2 أنواع من نظام أوراكل من الوراثة مزايا تنظيم الجينات

الأوبون هو جزء من المادة الوراثية (أو DNA) التي تعمل كوحدة واحدة منظمة لها جينات بنيوية أو أكثر ، وجين عامل ، وجين مروج ، وجين منظم ، ومضطرب ، ومحفز أو محرّك (من الخارج). تشكل الجينات المشغِّلة والمُحفِّزَة والجامِعَة التنظيمية المنطقة التنظيمية.

أنظمة التشغيل شائعة في prokarytoes. تم اكتشاف أول operon operus بواسطة يعقوب وموناد (1961). في وقت لاحق تم اكتشاف عدد من هذه الأوبونات ، على سبيل المثال ، trp -operon، ara -operon، his-operon، vol -operon. الأوبونات من نوعين ، قابلة للتحويل والاكتئاب.

Image Courtesy: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Lac_operon-2010-21-01.png

نظام الأوبرا المحرض - لاك أوبيرون (الشكل 6.34):

نظام الأوبرا المحفز هو وحدة منظمة للمواد الجينية التي يتم تشغيلها استجابة لوجود مادة كيميائية. يتكون من الأجزاء التالية:

الجينات الهيكلية:

هم تلك الجينات التي تخليق mRNAs. يتحكم الرنا المرسال في نشاط التمثيل الغذائي للسيتوبلازم من خلال تكوين البروتين أو الإنزيم فوق الريبوسومات. يحتوي الأوبرون على واحد أو أكثر من الجينات الهيكلية. يحتوي اللاكتوز أو lac-operon في Escherichia coli على ثلاثة جينات بنيوية (Z، Y، A).

تقوم بنسخ جزيء مرني poyrcistronic mRNA يساعد في تخليق ثلاثة إنزيمات - P-galactosidase للحلماء اللاكتوز أو الجالاكتوزيد ، اللاكتوز أو جلاكتوزيد بيرمايز للسماح بدخول اللاكتوز من الخارج و ثيوغالاكتوزيد الأسيتيل أو transacetylase لاستقلاب ثيوغالاكتوزيدات السامة التي يسمح لها أيضًا بالدخول اجر اللاكتوز.

ومع ذلك ، يتم إنتاج الإنزيمات الثلاثة بتركيز مولي مختلف. إن وجود مستوى منخفض جدًا من التعبير عن lac operon ، وبالتالي تكون إنزيماته موجودة دائمًا. الدخول الأولي للاكتوز في البكتيريا يحدث فقط بسبب هذا النشاط.

جين المشغل:

إنه جين يتحكم مباشرة في توليف mRNAs على الجينات الإنشائية. يتم إيقاف تشغيله من خلال وجود مهاجم. يمكن للحافز أن يزيل المكبّر ويقوم بتشغيل الجين. ثم يقوم الجين بتوجيه الجينات الهيكلية للتدوين. يتكون جين المشغل من lac operon من 27 زوجًا أساسيًا فقط.

جين المروج:

وهو يعمل بمثابة إشارة بدء تعمل كمركز التعرف على RNA-polymerase بشرط تشغيل جين المشغل. يرتبط RNA polymerase بجين المروج. عندما يكون عامل الجين فعالاً ، يتحرك البلمرة فوقه ويصل إلى الجينات الإنشائية لإجراء النسخ.

منظم الجينات (lac i-Gene):

في lac-operon ، يطلق عليه i -gene لأنه ينتج مثبطًا أو معوقًا. يرتبط القائد بجين المشغل ويوقف عمل الأخير. وهو يمارس سيطرة سلبية على عمل الجينات الإنشائية.

كاظمة:

إنه بروتين منظم مركب طوال الوقت (بشكل تأسيسي) بواسطة منظم i -gene. المقصود الكابتور لعرقلة جينات المشغل بحيث الجينات الهيكلية غير قادرة على تشكيل mRNAs. لديها اثنين من المواقع allosteric ، واحدة للتعلق بجين المشغل والثانية لربط المحرض.

