Регуляция активности генов на примере лактозного оперона.

1961 Жакоб, Моно, Львов, впервые при изучении процесса катаболизма те разложения молочного сахара лактозы у E.coli, пришли к выводу что этот процесс определяется несколькими генами, при этом есть главные гены и подчиненные. Эта система была названа система оперона. В данном случае лактозного оперона или Lac оперона. Lac оперон состоит из след частей-

1. промотор перед ним стоит участок активатор

2.Оператор

3.Маленький участок 30 нктд- спейсер(прокладка)

4.Структурный ген 1, Ст г 2, Ст г 3

5.терминатор

Отдельно расположен ген регулятор. Он так же состоит из промотора, оператора. Ст г, терминатора. При изучении E.coli, ученые увидели что если в пит среду ввести Lac сахар, то сразу же начинают вырабатываться 3 фермента.

1.  b-галактозидаза

2. галактозидпермиаза

3. трансацетилаза

Эти ферменты переваривают молочный сахар, как только он будет переварен они исчезают. Почему эти ферменты не выделяются когда нет сахара? Ученые пришли к выводу что сущ система оперона. Сначала нужно считать информ с гена оперона. Т е должна произойти транскрипция. К промотору + РНК- полимераза. Но если в среде нет сахара, она не может считывать информ т к с регуляторного гена в окружающую среду выделяется белок репрессор, он садиться на область оператора и блокирует продвижение РНК-полимеразы, транскрипция не происходит.Если в среде появился сахар то он соед с белком репрессором, и у него изменяется конформационная стр-ра, он становиться круглым и отходит от оператора. РНК- полимераза движется вперед проходит область оператора, спейсера, ст г 1,2,3, и обрывается. Далее к этой синтезированной иРНК+ рибосома и начинает синтезировать сразу 3 белковые мол-лы со ст г1b-галактозидазу, ст г2 галактозидпермиазу, ст г 3 трансацетилазау. Они начинают утилизировать этот сахар. После того как мол сахар будет полностью съеден, белок репрессор вновь садиться на оператор, след мол-лы РНКполимеразы не двигаются и ферменты не образуются. Такая регуляция наз негативным контролем тк присоед белка репрессора блокирует транскрипцию. Так же это оперон наз индуцирующим. Это катоболизирующий оперон тк он направлен на утилизацию сахара те из сложного получ простые вещ-ва.

Рис         А П О S ст г1 ст г2 ст г3 t

Rпоsстгt

Регуляция активности генов на примере триптофанового оперона

Устроен так же как лактозный но у него 5 структурных генов. Это анаболизирующий оперон те из простые соед синтезирует ак trp, без нее белок не образуется. Но накопление триптофана приводит к разрушению клеток. Так же вырабатывается регуляторный белок но он присоед к оперону не может, он присоед только тогда когда соединяется с триптофаном. Если в среде много триптофана то он + с регуляторным белком, присоединяется к оперону и блокирует транскрипцию. Когда триптофан в среде исчезает, оператор отрывается, РНК полимераза идет на Ст г и образуется 5 ферментов с 5 ст г.с пом которых синтез триптофан. Это негативный контроль тк присоед белка блокирует транскрипцию.Но это реприсируемый оперон тк триптофан реприсирует транскрипцию.

Негативный и позитивный контроль генетической активности

Различают индуцируемыеирепрессируемыеопероны в зависимости от типа влияния на их работу молекул– эффекторов. У индуцируемых оперонов эффектор присоединяется к белку-репрессору и блокирует его связывание с оператором, препятствуя транскрипции структурных генов. Такой тип регуляции работы оперона называют негативным. Индуцируемые опероны могут находиться под позитивным контролем регуляции, при котором эффектор связывается с регуляторным белком и активизирует его активный апоиндуктор присоединяется к оператору, что обеспечивает возможность транскрипции оперона. Оба типа контроля регуляции действуют и в отношении репрессируемых оперонов. При негативном контролеэффектор, являющийся корепрессором, присоединяется к неактивному репрессору и активирует его. В результате репрессор приобретает способность присоединяться к оператору и тем самым блокировать транскрипцию оперона. При позитивном контроле корепрессор связывается с активным апоиндуктором. Такой комплекс не может присоединяться к оператору, и структурные гены не транскрибируются.

Т е  при негативном контроле эффектор связывается с репрессором, что приводит к его инактивации либо активации и соответственно индуцирует либо репрессирует транскрипцию оперона. При позитивном контроле эффектор присоединяются не к репрессору, а к апоиндуктору, что разрешает, или наоборот, блокирует транскрипцию в зависимости от того, какую форму (активную или неактивную) приобретает апоиндуктор в результате связывания с эффектором.

Строение хромосом. Кариотип. Идиограмма. Модели строения хромосом.

1890 Флеминг обнаружил в клетках особые интенсивно окрашиваемые тела,  и назвал их хроматиновыми телами. Далее Вальдаер наз их хромосомами. Морган доказал что в них сод гены, те они являются носителями генетич информ. Хро-ма может быть в виде одиночной стр-ры хроматиды и 2х хроматид, внутри иметься зона перетяжки центромера. Внутри центромеры расположен кинетохор, с пом которого хроматиды могут отходить к полюсам после разрыва центромеры.

В зависимости от расположения центромеры различают

1.метацентрические - центромера расположена посередине, верхнее и нижнее плечо одинаковы.

2.субметацентрические – если верхние плечи укорочены

3.акроцентрические- если верхние плечи очень малы и их длинна не более 10% от всей хр-мы.

Иногда акроцентрич. Хр-мы имеют спутники, небоьшой участок хр-мы на тонкой нити, в спутниках находятся гены рРНК те здесь происходит синтез рибосом.

В хр-мах существует 2 типа хроматина 1. функциональный там происход процессы транскрипции, те образуется иРНК, эти гены активны они мах раскручены, такой район наз эухроматин.2ой не активный здесь нет транскрипции – гетерохроматин.

Хр-ма состоит из 2х компонентов ДНК и гистонов(Н,Н2а,Н2в,Н3,Н4)гистоны формируют нуклеосому.

Кариотипом наз совокупность признаков по которым можно идентифицир данный хромосомный набор- число хр-м, форма, расположение центромеры. Наличие спутников, чередование эу и гетерохроматина. Кариотип может быть изображен в виде идиограммы- схемы на которой хр-мы располагаются в ряд по мере убывания их длины.Она дает хар-ку всех хр-м на стадии метафазы митоза. Из 2х гомологичных хр-м изображается только одна.

Модели строения хро-м?

Нуклеосомная. Гистоны способны формировать нуклеосому, в нее вход 8 гистонов(Н2а,Н2в,Н3,Н4,Н2а,Н2в,Н3,Н4).Мол-ла ДНК оплетает этот нктд с гистонами(141-146 нктд).Н1 находится над 2мя нуклеосомами и соед их мостиком.

Гистоны. Структура нуклеосом.

Гистоны белки с молекул массой 11-21 кДа, содержат много остатков аргинина и лизина. Существует 5 типов гистонов. 4 гистона Н2а, Н2в,Н3,Н4. Комплекс гистонов с ДНК служит основной структурной ед хроматина и наз нуклеосома. Нуклеосома состоит из кора и намотанной на него ДНК. Кор представляет собой гистоновый октамер Н2а, Н2в,Н3,Н4.Гистон Н1 находиться над 2мя нуклеосомами и соеденяет их мостиком