Транскрипция у прокариот реферат

Холофермент Е. Транскрипция аналогична репликации в том смысле, что порядок присоединения рибонуклеотидов определяется комплементарным спариванием оснований. Общая схема транскрипционного цикла Как и другие матричные процессы, транскрипция включает три стадии: инициацию, элонгацию и терминацию.

Регуляция работы генов у прокариот и у эукариот Регуляция работы генов у прокариот и у эукариот 2 Статья обновлена: 10. Регуляция работы генов у прокариот. В 1961 г. Жакоб и Ж. Классическим примером регуляции экспрессии или реализации служит: функционирование 1 лактозного и 2 триптафанового оперона кишечной палочки.

Реферат транскрипция у прокариот

Некоторые из механизмов такого рода, действующие в бактериальных системах, изучены довольно хорошо, но о том, как действуют регуляторные механизмы в клетках эукариот известно немного. Осуществляя контроль за тем, каким генам экспрессироваться, а каким нет, а также регулируя уровень экспрессии различных генов, клетки приспосабливают свой фенотип к определенным условиям внешней и внутренней среды. Часто гены экспрессируются последовательно: активация одного гена вызывает экспрессию другого или нескольких генов, приводя, в конечном счете, к каскаду событий.

Некоторые гены или родственные группы генов экспрессируются координировано, то есть отвечают на регуляторный сигнал одновременно и, как правило, в одинаковой степени. Вероятно, наиболее совершенные регуляторные системы — те, которые позволяют плюрипотентным стволовым клеткам митотически активные клетки, в результате деления которых происходит замещение погибших клеток в многоклеточном организме дифференцироваться с образованием клеток разного типа в процессе развития сложного организма.

Фенотипические признаки клеток разных типов, а также одной и той же клетки в различных условиях зависят от количества и свойств продуцируемых ими структурных, каталитических и регуляторных белков. Регулироваться может какой-то один или несколько отдельных этапов считывания генетической информации при синтезе белка.

Прокариоты Прокариоты — это простейшие одноклеточные организмы, которым для того, чтобы выжить, требуется лишь благоприятная химическая среда. Некоторые необходимые понятия. Репрессор — это белок, блокирующий транскрипцию гена. В lac-системе репрессор представляет собой тетрамерный белок, и называется lac-репрессором. Он связывается с определенным участком на ДНК, который называется оператором. Оператор О представляет собой небольшой участок ДНК, граничащий с первым структурным геном.

Белок-репрессор может связываться с этим участком, блокируя тем самым инициацию транскрипции. Операторная последовательность, с которой связывается репрессор, содержит участок палиндромной ДНК. Последовательность с ось симметрии второго порядка прозрачка 1 , является частью места связывания с репрессором в lac-опрероне. Промотор Р — это небольшой участок ДНК перед оператором. Он служит местом связывания РНК-полимеразы.

Место связывания репрессора О и участок Р слегка перекрываются, так что, когда репрессор находится на ДНК, РНК-полимераза не может связаться с промотором и транскрипция не идет. Индуктор представляет собой низкомолекулярное вещество, который связывается с репрессором и переводит его в неактивную форму, неспособную более связываться с оператором.

Так, в lac-системе индуктором является лактоза, после ассоциации с которой, репрессор отсоединяется от lac-оператора. Индукция является одной из форм негативной регуляции, называется так потому, что транскрипция может идти лишь после удаления репрессора.

Еще одной разновидностью негативной регуляции является так называемая катаболитная репрессия. Репрессия происходит тогда, когда репрессор связывается с оператором не иначе как в комплексе с низкомолекулярным кофактором корепрессором. Таким корепрессором часто бывает конечный продукт белкового синтеза, кодируемый опероном. Тогда, если концентрация этого продукта становится слишком высокой, он связывается с репрессором, и дальнейший его синтез прекращается.

Примером такой системы может служить триптофановый оперон. В обоих случаях изменяется способность РНК-полимеразы к связыванию с промотором и скорость транскрипции соответствующих генов. Ингибирование или стимулирование взаимодействия РНК-полимеразы с некоторыми промоторами при участии белков, которые связываются с ДНК в месте присоединения полимеразы или вблизи него. На связывание таких регуляторных белков — репрессоров и активаторов — часто влияют определенные метаболиты, играющие роль корепрессоров и коактиваторов.