بعد الاتصال بالمحرِّض ، يخضع المُعاكِر للتغيير التوازي بطريقة تجعله غير قادر على الدمج مع المشغل. إن معقم اللاكتوز أو lac-operon هو بروتين له وزن جزيئي يبلغ 160.000. وهي تتكون من أربعة وحدات فرعية ، كل منها بوزن جزيئي يبلغ 40،000.

محفز:

وهي مادة كيميائية (ركيزة أو هرمون أو أي مستقلب آخر) ، بعد أن تتلامس مع المكبّر ، تغير هذه الأخيرة إلى حالة غير مرتبطة بالحمض النووي لتحرير جين المشغل. محفز lac-operon من Escherichia coli هو اللاكتوز (في الواقع allolactose ، أو مستقلب اللاكتوز).

قبعة:

ومن المنشط يسمى البروتين المنشط catabolic. فهو يمارس سيطرة إيجابية في lac- operon لأنه في غياب البلمرة RNA غير قادر على التعرف على جين المروج. يقع جينها بعيدًا عن الأوبرون ولكن موقع CAP المستقبِل يقع بالقرب من مُحفز lac. يقوم CAP بتنشيط جينات lac فقط عندما يكون الغلوكوز غائباً.

يتم التعرف على RNA polymerase بواسطة جين المروج. وهو يمر فوق جين المشغل المحرّر ثم يحفز نسخ mRNAs على الجينات الإنشائية. تمر mRNAs داخل السيتوبلازم وتشكل بروتينات أو إنزيمات معينة. من الإنزيمات الثلاثة التي أنتجها lac-operon ، يقصد ب lاروز اللاكتوز لجلب اللاكتوز داخل الخلية. Β-غالاكتوزيداز (= اللاكتيز) يكسر اللاكتوز إلى مكونين ، الجلوكوز والجالاكتوز. إن الإنزيم مثل اللاكتاز أو (3 غالاكتوسيديز الذي يتشكل استجابة لوجود الركيزة هو غالبا ما يطلق عليه الإنزيم المحفز أو التكيفي.

عادة ما تحدث أنظمة الأوتار المحفز في مسارات تقويضية. ومع ذلك ، فإن lac-operon لن يبقى ساريًا إلى أجل غير مسمى على الرغم من وجود اللاكتوز في البيئة الخارجية.

وسوف يتوقف نشاطه مع تراكم الجلوكوز والجالاكتوز في الخلية بعد قدرة البكتيريا على عملية الأيض. كما أن Lac -operon تحت سيطرة التنظيم الإيجابي.

نظام أوبين قابل للضغط (الشكل 6.35):

عادة ما يوجد نظام operon قابل للضغط في المسارات المنشطة. ينشط الأوبرون وتكون الأنزيمات التي تنتجها جيناته البنيوية موجودة عادة في الخلية. يتم إيقاف تشغيل operon عندما يتجاوز تركيز المنتج النهائي قيمة عتبة. مثال على نظام قابل للقمع هو تريبتوفان أو آر بي أوبيرون من الإشريكية القولونية. كما تم إعداده من قبل يعقوب و مونود و يتكون من:

الجينات الهيكلية:

ترتبط الجينات بنسخ mRNAs. ترجمت mRNAs معلوماتها المشفرة في توليف polypeptides. البوليبيبتيدات تؤدي إلى المواد التي تحتوي على البروتينات بما في ذلك الأنزيمات. يوجد لدى التريبتوفان operon خمسة جينات بنيوية - trp E، D، С، B، A. وهي تشكل إنزيمات لخمس خطوات من توليف التريبتوفان.

جين المشغل:

يتحكم في عمل الجينات الهيكلية. وعادة ما يتم تشغيله لأن مبيد aporepressor الذي ينتجه الجين المنظم غير قادر على منع جينات المشغل بشكل كامل. يتم إيقاف تشغيل جين المشغل عندما يكون جهاز التحكم الأساسي متوفرًا مع aporepressor.

جين المروج:

إنه موقع الربط الأولي لـ RNA-polymerase. هذا الأخير ينتقل من الجينات المروّجة إلى الجينات الإنشائية التي يتم فيها تشغيل جين المشغل.

