Toate celulele din organism, indiferent cât de diferențiate sunt, de regulă, sunt identice în funcție de genotip. În fiecare celulă există toate cromozomii și un întreg set de gene caracteristice organismului. În acest caz, celulele țesuturilor diferite ale oricărui organism diferă în compoziția calitativă și cantitativă a proteinelor. Diferențele se observă chiar și într-o singură celulă în momente diferite. Acest lucru sugerează că nu toate genele sunt transcrise imediat în celulă, ci doar cele care codifică proteinele și enzimele pe care celulele au nevoie la un anumit moment pentru a-și îndeplini funcțiile. Rezultă că în celulă trebuie să existe un mecanism care reglează activitatea genelor și oferă o sinteză a proteinelor necesare la momentul potrivit în cantități suficiente. Pe baza studierii sintezei enzimelor din tija intestinală, geneticienii francezi F. Jacob și J. Mono au propus teoria inducerii (stimulației) și represiunii (suprimării) sintezei proteinelor.
Conform teoriei lui F. Jacob și J. Mono, genele care influențează sinteza unor enzime sau proteine sunt localizate în moleculă ADN în succesiune, în ordinea influenței lor asupra cursului reacției de sinteză. Astfel de gene au fost numite structurale. Înainte de grupul de gene structurale există un operator de gene comun pentru ei, și înainte de ea - un promotor.
Luați în considerare principiile funcționării operonului pe baza exemplului de reglare a sintezei enzimelor implicate în asimilarea lactozei cu E. coli (Figura 40). În operonul lactoză, trei gene structurale (genă genetică, gene). Oʜᴎ ocupă locul, care include aproximativ 6000 de perechi de nucleotide.
Fig. 40. Reglementarea transcrierii (conform lui E. Ponter)
Exemplu: regiunea operonului lactoză din E. coli:
A - în prezența lactozei; C - fără lactoză; Pr - promotor; Despre operator; / - gena regulator-ispy; genele structurale - reHi, teH2, geni; P-represor; A este o moleculă de lactoză; linie ondulată - mRNA
Acestea sunt împreună. ARN polimeraza se alătură promotorului și avansează de-a lungul operonului, transcriind-o.
Activitatea genelor structurale este reglată de o proteină represor care este codificată de o genă de regulator. Compresorul este produs într-o cantitate mică în mod continuu și, dacă nu există lactoză în mediul nutritiv, este atașat la operator, împiedicând avansarea ARN-polimerazei de la promotor la genele structurale. Genele sunt reprimate, iar sinteza celor trei enzime codificate de ele nu se efectuează. La intrarea în celula de lactoză, se leagă rapid la moleculele de repressor, eliberând operatorul de gene.
Operonii enzimelor anabolice, aminoacizilor și bazelor azotate funcționează pe principiul feedback-ului. În acest caz, sinteza enzimelor merge numai atâta timp cât produsul final din celulă este insuficient. Excesul de produs reprimă sinteza enzimelor implicate în formarea acestuia.
Mecanismele de reglementare în eucariote sunt mult mai complicate și mai puțin studiate. Aceasta se datorează diferențierii complexe a celulelor de diferite organe și țesuturi. Eukarioții au identificat gene care arată activitate în toate celulele corpului. Οʜᴎ Responsabil pentru formarea structurilor comune tuturor celulelor. Există gene ale căror acțiuni se manifestă numai în țesuturile specializate. În același timp, există gene responsabile pentru realizarea unor funcții limitate - sinteza hemoglobinei, keratina părului etc. Acest lucru sugerează că eucariotele ar trebui să aibă și mecanisme de reglare a genei. Poate că eucariotele utilizează același mecanism de reglare a sintezei proteinelor ca prokariote, dar, în plus, au și alte procese de reglementare caracteristice acestor organisme.
În eucariote, suprimarea simultană a activității genelor este posibilă: în întreg nucleul, în întregul cromozom sau într-o mare parte a acestuia. Se presupune că o astfel de reprimare genică se realizează într-o mare măsură prin histone - principalele proteine, care fac parte din cromozomii eucariote. Un exemplu de reglare în grup a activității genetice este încetarea completă a transcripției tuturor genelor în spermiogeneza la animale. Se crede că o astfel de închidere a tuturor genelor în formarea spermatozoizilor și derepresia lor graduală în embriogeneză sunt asociate cu modificări ale componentelor proteice ale cromozomilor. Închiderea de grup a activității genei în unul dintre cromozomii X se observă în ontogeneză la mamiferele femele care posedă două cromozomi X. În aceste cromozomi există gene care determină diferențierea sexului în stadiile incipiente ale ontogenezei. Apoi unul dintre cromozomii X este inactivat, transformându-se în corpul așa-numit Barra. Aceasta realizează un echilibru al efectului genelor din cromozomii X la femele și masculi.
Există multe exemple care indică rolul important al hormonilor în reglarea activității genetice. Am discutat deja că, în cromozomii giganți ai Dipterei, se pot găsi regiuni transcrise activ care se slăbesc și se observă sub formă de bufe. Puffy apar în diferite stadii de dezvoltare în diferite părți ale cromozomului. În cazul în care ecdysonul hormonal se administrează persoanelor fizice ale căror secreție hormonală nu a început încă, este posibil să se obțină apariția de bufeuri, ca și în secreția naturală a hormonului. La început, apare apariția unor "bătăi timpurii", iar în aproximativ 3-10 ore există deja aproximativ 100 de tampoane.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: