معلومة

12.1: استخدام المسوخ لدراسة أوبر لاك - علم الأحياء

12.1: استخدام المسوخ لدراسة أوبر لاك - علم الأحياء


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.

طفرات واحدة من لاك أوبرون

ال لاك تم تمييز operon والمنظمين لأول مرة من خلال دراسة المسوخ بكتريا قولونية التي أظهرت شذوذ مختلفة في استقلاب اللاكتوز. أعرب بعض المسوخ لاك الجينات الأوبرونية ، بمعنى أنه تم التعبير عن الأوبرا سواء كان اللاكتوز موجودًا في الوسط أم لا. تسمى هذه متحولة التأسيسي المسوخ.

ال مكان المشغل (لاكو) - أحد الأمثلة اج، حيث تحدث طفرة في تسلسل عامل ويقلل أو يمنع المكبّر ( لاسي المنتج الجيني) من التعرف على تسلسل المشغل والربط به. وهكذا ، في اج المسوخ لاكز, لاسي، و لاكا يتم التعبير عنها سواء كان اللاكتوز موجودًا أم لا.

ال لاسي المكان - نوع واحد من أليل متحولة لـ لاسي (خجول أنا-) يمنع إما إنتاج عديد ببتيد مثبط أو ينتج بولي ببتيد لا يمكنه الارتباط بتسلسل المشغل. هذا أيضًا تعبير تأسيسي لـ لاك مشغل بسبب عدم وجود رابط للقمع يسمح بالنسخ.

نوع آخر من متحولة لاسي مسمى أناس يمنع عديد الببتيد القامع من الارتباط باللاكتوز ، وبالتالي سوف يرتبط بالمشغل ويكون غير محفز. لاك أوبرون سواء كان اللاكتوز موجودًا أم لا. لا يتم التعبير عن أوبرون اللاكتوز ويطلق على هذا المتحولة اسم "المكثف الفائق".

العامل F واثنين من عمليات lac في خلية واحدة - ثنائية الصبغة الجزئية في بكتريا قولونية

يمكن معرفة المزيد حول تنظيم لاك أوبرون عند وجود نسختين مختلفتين في خلية واحدة. يمكن تحقيق ذلك باستخدام ملف عامل F لتحمل نسخة واحدة والأخرى على الجينوم بكتريا قولونية كروموسوم. ينتج عن هذا ثنائي الصيغة الجزئية في بكتريا قولونية.

العامل F هو الخلاصة هذا قادر على أن يكون إما بلازميدًا حرًا أو مدمجًا في الكروموسوم البكتيري المضيف. يتم تحقيق هذا التبديل بواسطة عناصر IS حيث يمكن للتقاطع غير المتكافئ إعادة تجميع عامل F وتسلسلات الحمض النووي المجاورة (الجينات) داخل وخارج كروموسوم المضيف. استخدم الباحثون هذه الأداة الجينية لإنشاء مضاعفات جزئية (Merozygotes) تسمح لهم باختبار التنظيم بمجموعات مختلفة من الطفرات المختلفة في خلية واحدة. على سبيل المثال ، قد تحتوي نسخة عامل F على ملف أناس طفرة بينما قد يكون للنسخة الجينومية ملف اج طفره. كيف ستستجيب هذه الخلية لوجود / عدم وجود اللاكتوز (أو الجلوكوز)؟ يمكن استخدام هذا ثنائي الصيغة الجزئية لتحديد ذلك أناس المهيمن على أنا+، والتي بدورها هي المهيمنة على أنا-. يمكن استخدامه أيضًا لإظهار ملف اج طفرة تعمل فقط في رابطة الدول المستقلة- بينما ال لاسي يمكن أن تعمل الطفرة في عبر- .


12.1: استخدام المسوخ لدراسة أوبرا لاك - علم الأحياء

C2005 / F2401 '07 - محاضرة 15 - التعديل الأخير: 28/10/07 01:47 م
حقوق الطبع والنشر 2007 ديبورا موشوفيتز ولورنس شاسين قسم العلوم البيولوجية جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك.

النشرات: 15 أ - الاستقراء مقابل القمع مقابل تثبيط التغذية الراجعة و 15 ب - العوامل

I. مقدمة عن التنظيم في بدائيات النوى (انظر النشرة 15 أ)

أ. لماذا يعد تنظيم تخليق الإنزيم أمرًا معقولاً و / أو ضروريًا - ضع في اعتبارك بعض الإنزيمات النموذجية - الإنزيمات المحللة للجلوكوز ، وبيتا جالاكتوزيداز (اللازمة لتفكيك واستقلاب اللاكتوز = ديمر الجلوكوز والجالاكتوز) ، وتركيب تربتوفان (ضروري لتركيب trp ). (انظر بيكر 23-1.) متى تكون هذه الإنزيمات مطلوبة؟

1. إنزيمات حال السكر - مطلوب دائما

2. بيتا جالاكتوزيداز - مطلوب فقط إذا كان اللاكتوز هدية (ويجب تقسيمه) يجب أن يكون مستوى الإنزيم منخفضًا حتى يضاف اللاكتوز إلى متوسط.