مكونات المنطقة التنظيمية الأخرى:

يحدث مكونان للمنطقة التنظيمية بين جين المشغل والجين الهيكلي E. وهما تسلسل القائد (L) والموهن (A). يشارك تسلسل القائد في السيطرة المخفف. يساعد المخفف في الحد من تخليق التربتوفان عندما يكون موجودًا بكمية كافية دون إطفاء التشغيل.

المنظم الجينات (trp R):

وهو يشكل مكونًا بروتينيًا لإعاقة نشاط جينات المشغل. يقع الجين المنظم لأوبريت التريبتوفان على مسافة بعيدة من الأوبرون المتبقي.

صميم الكاظمة:

إنها مادة من البروتينات تم توليفها بواسطة الجين المنظم. يشكل Aporepressor مكونًا من أدوات المكبّر لحظر عمل جين المشغل. لهذا يتطلب وجود corepressor. عندما لا يتوفر هذا الأخير في قوة مناسبة ، يتم تشغيل جين المشغل في وضع التشغيل لأن نفسه لا يتمكن من منع عمل جين المشغل.

تميم الكاظمة:

وهو مكون غير معادٍ للبروتينات في المكبس ، وهو أيضًا منتج نهائي من التفاعلات التي تحفزها الإنزيمات الناتجة عن نشاط الجينات الإنشائية. غالباً ما يتم استخدام المنتج النهائي في تفاعل آخر بحيث نادراً ما يتراكم وبالتالي لا يعمل كمحرك أساسي.

ومع ذلك ، عندما يتراكم أو يصبح متوفرا من مصدر خارجي ، يصبح المنتج النهائي هو corepressor ، ويمتزج مع aporepressor ، ومانع للقمع ، ويمنع جين المشغل.

الجينات الانشائية الآن توقف النسخ. تُعرف هذه الظاهرة بقمع التغذية. يمارس تحكم سلبي. في operup التريبتوفان ، تريبتوفان (حمض أميني) يعمل كمحرك أساسي.

الفروق بين التعريفي والقمع:

الحث:

1. هذا هو التحول من operon الذي يبقى في العادة إيقاف.

2. الحث بسبب الركيزة الجديدة التي يتم التعامل معها واستقلابها.

3. يرتبط بشكل عام بمسار تقويضي.

4. الجين المنظم لأبرون ، عرضة للخضوع للتحريض ، ينتج عن المعوق الذي يمنع جينات المشغل.

5. الحث هو إزالة من القمع من operon عن طريق المستقلب الحافز.

6. محفز هو الركيزة ، هرمون أو المنتجات الثانوية.

7. أنه يجلب النسخ والترجمة.

قمع:

1. يتم إيقاف تشغيل من operon الذي عادة ما يبقى قيد التشغيل.

2. يحدث القمع عن طريق زيادة تكوين أو توافر المستقلب.

3. يرتبط القمع في الغالب بطريق الابتنائية.

4. الجين المنظم لأبرون ، عرضة للخضوع للقمع ، ينتج جزءًا من الظالم الذي يطلق عليه aporerpressor. لا يستطيع نفس الأمر منع مورثة المشغل.

5. القمع هو عرقلة مورث المشغل من خلال معقم مركب يتكون من اتحاد aporepressor الذي يتكون من الجين المنظم و corepressor الذي هو في الواقع نتاج مسار الابتنائية.

6. الضاغط هو مركب يتكون من aporepressor و corepressor وهو عادة منتج نهائي للمسار الأيضي.

7. قمع توقف النسخ والترجمة.

مزايا تنظيم الجينات:

1. يمكن تشغيل أو إيقاف عدد من الجينات ذات الصلة المطلوبة لنشاط استقلابي معين في وقت واحد.

2. التنظيم الجيني يمكّن الخلية من ضبط عملية الأيض حسب متطلبات التغييرات والتطوير البيئي.

3. إنه اقتصادي لأنه يقوم بتوليف الإنزيمات عند الضرورة فقط.

4. تنظيم الجينات يساعد في النمو والتمايز.

5. من المفيد في الانتهاء السلس من سلسلة من ردود الفعل.


موصى به

عرض النقود: محددات عرض النقود والمال والمال المال العالي المضاعف
2019
المعادن الصناعية الهامة الموجودة في جميع أنحاء العالم
2019
ما هي الأشكال المختلفة للإعلانات المطبوعة؟
2019