Предположение об индукции синтеза ферментов было высказано Жакобом и Мано в 1961 г. Однако синтезировать такие ферменты в отсутствии соответствующего метаболита было бы для клетки расточительством. Согласованная регуляция экспрессии прокариотических генов Согласованная регуляция групп родственных генов.

Это значит, что их экспрессия начинается и заканчивается или согласованно продолжается в ответ на один и тот же регуляторный сигнал. Группа координированно экспрессирующихся генов называется опероном. Гены, кодирующие несколько родственных функций, не всегда образуют единый оперон.

Как правило, отдельные опероны, кодирующие родственные функции, имеют одинаковые или сходные регуляторные последовательности и поэтому реагируют на определенный регуляторный сигнал сходным образом. Позитивная и негативная регуляция - Негативная регуляция инициации транскрипции, или репрессия, осуществляется белками-репрессорами, которые связываются с операторами.

Поскольку последовательности оператора и промотора часто перекрываются, связывание репрессоров со своими операторами ограничивает доступ РНК-полимеразы к промотору, подавляя тем самым инициацию транскрипции. Позитивная регуляция может осуществляться путем связывания специфических белков с нуклеотидными последовательностями, расположенными в области промотора.

Считается, что связанный активаторный белок способствует ассоциации РНК-полимеразы с промотором и, следовательно, увеличивает вероятность инициации транскрипции.

Гены, кодирующие регуляторные белки, которые связываются с операторными или активаторными последовательностями, могут находиться как вблизи контролируемых ими генов, 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. Вторая представлена геном ara С, кодирующим регуляторный белок, необходимый для транскрипции ara —оперона. Позитивная или негативная регуляция транскрипции арабинозного оперона зависит от того, образуется или нет комплекс между арабинозой и белком, кодируемым только сцепленным с опероном геном araC прозрачка 4а J в Регуляция экспрессии лактозното оперона Рассмотрим позитивную и негативную регуляцию лактозного оперона - Негативная регуляция лактозного оперона.

Бактерии Е. Однако при росте на других источниках углерода в клетках E. В этих трех генах- lac Z, lacY и lac А- содержится вся информация о белках, кодируемых lac-опероном.

Они транскрибируются в единую полицистронную РНК, при трансляции которой образуются почти одинаковые количества соответствующих белков. Поэтому можно сказать, что три гена lас-оперона экспрессируются согласованно. Со структурными генами lac-оперона связаны несколько типов регуляторных элементов, ответственных за индуцибельность и координированную регуляцию этих генов прозрачка 5.

Промотор — это нуклеотидная последовательность, с которой связывается РНК-полимераза и начинается транскрипция трех структурных генов. Оператор — это сайт, с которым связывается lac-репрессор, подавляющий транскрипцию lас-оперона. Ген 1асI, не входящий в состав lас-оперона, кодирует репрессор — полипептидную цепь с мол. Репрессор прочно связывается с оператором, находясь в тетрамерной форме. Поскольку промоторная и операторная последовательности перекрываются, связывание репрессора с оператором мешает связыванию РНК-полимеразы с промотором, что приводит к блокированию транскрипции структурных генов.

Транскрипцию оперона можно индуцировать, если блокировать связывание репрессора с оператором прозрачка 6. После отсоединения репрессора от промотра полимераза может связаться с промотором и инициировать транскрипцию оперона. Очень важно сохранение нуклеотидной последовательности домена lас-оператора, связывающего репрессор. Об этом свидетельствуют результаты исследования эффективности репрессии in vivo у мутантов с модифицированными репрессорами или операторами прозрачка 7.

Интересные данные были получены и при изучении связывания очищенных репрессорных белков с операторами дикого типа и мутантными формами in vivo.

Мутации, уменьшающие сродство репрессора к оператору, приводили к конститутивному синтезу ферментов, кодируемых lac-опероном, т. Мутации, сопровождающиеся накоплением репрессора в клетках или увеличением сродства репрессора к оператору, делали lас-оперон неиндуцибельным.