3. TS (تركيبة trp) - مطلوب فقط إذا كانت trp منخفضة أو غائب (ثم ​​يجب تصنيع trp من أجل صنع البروتينات) - يجب أن يكون مستوى الإنزيم مرتفعًا حتى يضاف trp إلى المتوسط.

4. لماذا لا تصنع جميع الإنزيمات طوال الوقت (حتى لو لم تكن هناك حاجة)؟ يستخدم تخليق الإنزيم الكثير من الطاقة.

ب. الظواهر - هل الإنزيمات (مثل تلك المذكورة أعلاه) مصنوعة في الواقع فقط عند الحاجة إليها؟ توضح الرسوم البيانية الموجودة في النشرة 15 أ ما يحدث لمستوى الإنزيم المناسب إذا أضفت الجزيء الصغير المناسب أو أزلته ، أي اللاكتوز (لاك) أو التربتوفان (trp).

1. مثال على الاستقراء - اللاكتوز (جزيء صغير) = محفز = إشارة للالتفاف تشغيل يسمى تخليق الإنزيم المناسب لتوليف بيتا غالاكتوزيداز (إنزيم) بالظاهرة المحرضة المعروفة باسم الاستقراء. انظر أيضًا Sadava 13.16 (13.13)

2. مثال على القمع - التربتوفان (جزيء صغير) = ضاغط مساعد = إشارة للالتفاف إيقاف يُطلق على تخليق الإنزيم المناسب لتخليق trp synthetase (إنزيم) ظاهرة قابلة للقمع تُعرف باسم القمع.

3. التوليف التأسيسي - يسمى تخليق بعض البروتينات مثل إنزيمات تحلل السكر التكويني = تخليق الإنزيمات هو & quoton & quot في جميع الأوقات.

جيم - ملخص المصطلحات - انظر الجدول في منتصف النشرة 15 أ

تمت تغطية اللوائح في مجموعة المشكلات 12. لمراجعة المواد في الأجزاء أ-ج ، راجع المشكلة 12-1 ، الأجزاء أ و ب.

د- مقارنة القمع بالتغذية الراجعة. لماذا تحتاج كلا النوعين من التنظيمات؟ عوامل في الاعتبار:

  • السرعة (التثبيط أسرع)
  • ما هي الإنزيمات المتأثرة (أولاً في المسار في تثبيط f.b. مقابل جميع إنزيمات المسار في القمع)
  • ما تغير - نشاط الإنزيم (تثبيط) مقابل تخليق الإنزيمات أو الجين نشاط (قمع)

بشكل عام ، لديك تحكم خشن (قمع / تحريض) مقابل تحكم دقيق (تثبيط / تنشيط). انظر الرسم البياني والصورة في النصف السفلي من النشرة 15 أ. انظر أيضًا Sadava 13.17 (13.14). ملحوظة: يمكن مقارنة تنشيط الإنزيم والحث بطريقة مماثلة - يزيد التنشيط من نشاط الإنزيم بينما يعمل الحث على تخليق الإنزيم

بعد، بعدما لقد اكتشفت آلية القمع ، وتريد مراجعة الفروق بين القمع وتثبيط التغذية الراجعة ، جرب المشكلة 12-2 ، خاصة. الجزء D و 12R-4. (تأكد من اكتشاف القمع قبل تجربة هذه المشكلات - افعل 12-1 C و 12-2 A-B أولاً.)

ثانيًا. آلية تنظيم بدائيات النوى (انظر النشرة 15 ب) - عوامل التشغيل

ملاحظة: تم اكتشاف هذه الآلية إلى حد كبير من خلال تحليل المسوخ. كيف تم ذلك رائع ، لكنه معقد ، لذا سنشرح الآلية أولاً ، وبعد ذلك يمكنك تجربة يدك في التنبؤ بآثار الطفرات. انظر E أدناه لمزيد من التفاصيل.

أ. كيف يتم تحقيق تنسيق التحكم؟ اللوحة اليسرى العلوية في النشرة - فكرة الكتلة أو المشغل. (انظر Sadava 13.18 (13.16) أو شكل بيكر 23-3.)

1. ترتبط الجينات المنظمة معًا - الجينات التي يتم التحكم فيها بشكل منسق (تشغيل وإيقاف معًا) هي بجوار بعضها البعض على الحمض النووي.

2. مرنا متعدد الكريات. يتم نسخ الجينات المرتبطة كوحدة لإعطاء mRNA واحد. يتم صنع مرنا واحد لكل أوبرون (وليس مرنا واحدًا لكل جين) ، لأن جميع الجينات في الكتلة تشترك في مروج واحد. يسمى mRNA القادر على ترميز العديد من الببتيدات (mRNA الذي يأتي من عدة جينات) مرنا متعدد الكريات. (سيسترون = مصطلح آخر للجين).

