Opeón Entdeckung, Modell, Klassifizierung, Beispiele

A Operon Es besteht aus einer Gruppe von nacheinander geordneten Genen, die miteinander reguliert werden, die Proteine ​​codieren.

Dieser Regulierungsmechanismus wurde von f beschrieben. Jacob und J. Monod im Jahr 1961, eine Tatsache, die ihnen den Nobelpreis für Physiologie und Medizin im Jahr 1965 einbrachte. Diese Forscher schlugen und demonstrierten die Funktionen der Operats über die Gene, die sie für die von den erforderlichen Enzymen codieren, die sie benötigen Escherichia coli Für die Verwendung von Laktose.

Grafikschema eines DNA -Strangs mit den Genen, aus denen der Lactose -Operon (Promotor, Operator, Lacz, Lacy, Lack und Terminator) besteht (Quelle: Llull ~ Commonswiki über Wikimedia Commons)

Die Operats sind für die Koordination der Proteinsynthese entsprechend den Bedürfnissen jeder Zelle verantwortlich.

Die in den Operaten enthaltenen Gene sind im Allgemeinen. Dies kann die Synthese von Aminosäuren, Energie in Form von ATP, Kohlenhydraten usw. sein.

Die Operats treten häufig auch in eukaryotischen Organismen vor.

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Entdeckung

Der erste wichtige Fortschritt in Bezug auf Operats von François Jacob und Jacques Monod bestand darin, das Problem der "enzymatischen Anpassung" zu fokussieren, das aus dem Auftreten eines bestimmten Enzyms nur dann bestand, wenn sich die Zelle in Gegenwart eines Substrats befand.

Eine solche Zellreaktion auf Substrate wurde vor vielen Jahren in Bakterien beobachtet. Die Forscher fragten sich jedoch, wie die Zelle genau feststellte, welches Enzym synthetisieren sollte, um das Substrat zu metabolisieren.

Jacob und Monod beobachteten, dass Bakterienzellen in Gegenwart von Kohlenhydraten vom Galactose-Typ 100-mal mehr β-Galactosidase produzierten als unter normalen Bedingungen. Dieses Enzym ist das verantwortlich, um β-Galactoside zu zersetzen, damit die Zelle sie metabolisch nutzt.

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So bezeichneten beide Forscher Galactosid-Kohlenhydrate als "Induktoren", da sie für die Induktion einer Erhöhung der Synthese von β-Galactosidase verantwortlich waren.

Ebenso fanden Jacob und Monod eine genetische Region mit drei Genen, die auf koordinierte Weise kontrolliert wurden: das Z-Gen, das für das β-Galactosidase-Enzym kodiert; das Gen und, kodiert für das Permeasa -Lactose -Enzym (Transport von Galaktosiden); und das A -Gen, das für das Transacethylase -Enzym codiert, das auch für die Assimilation von Galaktosiden wesentlich ist.

Durch die nachfolgende genetische Analyse klären Jacob und Monod alle Aspekte der genetischen Kontrolle des Laktoseoperons und schließen, dass das Segment von Z -Genen eine einzige genetische Einheit mit koordinierter Expression darstellt, die sie als "Opeón" definierten, um sie zu definieren.

Operon -Modell

Das Betriebsmodell wurde 1965 zum ersten Mal von Jacob und Monod genau beschrieben, um die Regulation von Genen zu erklären, die für die in benötigten Enzyme transkribiert und transkribiert werden Escherichia coli Um Laktose als Energiequelle zu metabolisieren.

Diese Forscher schlugen vor, dass die Transkripte des Gens oder der Satz von Genen, die nacheinander durch zwei Elemente reguliert werden.

Das operative Gen befindet sich immer neben den strukturellen Genen, deren Expression für die Regulierung verantwortlich ist, während das Repressor -Gen für ein Protein namens "Repressor" kodiert, das an den Operator bindet und seine Transkription verhindert.

Die Transkription wird unterdrückt, wenn der Repressor mit dem Operatorgen verbunden ist. Auf diese Weise wird die genetische Expression der Gene, die die zur Assimilat -Lactose erforderlichen Enzyme kodifizieren, nicht exprimiert und kann daher das Disaccharid nicht metabolisieren.

Kann Ihnen dienen: postmendelisches Erbe: Haupttheorien Lactose -Betriebsbetriebsschema durch seine verschiedenen Kontrollelemente. Dies ist der "Modell" -Operator, der von Biologielehrern verwendet wird, um das Funktionieren dieser Gene zu lehren (Quelle: Tereseik. G3PRO -Bild abgeleitete Arbeit. Alejandro Portos spanische Übersetzung. [CC by (https: // creativecommons.Org/lizenzen/bis/3.0)] über Wikimedia Commons)

Gegenwärtig ist bekannt, dass die Bindung des Repressors an den Operator mit sterischen Mechanismen vermeidet.

