболизма как управление скоростью биохимических процессов. Регуляция биосинтеза белков и особенности процесса репликации. Транскрипция генетической информации, механизм катаболитной репрессии, регуляция на этапе терминации транскрипции.
контрольная работа [816,0 K], добавлен 26.07.2009Регуляция на уровне транскрипции у прокариот. Этапы процессинга РНК у эукариот. Энхансеры, сайленсеры, инсуляторы. РНК-интерференция. Упаковка генетического материала. Роль эпигенетических модификаций. Гистоновый код, его структура и принципы построения.
презентация [1,7 M], добавлен 14.04.2014Исследование структуры гена и его экспрессия. Геном современных прокариотических клеток. Общие принципы организации наследственного материала, представленного нуклеиновыми кислотами. Единица транскрипции у прокариот. Промотор и терминатор (ДНК).
курсовая работа [100,4 K], добавлен 23.03.2014Транскрипция и основные ферменты, которые осуществляют транскрипцию, ДНК-зависимые РНК-полимеразы. Структурные и функциональные домены больших субъединиц эукариотической РНК-полимеразы. Регуляция экспрессии генов на уровне транскрипции у прокариот.
реферат [373,5 K], добавлен 29.09.2009Контуры регуляции функций. Схема локальной регуляция функции. Состав внутренней среды. Схема гомеостатического механизма. Формирование систем регуляции. Понятие о функциональном элементе ткани по А.М. Чернуху. Механизм взаимосвязи между клетками.
презентация [290,4 K], добавлен 15.02.2014Локализация ферментов в клетке и изменение его количества. Протеолитические ферменты пищеварительного тракта. Закон действия масс. Сохранение сбалансированности катаболических и анаболических процессов. Химическая модификация и аллостерическая регуляция.
презентация [142,2 K], добавлен 15.03.2014Дифференциальная экспрессия генов и ее значение в жизнедеятельности организмов. Особенности регуляции активности генов у эукариот и их характеристики. Индуцибельные и репрессибельные опероны. Уровни и механизмы регуляции экспрессии генов у прокариот.
лекция [2,8 M], добавлен 31.10.2016Регуляция на этапе биосинтеза и сборки компонентов аппарата трансляции и на этапе его функционирования. Регуляция круговорота белков путем избирательного протеолиза. Регуляция активности белковых посредников нековалентным взаимодействием с эффекторами.
реферат [20,1 K], добавлен 26.07.2009Процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы, происходящий во всех живых клетках. Точки начала и конца транскрипции, основной фермент и вспомогательные факторы. Этапы обратной транскрипции, особенности транскрипции про- и эукариот.
презентация [2,3 M], добавлен 14.04.2014Понятие и значение регуляции как направленного изменения интенсивности работы клеток, тканей, органов для достижения результата и удовлетворения потребностей организма. Типы регуляции и саморегуляции, а также системы, отвечающие за данные процессы.
презентация [31,4 K], добавлен 15.02.2014Представления о регулировании физиологических функций. Механизмы регуляции: нервно-рефлекторные и гуморальные. Виды нервных волокон. Законы проведения возбуждения. Функциональное значение нейронов структурных элементов, процессы, протекающие в них.
контрольная работа [29,6 K], добавлен 21.01.2010Ферменты (энзимы) – каталитические белки. Характеристика, функция и принципы строения ферментов. Условия максимальной активности, кофакторы и коферменты. Распределение ферментов в организме. Диагностическое значение маркерных, секреторных и изоферментов.
презентация [27,2 K], добавлен 28.11.2015Метаболизм как обмен питательных веществ в организме. Организация химических реакций в метаболические пути. Принципы регуляции метаболических путей. Внутриклеточная локализация ферментов. Схема положительной и отрицательной регуляции катаболизма глюкозы.
реферат [1,2 M], добавлен 26.11.2014Единство и отличительные особенности нервных и гуморальных регуляций. Механизмы гуморальной регуляции в организме. Особенности строения и свойства клеточных мембран, функции и механизм их реализации. Диффузия и транспорт веществ через клеточные мембраны.
курсовая работа [195,5 K], добавлен 09.01.2011Репликация теломерных участков эукариотических хромосом. Механизм обратной транскрипции. Функциональные возможности рибонуклеиновых кислот, регуляция экспрессии эукариотических генов (интерференция РНК). Структура РНК-содержащих стрессовых гранул.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 09.06.2011Положения биологической гипотезы Жакоба-Мано. Роль генов-регуляторов в синтезе белков. Особенности протекания первого этапа этого процесса – транскрипции. Трансляция как следующая ступень их биосинтеза. Основы ферментативной регуляции этих процессов.
презентация [250,9 K], добавлен 01.11.2015Обмен сложных белков. Переваривание, всасывание и промежуточный обмен липидов. Жирорастворимые и водорастворимые витамины. Регуляция обмена углеводов. Теплообмен и регуляция температуры тела. Регуляция липидного обмена. Роль печени в обмене веществ.
презентация [10,2 M], добавлен 05.04.2014Транскрипция – процесс переноса генетической информации от ДНК к РНК. Природа информационной связи между ДНК и белками. Строение и организация единиц транскрипции у прокариот и эукариот. Синтез РНК - выделение стадий инициации, элонгации и терминации.
лекция [27,1 K], добавлен 21.07.2009