3. مراقبة النسخ - التنظيم على مستوى النسخ. يتم التحكم في مستوى الترجمة من خلال تنظيم توليف الرنا المرسال. هذه هي الطريقة المعتادة لتنظيم تخليق البروتين في بدائيات النوى.
نظرًا لأن mRNA له نصف عمر قصير في بدائيات النوى ، فإن تنظيم تخليق mRNA يتحكم في مستوى الحالة المستقرة لـ mRNA. لا يتم تنظيم الترجمة في حد ذاتها (وتدهور الرنا المرسال) هنا. (في بعض الحالات prok. والعديد من حالات euk. ، يتم تنظيم هذه أيضًا.)

4. تعريف الاوبرون = مجموعة من الجينات الهيكلية المرتبطة (ترميز الإنزيم) التي تشترك في مواقع تنظيمية مشتركة والتي يتم نسخها كوحدة واحدة. (ملاحظة: تعتبر المواقع التنظيمية المرتبطة جزءًا من العامل ، يعتبر الجين الخاص بالبروتين الكابح أحيانًا جزءًا من الأوبون وأحيانًا لا. القامع يتم مناقشته بشكل أكبر أدناه.)

5. علامات الترقيم. لاحظ أن الترجمة والنسخ لهما إشارات توقف وبدء مختلفة. يبدأ النسخ عند ترجمة المروجين في رموز البداية (AUG). ما هي العواقب؟

أ. يحتوي mRNA على UTR . لها قيادات (منطقة غير مترجمة في نهاية 5 'قبل أول AUG أو 5' UTR) ومقطورات أمبير (غير مترجمة 3 'end أو 3' UTR).

ب. أعداد: عدد مرات بدء النسخ (المروجين) للرسالة هو أن عدد مرات بدء الترجمة قد يكون كثيرًا (واحد لكل ببتيد) في بدائيات النوى.

ج. تبدأ ترجمة الرنا المرسال متعدد الكواكب من عدة أكواد بداية. يتجمع الريبوسوم في أول أغسطس ويبدأ في الترجمة. بعد اكتمال كل ببتيد ، قد يستمر الريبوسوم في نزول الرنا المرسال إلى كودون البدء التالي ويبدأ سلسلة ببتيد جديدة. بدلاً من ذلك ، قد ينفصل الريبوسوم (وينفصل إلى وحدات فرعية) عندما يتعلق الأمر بإيقاف كودون. في هذه الحالة يتشكل ريبوسوم جديد في كودون البداية التالي ويبدأ ترجمة الببتيد التالي.

ب. كيفية إيقاف نسخ الكتلة - اللوحة العلوية اليمنى من 15 ب - دور القامع وعامل الأمبير - عامل التشغيل & quotoff & quot (انظر شكل Becker. 23-4 ، اللوحة العلوية أو شكل Sadava. 13.19 (13.17) اللوحة العلوية .)

1. دور العامل (O) = موقع الحمض النووي ليعمل كجزء من مفتاح التشغيل / الإيقاف - يربط بروتين المكبِط عندما يكون المكبِط في شكل مناسب أو نشط (مستطيل على النشرة).

2. دور البروتين القامع (المنظم) = النصف الآخر من مفتاح التشغيل / الإيقاف (مع O). يرتبط القامع بالمشغل ويمنع بوليميراز الحمض النووي الريبي من الارتباط بالحمض النووي ونسخ الأوبون. (شكل Purves 13.15 في الطبعة السابعة)

أ. يوجد بروتين مانع مختلف لكل أوبرون. القامع يرتبط بتسلسل محدد من الحمض النووي الموجود في المشغل الخاص به.

ب. تخليق البروتين المكبِط هو أمر أساسي - الجين يعمل دائمًا. (تختلف حالة البروتين القامع ، وليس الكمية الموضحة أدناه).

سؤال: هل للجين الخاص بالبروتين الكابح محفز؟ عامل؟

ج. كيف يحدث الاستقراء والقمع - دور المستجيبات

1. البروتين الكابح خيفي (له شكلان) - أحدهما يلتصق بالمشغل ويمنع النسخ (مستطيل في النشرة) والآخر لا (مستدير في النشرة). انظر بيكر الشكل 23-5 (21-5).

2. القامع يربط المستجيب (المحرض أو القامع المشترك). يعتبر كل بروتين مثبط / منظم فريدًا من حيث أنه يربط بين المثبط أو المحفز المناسب (انظر أدناه) بالإضافة إلى المشغل المناسب.

3. يحدد المستجيب الشكل الذي يوجد به القامع. كمية البروتين المثبط الموجودة لا تتغير (انظر أعلاه) حيث يوجد مثبط الشكل هل يتغيرون. يعمل مؤثر الجزيء الصغير (محفز أو مثبط مساعد) على تغيير التوازن بين الشكلين وبالتالي تحويل التوازن بين المثبط الحر والمربوط وتحويل عامل التشغيل & quoton & quot أو & quotoff. & quot

4. كيف يمكن للقمع الدخول أو الخروج من الحمض النووي؟ تشير الصورة الموجودة في النشرة إلى أن المكبح إما & quoton & quot أو & quotoff & quot المشغل. يوجد بالفعل توازن بين الجزيئات الحرة والمربوطة & quotsticky & quot repressor - & quot؛ المستطيلة & quot يقوم المستجيب بتحويل هذا التوازن ، عن طريق الارتباط بالمانع الحر ، وتغيير ألفة المكثف للمشغل. أو يمكنك التفكير في المستجيب على أنه تغيير التركيزات النسبية للمستطيلات والدوائر الحرة. (يعتمد اتجاه التغيير على ما إذا كان مشغلًا محرضًا أو قابلًا للقمع - انظر أدناه).