Позитивная регуляция лактозного оперона. Для экспрессии lас-оперона, как и других индуцибельных оперонов, которые осуществляют контроль синтеза ферментов, участвующих в метаболизме cахаров, необходимо не только снять репрессию оперона, но и получить некий сигнал; Таким сигналом служит комплекс циклического АМР сАМР с белком-активатором катаболизма CAP, от англ. САР представляет собой димер из идентичных полипептидных цепей с мол.

Связывание комплекса САР-сАМР со специфической последовательностью в начале промотора приводит к усилению транскрипции lac-оперона почти в 50 раз.

Сам по себе CAP не способен к такому связыванию и стимуляции транскрипции. Комплекс САР-сАМР является положительным сигналом при регуляции экспрессии и других оперонов, в частности тех, которые кодируют ферменты расщепления углеводов галактозный и арабинозный оперон а также работу оперонов, кодирующих ферменты, которые участвуют в деградации аминокислот, пуринов и пиримидинов.

Например, для экспрессии ara- и gal-onepонов должны произойти дерепрессия с помощью индукторов - арабинозы и галактозы соответственно и связывание комплекса САР-сАМР с областью промотора.

Поэтому, если даже в среде присутствует арабиноза или галактоза, в клетках не образуются ферменты, необходимые для утилизации этих сахаров. Подобная комбинация позитивной и негативной систем регуляции очень важна, поскольку это предотвращает образование ферментов, потребность в которых в данный момент отсутствует.

Комплекс САР-сАМР при регуляции экспрессии ферментов, участвующих в деградации аминокислот, пуринов и пиримидинов Сигнальная система САР-сАМР регулирует также работу оперонов, кодирующих ферменты, которые участвуют в деградации аминокислот, пуринов и пиримидинов. В этом случае логика работы системы также состоит в том, чтобы предотвратить образование ненужных ферментов в период голодания.

Регуляция экспрессии триптофанового оперона Триптофановый оперон состоит из оператора, и пяти структурных генов А-Е. Последний кодирует ферменты, участвующие в биосинтезе триптофана — одной из незаменимых ам.

Триптофан синтезируется в Е. Эти кодируемые trp-опероном белки образуются согласованно, примерно в равных количествах, при трансляции полицистронной мРНК длиной 7000 нуклеотидов, транскрибируемой с промотора.

При наличии в среде достаточного для роста бактерий количества триптофана клетки Е. Однако если клетки лишены экзогенного триптофана, то в них начинается довольно интенсивный синтез всех пяти ферментов. Содержание ферментов этой группы в клетках Е.

Механизмы: их два. Эффекты этих двух регуляторных механизмов комплементарны, мультипликативны и позволяют увеличивать степень экспрессии оперона. Репрессия триптофанового оперона. Транскрипция trp -оперона блокируется, когда репрессор связывается с последовательностью trp -оператора. Ген trp R, кодирующий репрессорный белок мол. Для того чтобы trp R-белок мог связаться с оператором и действовать как репрессор, он должен образовать комплекс с триптофаном.

Поскольку уровень экспрессии trpR очень низок и не зависит от триптофана, концентрация активного репрессора отражает концентрацию внутриклеточного триптофана. Нуклеотидные последовательности trp -оператора и промотора перекрываются прозрачка 11, 2 , поэтому связывание комплекса репрессор-триптофан с оператором препятствует правильному взаимодействию РНК-полимеразы с промотором.

При этих условиях транскрипция оперона не осуществляется и ферменты биосинтеза не образуются. В отсутствие триптофана не происходит и связывания репрессора с оператором, что позволяет РНК-полимеразе без помех инициировать транскрипцию на промоторе и.

Аттенуация экспрессии триптофанового оперона. Регуляция работы триптофанового оперона с помощью аттенуации осуществляется при участии последовательности, находящейся на расстоянии примерно 100-140 пар оснований от начала транскрипции прозрачка 10. Этот так называемый лидерный сегмент, trpL, содержит аттенуаторную последовательность, которая вынуждает РНК-полимеразу прервать транскрипцию как раз перед началом trp Е-гена с отделением фрагмента РНК длиной 141 нуклеотид- trp-лидерной мРНК.

Подобная терминация происходит при уровнях триптофана в клетках от среднего до высокого. При низком уровне триптофана терминация транскрипции в пределах аттенуаторной последовательности в значительной мере блокируется, и транскрипция проходит через терминатор с образованием полноразмерной мРНК trp-оперона.