Die Site des Promoters ist die "Site", die die RNA -Polymerase zum Verbinden und Transkriben der Gene erkennt. Nicht in der Lage zu sein, sich zu verbinden, kann keine der Sequenzgene transkribieren.

Das operative Gen liegt zwischen einer genetischen Region der Sequenz, die als Promotor- und Strukturgene bekannt ist. Jacob und Monod haben diese Region jedoch in ihrer Zeit nicht identifiziert.

Derzeit ist bekannt, dass die vollständige Sequenz, die das strukturelle Gen oder Gene, den Operator und den Promotor, enthält, im Wesentlichen ein "Opeone" ausmacht.

Operons Klassifizierung

Die Operats werden nur in drei verschiedene Kategorien eingeteilt, die von der Art und Weise abhängen, wie sie regulieren, dh einige kontinuierlich (konstitutiv), andere benötigen ein bestimmtes Molekül oder ein bestimmt ausgedrückt (repressibel).

Die drei Arten von Operons sind:

Induzierbarer Opeon

Opeonen dieser Art werden durch Moleküle in der Umgebung wie Aminosäuren, Zucker, Metaboliten usw. reguliert. Diese Moleküle sind als Induktoren bekannt. Wenn das Molekül, das als Induktor wirkt.

In induzierbaren Operaten bindet der freie Repressor an den Operator und vermeidet die Transkription der im Opeon gefundenen Gene. Wenn der Induktor mit dem Repressor verbunden ist, wird ein Komplex gebildet, der nicht mit dem Repressor verbunden werden kann, und daher werden die Operon -Gene übersetzt.

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Repressible Opeon

Diese Operons hängen von bestimmten Molekülen ab: Aminosäuren, Zucker, Cofaktoren oder Transkriptionsfaktoren. Diese sind als korrigierte bekannt und wirken den Induktoren völlig gegenüber.

Erst wenn der korrigierte einen sich dem Repressor verbindet, stoppt die Transkription und somit tritt die Transkription der im Opeone enthaltenen Gene nicht auf. Dann stoppt die Transkription eines repressiblen Opeone nur mit dem Vorhandensein der korrigierten.

Konstitutive Opeon

Diese Arten von Operaten sind nicht reguliert. Sie werden ständig aktiv transkribiert, und wenn eine Mutation, die die Sequenz dieser Gene beeinflusst, kann die Lebensdauer der Zellen, die sie enthalten.

Beispiele

Das erste und anerkannte Beispiel für die Funktion eines Operons ist der Bediener Lac (Laktose). Dieses System ist verantwortlich für die Transformation von Lactose, einem Disaccharid, in Glukose- und Galactose -Monosacchariden. In diesem Prozess wirken drei Enzyme:

- Β-Galactosidase, verantwortlich für die Umwandlung von Lactose in Glucose und Galactose.

- Permease Lactose, verantwortlich für den Transport von Lactose aus dem extrazellulären Medium in die Zelle und

- Transceilase, der zum System gehört, aber eine unbekannte Funktion hat

Der Operon Trp (tryptophan) von Escherichia coli Kontrolliert die Synthese von Tryptophan, die als Vorläufer von Corismicsäure vorliegt. In diesem Opeone befinden sich die Gene für fünf Proteine, die für die Produktion von drei Enzymen verwendet werden:

- Das erste Enzym, das von den Genen E und D kodiert wird

- Das zweite Enzym ist Glycerolphosphat und Katalyz

- Das dritte und letzte Enzym ist der Synthetase-Tryptophan, der für die Herstellung des Tryptophans aus Indol-Glycerin-Phosphat und Serin (dieses Enzym ist das Produkt der Gene B und a) verantwortlich

Verweise

1. Blumenthal, t. (2004). Öffnet sich in Eukaryoten. Briefings in der funktionellen Genomik, 3(3), 199-211.
2. Gardner, e. J., Simmons, m. J., Snustad, p. D., & Santana Calderón, zu. (2000). Prinzipien der Genetik. Prinzipien der Genetik.
3. Osbourn, a. UND., & Field, b. (2009). Öffnet. Zell- und molekulare Biowissenschaften, 66 (23), 3755-3775.
4. Shapiro, J., Machattie, l., Eron, l., Ihler, g., Ippen, k., & Beckwith, J. (1969). Isolierung von reinem Lac Opeon -DNA. Nature, 224 (5221), 768-774.
5. Suzuki, d. T., & Griffiths, a. J. (1976). Eine Einführung in die genetische Analyse. Während Freeman und Gesellschaft.