D. مثال على الاستقراء - (انظر اللوحة الوسطى للنشرة 15B أو شكل بيكر 23-4 (21-4) أو Sadava 13.19 (13-17). للحصول على رسم متحرك ، جرب http://vcell.ndsu.nodak.edu/animations/lacOperon/ index.htm. (هناك العديد من الرسوم المتحركة على الويب إذا وجد أي شخص واحدًا يعجبه بشكل خاص ، يرجى إخبار الدكتور م. يحتوي هذا الموقع على رسوم متحركة متعددة للعمليات البيولوجية.) للحصول على رسوم متحركة بميل مختلف ، جرب http: // trc .ucdavis.edu / biosci10v / bis10v / media / ch10 / lac_negative.html ينتقل هذا إلى بعض النقاط الدقيقة الإضافية ، ولكنه واضح ومثير للاهتمام. انظر أدناه للحصول على رسم متحرك للقمع.

  • جزيء المستحث (المحفز) الذي يرتبط بالبروتين الكابت يمنع repressor من الارتباط بالمشغل - يقلل العرض من المستطيلات الحرة عن طريق تحويلها إلى دوائر.

  • يتحول المستجيب (المحرض) بعد التوازن إلى حق:

& quot مستطيل الشكل & quot من مندوب. بروتين (& quotsticky & quot الشكل الذي يرتبط بـ O) & # 8596 & quotCircle form & quot (شكل لا يرتبط بـ O)

  • فارغة يلتصق شكل بروتين مثبط (بدون مستجيب) بالمشغل.

E. المسوخ التأسيسية والبلازميدات أمبير

1. ماذا يحدث إذا كان البروتين المثبط متحورًا ولا يرتبط بالحمض النووي على الإطلاق؟ هل سيكون الاوبرون قيد التشغيل؟ إيقاف؟ محرض أم تأسيسي؟

2. ماذا يحدث إذا تم حذف عامل التشغيل؟ هل هو نفس ما ورد أعلاه؟

(الإجابات أدناه في * ، ولكن حاول معرفة كل ذلك قبل أن تنظر!)

ارى المشكلة 12-3.

3 . كيف تختبر خصائص الطفرات التأسيسية؟ تتضمن العديد من التجارب والمشكلات وجود خلية بها نسختان من الأوبرا. كيف يكون هذا ممكنا؟ تحتوي البكتيريا على جزيء DNA واحد (كروموسوم) مع نسخة واحدة من كل جين أو أوبرون.

الجواب: يمكن للبكتيريا أن تحمل كروموسومات صغيرة تسمى البلازميدات التي تحتوي على جينات "إضافية". يمكن أن تكون الجينات "الإضافية" نسخًا إضافية من الجينات الموجودة بالفعل في الخلية. لذلك يمكن أن تحتوي البكتيريا ذات البلازميد على نسختين من جين أو نسختين من أوبرون كامل - يمكن أن تحتوي البكتيريا على نسخة واحدة على كروموسومها الطبيعي ونسخة أخرى على البلازميد. تسمى هذه الخلية ثنائية الصبغية الجزئية (انظر أدناه). ليس من الضروري أن تكون النسختان متماثلتين تمامًا - يمكن أن تكون إحداهما طبيعية والأخرى متحولة ، أو يمكن أن يكون كلاهما طفرات مختلفة. على سبيل المثال ، افترض أن البكتيريا لديها نسختان من أوبرون اللاكتوز. لنفترض أن إحدى النسختين تأسيسية والأخرى قابلة للتحفيز ، أو افترض أن كليهما تأسيسي. ماذا يجب أن يحدث عندما تجمع الأوبرين معًا؟ هل سيكون كلاهما تأسيسيًا؟ كلاهما محرض؟

4. استخدام المسوخ. كانت دراسة خصائص الطفرات التأسيسية هي كيفية اكتشاف الحث / القمع من قبل جاكوب ومونود ، الحاصلين على جائزة نوبل في عام 1965 عن عملهما. الآن يمكنك تجربتها بطريقة أخرى - يمكنك استخدام معرفتك بوظيفة الأوبرا للتنبؤ بخصائص المسوخ ، سواء منفردة أو مجتمعة. انظر الفصل. 12 من كتاب المشكلة.

5. المصطلحات

أ. هابلويد = خلية (أو كائن حي) بها نسخة واحدة من كل كروموسوم. لذلك نسخة واحدة من كل جين. مثال: البكتيريا.