Механизм регуляции терминации транскрипции в аттенуаторе с помощью изменения содержания триптофана. Ответ на этот вопрос был получен после того, как определили нуклеотидную последовательность аттенуатора и установили, что на аттенуацию влияет трансляция, идущая одновременно с транскрипцией. Участок из первых 145 нуклеотидов транскрипта trp-оперона содержит три необычных по нуклеотидной последовательности сегмента прозрачка 12.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Цитология. Лекция 29. Транскрипция

ЛЕКЦИЯ. РЕГУЛЯЦИЯ ТРАНСКРИПЦИИ У ПРО- И ЭУКАРИОТ. Экспрессия генов как у прокариот, так и у эукарит регулируется при помощи целого ряда . Биохимия, реферат. Регуляция транскрипции у прокариот и эукариот Согласованная регуляция экспрессии прокариотических.

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. Подобные документы Механизмы 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. Регуляция биосинтеза белков и особенности процесса репликации. Транскрипция генетической информации, механизм катаболитной репрессии, регуляция на этапе терминации транскрипции. Этапы процессинга РНК у эукариот. Энхансеры, сайленсеры, инсуляторы. Упаковка генетического материала. Роль эпигенетических модификаций. Гистоновый код, его структура и принципы построения. Особенности регуляции активности генов у эукариот и их характеристики.

Реферат транскрипция у прокариот 30.

Ведь именно ее последовательность нуклеотидов будет в точности воспроизводить РНК, синтезированная по матрице другой, комплементарной, нити ДНК. Однако эта теория не учитывала молекулярную природу носителей генетической информации и способ передачи этой информации от генов к белкам.

Транскрипция у прокариот

Некоторые из механизмов такого рода, действующие в бактериальных системах, изучены довольно хорошо, но о том, как действуют регуляторные механизмы в клетках эукариот известно немного. Осуществляя контроль за тем, каким генам экспрессироваться, а каким нет, а также регулируя уровень экспрессии различных генов, клетки приспосабливают свой фенотип к определенным условиям внешней и внутренней среды. Часто гены экспрессируются последовательно: активация одного гена вызывает экспрессию другого или нескольких генов, приводя, в конечном счете, к каскаду событий. Некоторые гены или родственные группы генов экспрессируются координировано, то есть отвечают на регуляторный сигнал одновременно и, как правило, в одинаковой степени. Вероятно, наиболее совершенные регуляторные системы — те, которые позволяют плюрипотентным стволовым клеткам митотически активные клетки, в результате деления которых происходит замещение погибших клеток в многоклеточном организме дифференцироваться с образованием клеток разного типа в процессе развития сложного организма. Фенотипические признаки клеток разных типов, а также одной и той же клетки в различных условиях зависят от количества и свойств продуцируемых ими структурных, каталитических и регуляторных белков.

Регуляция работы генов у прокариот и у эукариот

Подобная комбинация позитивной и негативной систем регуляции очень важна, поскольку это предотвращает образование ферментов, потребность в которых в данный момент отсутствует. При наличии в среде достаточного для роста бактерий количества триптофана клетки Е. Для репликации характерны следующие особенности: 1. Такой ингибитор может быть продуктом гена, локализованного вблизи от точки начала репликации, транскрипция которого осушествляется только в период репликации данного участка ДНК. Реальные механизмы регуляции репликации еще не расшифрованы. В этом процессе участвует особый класс ферментов — топоизомеразы. Релаксирующие топоизомеразы понижают степень сверхспирализации без затраты энергии и принимают участие в инициации репликации. По современной класификации их называют топоизомеразы I. Белки, повышающие степень сверхспирализации ДНК, зависят от АТР и участвуют в репликации ДНК, а также необходимы для осуществления рекомбинаций и конъюгативной передачи генетического материала. Их называют топоизомеразы II.

Для начала синтеза РНК фермент не нуждается в поли- или олигонуклеотидной затравке.

.

Структура транскриптонов и транскрипция про- и эукариот

.

Транскрипция у прокариот реферат

.

.

.

.

.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Особенности транскрипции прокариот и эукариот
Похожие публикации