ب. مضاعف = خلية (أو كائن حي) مع نسختين من كل كروموسوم (عادة نسخة واحدة من كل والد). لذلك نسختين من كل جين. أمثلة: الثدييات والنباتات العليا.

ج. ثنائي الصبغة الجزئي = خلية (أو كائن حي) هي أساسًا أحادية العدد ، ولكن بها نسختان من عدد قليل من الجينات. عادة ما تكون "النسخة الثانية" من الجينات القليلة على بلازميد. لذلك ، يحتوي ثنائي الصبغة الجزئي على نسخة واحدة من معظم الجينات ، ولكن هناك نسختان من الجينات على البلازميد - نسخة واحدة على البلازميد والأخرى على الكروموسوم. (انظر أدناه و / أو في المرة القادمة لمعرفة كيفية الحصول على بكتيريا بالبلازميد.)


* يعلق Operon في موضع & quoton & quot ويصبح عامل التشغيل (وتوليف الإنزيمات من الجينات الهيكلية) مكونًا. هذا مثال على & quotnegative control & quot - البروتين المنظم / المكبّر ضروري لتشغيل المشغل إيقاف. لا يهم إذا كان الأوبرا محرضًا أو قابلًا للقمع - نفس الشيء يحدث!

لمعرفة كيفية التمييز بين أنواع الطفرات التأسيسية ، راجع المشكلات 12-4 و 12-8 & amp ؛ جدول بيكر 23-2 (21-2).

F. الاستقراء مقابل القمع

  • جزيء المستجيب (القامع المشترك) الذي يرتبط بالبروتين الكابت يروّج ربط المكبّر بالمشغل - يزيد من إمداد المستطيلات الحرة عن طريق تحويل الدوائر إلى مستطيلات.

  • يتحول المستجيب (القامع المشترك) بعد التوازن إلى اليسار:

& quot مستطيل الشكل & quot من مندوب. بروتين (& quotsticky & quotform الذي يرتبط بـ O) & # 8596 & quotCircle form & quot (شكل لا يرتبط بـ O)

  • ممتلىء شكل من البروتين المثبط (= مركب بروتين فاعل) يلتصق بالمشغل.

2. كيف يقارن هذا بعامل محرض؟ قارن & amp ؛ التباين مع D أعلاه.

قد يساعدك أن تصنع لنفسك جدولًا يقارن بين الاستقراء والقمع. بعض الأسئلة التي يجب وضعها في الاعتبار:
(1) أي شكل ، فارغ أم ممتلئ ، يلتصق بالحمض النووي؟
(2) عندما يصنع البروتين ، هل هو "لزج"؟
(3) كيف (في أي اتجاه) يقوم المستجيب بتحويل التوازن بين الأشكال اللاصقة وغير اللاصقة؟

3. تذكير: يعتبر بروتين القامع لكل مشغل فريدًا ، ولا يرتبط إلا بالمشغل الخاص به (والمستجيب أمبير). من المهم أن تتذكر أنه ليست كل المستطيلات (أو الدوائر) متماثلة. كل بروتين مثبط فريد من نوعه وله شكلين - & quotsticky & quot و & quotnonsticky. & quot للمقارنة ، في النشرات ، يتم رسم جميع & quotsticky & quot الأشكال على شكل مستطيلات ويتم رسم جميع & quot؛ غير لاصقة & quot الأشكال كدوائر. ومع ذلك ، يختلف كل بروتين مثبط. الشيء الوحيد المشترك بين جميع & quot ؛ & quot؛ هو أنها تلتزم جميعًا بالعاملين الخاصين بهم.

لمراجعة كيفية عمل العوامل ، قم بحل المسائل 12-1 و12-2 أ-ب. لمقارنة القمع والاستقراء ، قم بإجراء 12-2 درجة مئوية و12-7.

المروجون الأقوياء والضعفاء - جميع المروجين هم ليس نفس الشيء.

1. جميع المروجين متشابهون في الهيكل والوظيفة - يجب على جميع P أن تكون قادرة على ربط بوليميريز RNA وتعمل كإشارات لبدء النسخ.

2. يمكن أن تكون P قوية أو ضعيفة

أ. المروج الضعيف & # 8594 القليل من ارتباط بوليميراز الحمض النووي الريبي & # 8594 مستويات منخفضة من النسخ & # 8594 مستويات منخفضة من البروتين المقابل.

ب. مروج قوي & # 8594 الكثير من ربط بوليميراز RNA & # 8594 مستويات عالية من النسخ & # 8594 مستويات عالية من البروتين المقابل.

ج. لماذا قوة المروج مهم؟ تحدد قوة المروج مقدار الرنا المرسال الذي يمكن صنعه. الكمية الفعلية من mRNA المصنوعة في أي وقت تعتمد على كل من قوة المروج ومدى القمع أو الاستقراء.

3. مثال على المروجين الأقوياء والضعفاء: P of lac operon مقابل P of lac repressor gene

أ. مروج lac operon قوي. P of lac operon = P للجينات الهيكلية يتحكم في إنتاج مرنا متعدد الكريات و # 8594 إنزيمات لاستقلاب اللاكتوز. نظرًا لأن هذا P قوي ، فأنت تصنع الكثير من mRNA والكثير من الإنزيمات المقابلة.

ب. محفز جين مثبط اللاكتوز ضعيف.
P of lac repressor = يتحكم P للجين R في إنتاج mRNA لمثبط lac & # 8594 lac repressor protein. نظرًا لأن هذا P ضعيف ، فأنت تصنع القليل فقط من mRNA ، وقليلًا نسبيًا من البروتين الكابح.

ج. لماذا يكون لهذا معنى؟ أنت بحاجة إلى الكثير من الإنزيمات الأيضية (إذا كنت تنمو على اللاكتوز كمصدر للكربون والطاقة) ولكنك تحتاج إلى عدد قليل نسبيًا من جزيئات البروتين المثبط (100 أو نحو ذلك).

4. لاحظ الفرق بين أدوار O (المشغل) و P (المروج). يحدد P ما هو الحد الأقصى لمستوى النسخ O (بالإضافة إلى Repressor) الذي يحدد النسبة المئوية للحد الأقصى الذي تم الوصول إليه بالفعل (لكل ثقافة ، وليس لكل خلية).

أ. O (بالالتزام بالقمع) يحدد إلى أي مدى يكون العامل & quoton & quot - هل يعمل الأوبون بكامل دواسة الوقود أم أنه قيد التشغيل جزئيًا فقط (أو متوقفًا تمامًا)؟ عادة ما وصفنا المعامِلات كـ & quotoff & quot أو & quoton. & quot؛ يمكن تشغيل المشغلات جزئيًا إذا كان هناك مستوى وسيط من القامع أو المحفز ، بحيث يكون هذا الجزء من بروتين القامع في شكل & quot؛ quot؛ quot؛ quot؛ & quot؛ والجزء في شكل & quotcircle & quot.

ملاحظة: لا يكفي جزيء واحد من القامع (في شكل & quot مستطيل الشكل & quot) لكل خلية لإغلاق مشغل واحد. يجب أن يكون هناك أكثر من جزيء واحد من البروتين المثبط لكل عامل للتأكد من أن المشغل مشغول دائمًا بجزيء بروتين مثبط.

ب. يحدد P الحد الأقصى لمستوى النسخ = المستوى عندما يكون المشغل بالكامل & quoton & quot ويعمل بكامل طاقته.

حاء - التنظيم بشكل عام. قد لا تتم مناقشة هذا بالتفصيل في الفصل ولكن يتم تضمينه هنا كملخص ولمساعدتك في الحصول على الصورة الكبيرة. ستتم مناقشته بالتفصيل في المصطلح التالي عندما نصل إلى تنظيم تخليق البروتينات حقيقية النواة.

1. تستند جميع نماذج التنظيم إلى معرفة المشغلين . لماذا ا؟ لأن المشغلات كانت أول أنظمة تنظيم تخليق البروتين التي يجب فهمها.

2. ميزات الاوبرونات للنظر فيها

أ. مراقبة النسخ . يتم التحكم في مستوى تخليق البروتين عن طريق التحكم في مستوى نسخ الترميز الجيني للبروتين. إنتاج mRNA هو الخطوة الوحيدة التي يتم تنظيمها. لا توجد سيطرة مباشرة على الترجمة - لا سيطرة على استخدام أو تدهور mRNA.

ب. مفتاح من جزئين. يوجد مفتاح (التحكم في النسخ) من جزأين - تسلسل أو موقع DNA (المشغل) وبروتين خيفي (مثبط) لربط الموقع.

ج. سيطرة سلبية. النظام التنظيمي & quotnegative & quot - بمعنى أن البروتين (المكبّر) يجب أن يعمل بشكل صحيح لتحويل نسخ النظام إيقاف. إذا كان البروتين المثبط مفقودًا أو لا يعمل ، فإن النسخ عالق في الموضع & quoton & quot.

د. تنسيق التحكم . يتم التحكم في ترميز الجينات للبروتينات ذات الصلة معًا - يتم تنسيق مستوى تخليق البروتينات المقابلة. في الأوبرا ، يتم ذلك من خلال تجميع جميع الجينات (الهيكلية) المعنية - تكون الجينات بجوار بعضها البعض على الحمض النووي ويتم التحكم فيها بواسطة مروج واحد & # 8594 مرنا متعدد السلك.

3. هل هذه الميزات عالمية؟ هل يعمل تنظيم تخليق البروتين دائمًا بنفس الطريقة؟ هو ما هو صحيح بكتريا قولونية صحيح الفيل؟ (أحب مونود أن يعتقد ذلك).

أ. التحكم في النسخ أمر شائع. إنها الطريقة الأساسية ، ولكنها ليست الطريقة الوحيدة ، لتنظيم تخليق البروتين.

ب. إن المفاتيح المكونة من جزأين ، التي تتكون من موقع البروتين والحمض النووي ، شائعة جدًا جدًا. غالبًا ما يكون الوضع أكثر تعقيدًا من الوضع الموصوف أعلاه ، خاصة في حقيقيات النوى. غالبًا ما توجد مواقع متعددة و / أو بروتينات تنظيمية متعددة (يمكن أن تتفاعل مع بعضها البعض وكذلك مع الحمض النووي) التي يمكن أن تؤثر على نسخ جين معين. ستناقش التفاصيل المصطلح المقبل.

ج. السيطرة السلبية ليست عالمية. من الشائع جدًا أن يكون التحكم الإيجابي بدائيات النوى (حيث يلزم وجود بروتين لتشغيل الجين) أكثر شيوعًا في حقيقيات النوى متعددة الخلايا.

د. يعد التحكم في التنسيق أمرًا شائعًا ، لكن الآلية تختلف في الكائنات الحية المختلفة. تتجمع الجينات ذات الوظيفة ذات الصلة بشكل عام في بدائيات النوى ، وتتشارك في & quot مفتاح التبديل (P ، O وما إلى ذلك). & quot الجينات التي ترمز لأنزيمات متعددة لنفس المسار بشكل عام لا تتجمع في حقيقيات النوى. نظرًا لأن كل جين في المجموعة يقع في مكان مختلف ، فإن كل جين له & quot؛ مفتاحه & quot؛ (ولكن يتم تعطيل جميع المفاتيح بشكل متناسق.) لذلك لا يوجد بشكل عام mRNA متعدد الكبريتات في حقيقيات النوى متعددة الخلايا.

ثالثا. كيف يتم تمرير الحمض النووي البكتيري؟

أ. مقدمة عن انقسام الخلية - كيف تصنع خلية واحدة 2؟

1. كيف تضاعف محتويات الخلية؟ ضع في اعتبارك العقيدة المركزية - لقد غطينا كل شيء - كيفية مضاعفة الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي والبروتين ، وكيفية تنظيم تخليق البروتين. بمجرد مضاعفة البروتين (الإنزيمات) ، يسمح ذلك بمضاعفة كل شيء آخر ، مثل الكربوهيدرات ، والدهون ، وما إلى ذلك ، لذا افترض أنك تضاعف كل شيء في الخلية. كيف تحصل على خليتين من 1؟

2. لماذا توزيع الحمض النووي هو القضية الحاسمة - إن تكوين خليتين من خلية واحدة ينبع من & quot؛ مضاعفة البرنامج ، كيف يتم توزيع النسختين على الخلايا الوليدة؟ & quot ؛ لا يلزم تقسيم الأشياء التي ليست جزءًا من البرنامج (وليست جزءًا من المادة الوراثية) تمامًا ، ولكن بسبب مشكلة الدجاج والبيض ، يجب أن يكون هناك بعض من المواد الأخرى في كل خلية ابنة. (تحتاج إلى بعض الريبوسومات وبوليميراز الحمض النووي الريبي وما إلى ذلك في كل خلية. ولكن طالما أن لديك بعضًا منها والمواد الوراثية ، يمكنك دائمًا إنتاج المزيد من الريبوسومات والإنزيمات وما إلى ذلك)

ب. كيف بدائيات النوى تفعل ذلك؟ الانشطار الثنائي - الفصل المنتظم للكروموسوم الدائري المرتبط بالغشاء

1. كيف يبدو الحمض النووي (المعلومات الجينية) للبكتيريا؟ تحتوي كل بكتيريا على جزيء DNA واحد دائري مزدوج تقطعت به السبل = كروموسوم متصل بغشاء الخلية.

2. كيف يتم توزيع الحمض النووي الكروموسومي.

أ. للبدء ، لديك خلية واحدة بها دائرة DNA مزدوجة مجدولة تعلق على الغشاء.

ب. يتكاثر الحمض النووي عن طريق تكرار الحمض النووي ثنائي الاتجاه (تبدأ شوكتان من أصل واحد) & # 8594 دائرتان مزدوجتان مجدولتان ، وكلاهما متصلان بالغشاء. (انظر بيكر شكل 19-5 (17-5)).

ج. تتباعد الدوائر عن بعضها عندما يتم وضع الغشاء بين نقاط ربط الحمض النووي بالغشاء & # 8594 دائرتان تدفعان إلى طرفي نقيض للخلية. (هناك أيضًا عملية نشطة ، بخلاف نمو الغشاء ، تدفع أصلي تكرار الحمض النووي بعيدًا عن بعضهما البعض. وقد تم اكتشاف هذا مؤخرًا فقط).

د. في النهاية ، ما عليك سوى وضع غشاء (والجدار) بين نصفي الخلية ، يحتوي كل منهما على دائرة واحدة (= كروموسوم مزدوج مجدول كامل). هذا & # 8594 2 خلية كاملة.

ه. لاحظ أن هذا ليس الانقسام أو الانقسام الاختزالي إنها عملية مختلفة (انشطار ثنائي). يحدث الانقسام المتساوي والانقسام الاختزالي فقط في حقيقيات النوى وسيتم مناقشتهما لاحقًا.

F. كيف ستتم مقارنة المادة الوراثية في الخليتين البنت؟ إذا لم تكن هناك طفرات ، فستكون هي نفسها ، وسيكون جميع المتحدرين متطابقين. يُطلق على جميع المتحدرين الذين تم إنتاجهم بهذه الطريقة (عن طريق التكاثر اللاجنسي لمؤسس واحد) اسم استنساخ. (لا يهم ما إذا كانت & quotfounder & quot هي خلية أو جزيء أو كائن حي.) هل هناك أي طريقة (إلى جانب الطفرة) للحصول على مجموعات جديدة من الجينات؟ لخلط الجينات من مستنسخات منفصلة؟ هذا يتطلب ممارسة الجنس البكتيري.

في المرة القادمة: كيف تمارس البكتيريا والفيروسات الجنس؟ كيف يتم تحليل نتائج التهجينات البكتيرية والفيروسية (أي الجنس) بالتكامل وإعادة التركيب؟ (سيكون هناك نشرة حول كل التفاصيل.)

حقوق الطبع والنشر 2007 ديبورا موشوفيتز ولورنس شاسين قسم العلوم البيولوجية جامعة كولومبيا ، نيويورك ، نيويورك.


أوبيرون لاك

ليسكين سوينت كروز ، كاثلين س.ماثيوز ، في موسوعة الكيمياء البيولوجية ، 2004

وظيفة LacI

يتمثل دور LacI في تثبيط إنتاج mRNA للبروتينات المشفرة بواسطة لاك أوبرون. لا يتم القضاء على النسخ بالكامل ، ولكن لاكزيا يتم نسخ mRNA فقط عند مستويات منخفضة جدًا. يتم تحقيق هذه الوظيفة من خلال الارتباط المحدد لبروتين LacI بـ لاك تسلسل الحمض النووي للمشغل لمنع النسخ عبر مجموعة متنوعة من الآليات. منذ لاك المشغل (LacO) يتداخل مع المروج ، يتنافس ارتباط LacI مباشرة مع بوليميريز RNA لربط هذه المنطقة. يمكن أن يعيق LacI أيضًا بدء النسخ و / أو منع استطالة الرنا المرسال. يحدث ارتباط LacI · LacO وما يترتب عليه من قمع النسخ عندما لا يتوفر اللاكتوز ليكون بمثابة ركيزة من لاك بروتينات التمثيل الغذائي.

عندما يتوفر اللاكتوز كمصدر للكربون ، تسمح المستويات المنخفضة من الإنزيمات الأيضية بنقل كمية صغيرة من هذا السكر إلى البكتيريا بواسطة LacY. بعد ذلك ، يستقلب اللاكتوز المتبقي اللاكتوز إلى الجلوكوز والجالاكتوز ، مما ينتج الطاقة للبكتيريا. والجدير بالذكر أن هذه العملية التحفيزية تولد أيضًا مستويات منخفضة من الألولاكتوز (إعادة ترتيب الارتباط β-1،4 بين الجلوكوز والجالاكتوز إلى ارتباط β-1،6 الشكل 2). يرتبط منتج allolactose الثانوي بـ LacI ويؤدي إلى تغيير توافقي في البروتين ينتج عنه إطلاق تسلسل DNA للمشغل (الاستقراء). وبالتالي ، يتم تحرير بوليميراز الحمض النووي الريبي لتوليد نسخ عديدة من ترميز الرنا المرسال لاك الانزيمات. عند ترجمتها إلى بروتينات ، تسمح هذه الإنزيمات للبكتيريا بنقل واستقلاب كميات كبيرة من اللاكتوز كمصدر للطاقة الكربونية ، مستفيدة من الفرصة البيئية. كانت إحدى نتائج الدراسات التي أجراها جاكوب ومونود اكتشاف أن مجموعة متنوعة من سكريات الجالاكتوزيد غير الطبيعية (على سبيل المثال ، IPTG الشكل 2) يمكن أن تحفز LacI وتخفيف قمع النسخ من لاكزيا.

الشكل 2 . التركيبات الكيميائية للاكتوز ، الالولاكتوز (المحفز الطبيعي) ، مكونات السكر من اللاكتوز (الجلوكوز والجالاكتوز) ، المحفز غير المبرر IPTG ، و cAMP.


شاهد الفيديو: أساسيات علم الوراثة اقتباسات: 4 ب الانقسام الميتوزى المباشر ودورة الخلية باللغة العربية (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Shashicage

    العبارة المضحكة جدا

  2. Keiji

    يمكنني استشارةك حول هذا السؤال وتم تسجيلها خصيصًا للمشاركة في المناقشة.

  3. Monos

    اعذروني على ما ادرك انه تدخل ... هذا الموقف. نحن بحاجة إلى مناقشة.

  4. Eshan

    أعتقد، أنك لست على حق. أنا متأكد. يمكنني ان ادافع عن هذا المنصب. اكتب لي في PM.



اكتب رسالة