2 typer operon system av genetik fördelar med genet förordningen

En operon är en del av genetiskt material (eller DNA) som verkar som en enda reglerad enhet som har en eller flera strukturella gener, en operatörgen, en promotorgen, en regulatorgen, en repressor och en inducerare eller corepressor (från utsidan). Operatör, promotor och regulatorgener utgör den regulatoriska regionen.

Operonsystem är vanliga i prokarytoes. Den första operonlaoperonen upptäcktes av Jacob och Monad (1961). Senare upptäcktes ett antal sådana operoner, t ex trp-operon, ara-operon, hans operon, voloperation. Operoner är av två typer, inducerbara och repressibla.

Image Courtesy: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d2/Lac_operon-2010-21-01.png

Inducerbart operonsystem - Lac Operon (Fig 6.34):

Ett inducerbart operonsystem är en reglerad enhet av genetiskt material som slås på som svar på närvaron av en kemikalie. Den består av följande delar:

Strukturella gener:

De är de gener som faktiskt syntetiserar mRNA. En mRNA styr metabolism av cytoplasma genom bildning av protein eller enzym över ribosomerna. En operon har en eller flera strukturella gener. Laktosen eller lac-operonen i Escherichia coli innehåller tre strukturgener (Z, Y, A).

De transkriberar en poiycistronisk mRNA-molekyl som hjälper till vid syntes av tre enzymer-P-galaktosidas för hydrolysering av laktos- eller galaktosid-, laktos- eller galaktosidpermeas för att tillåta inträde av laktos från utsidan och tiogalaktosidacetylas eller transacetylas för metabolisering av toxiska thiogalaktosider som också tillåts inträda av laktospermeas.

De tre enzymerna produceras emellertid i olika molära koncentrationer. En mycket låg nivå av expression av lakoperon och därmed dess enzymer är alltid närvarande. Initial inmatning av laktos i bakterie skulle endast uppstå på grund av denna aktivitet.

Operatörsgen:

Det är en gen som direkt kontrollerar syntesen av mRNA över strukturgenerna. Den är avstängd genom närvaro av en repressor. En inducer kan ta bort repressorn och slå på genen. Genen styr sedan strukturgenerna att transkribera. Operatörgenen av lac operon är tillverkad av endast 27 baspar.

Promotor Gen:

Den fungerar som en initieringssignal som fungerar som ett erkännandecenter för RNA-polymeras, förutsatt att operatörgenen är påslagen. RNA-polymeras är bunden till promotorgenen. När operatörgenen är funktionell rör sig polymeraset över det och når strukturgenerna att utföra transkription.

Regulatorgen (lac i-gen):

I lac-operon kallas det i -gen eftersom det producerar en hämmare eller repressor. Repressorn binds till operatörgenen och stoppar arbetet hos den senare. Det utövar en negativ kontroll över strukturella gener.

repressor:

Det är regulatorprotein som syntetiseras hela tiden (konstitutivt) av regulatorn i -gen. Repressor är avsedd att blockera operatörgenen så att strukturgenerna inte kan bilda mRNA. Den har två allosteriska platser, en för att fästa till operatörgen och andra för bindning till inducerare.

Efter att ha kommit i kontakt med induceraren genomgår repressorn konformationsförändring på ett sådant sätt att det inte kan kombinera med operatören. Repressorn av laktos eller lac-operon är ett protein med en molekylvikt av 160 000. Den består av fyra underenheter, som var och en har en molekylvikt av 40 000.

inducerare:

Det är en kemikalie (substrat, hormon eller någon annan metabolit) som efter att ha kommit i kontakt med repressorn, ändrar den senare till icke-DNA-bindande tillstånd för att frigöra operatörgenen. Induceraren för lac-operon av Escherichia coli är laktos (faktiskt allolaktos eller metabolit av laktos).

KEPS:

Det är aktivator som kallas kataboliskt aktivatorprotein. Det utövar en positiv kontroll i lakoperon, eftersom RNA-polymeras i sin frånvaro inte kan känna igen promotorgenen. Dess gen ligger bort från operonen, men receptorn CAP-platsen inträffar nära lac-promotorn. CAP aktiverar lac-gener endast när glukos är frånvarande.

RNA-polymeras kännetecknas av promotorgenen. Den passerar över den frigjorda operatörgenen och katalyserar sedan transkription av mRNA över strukturgenerna. MRNA: erna passerar in i cytoplasman och bildar specifika proteiner eller enzymer. Av de tre enzymerna som produceras av lac-operon menas laktos-permeas för att bringa laktos inuti cellen. B-galaktosidas (= laktas) bryter laktos i två komponenter, glukos och galaktos. Enzymet som laktas eller (3-galaktosidas som bildas som svar på närvaron av substratet kallas ofta inducerbart eller adaptivt enzym.

Inducerade operonsystem uppträder generellt i kataboliska vägar. Lac-operonen kommer emellertid inte att förbli operativ på obestämd tid trots att det finns laktos i den yttre miljön.

Det kommer att stoppa sin aktivitet med ackumulering av glukos och galaktos i cellen bortom bakteriens kapacitet för deras ämnesomsättning. Lacoperon är också under kontroll av positiv reglering.

Tryckbart operonsystem (fig 6.35):

Repressibelt operonsystem finns vanligen i anabola vägar. Operonen är aktiv och enzymerna som produceras av dess strukturgener är normalt närvarande i cellen. Operons funktion stoppas när koncentrationen av en slutprodukt passerar ett tröskelvärde. Ett exempel på repressibelt system är tryptofan eller trp-operon av Escherichia coli. Det utarbetades också av Jacob och Monod och består av följande:

Strukturella gener:

Generna är kopplade till transkription av mRNA. MRNA'erna översätter deras kodade information i syntesen av polypeptider. Polypeptider ger upphov till proteinhaltiga ämnen inklusive enzymer. Tryptofanoperon har fem strukturella gener-trp E, D, С, B, A. De bildar enzymer för fem steg av tryptofansyntes.

Operatörsgen:

Det styr strukturella genernas funktion. Normalt hålls den påkopplad eftersom aporepressorn som produceras av regulatorgenen inte kan blockera operatörgen helt. Operatörgenen är avstängd när en corepressor är tillgänglig alongwith aporepressor.

Promotor Gen:

Det är platsen för initial bindning av RNA-polymeras. Den senare reser från promotorgen till strukturgener, förutsatt att operatörgenen är påslagen.

Övriga reglerande regionkomponenter:

Två komponenter i regulatorisk region förekommer mellan operatörgen och strukturgenen E. De är ledarsekvens (L) och dämpare (A). Ledarsekvensen är inblandad i att kontrollera dämparen. Attenuator hjälper till att minska tryptofansyntesen när den är närvarande i tillräcklig mängd utan att stänga av operonen.

Regulatorgen (trp R):

Den bildar en proteinhaltig komponent för eventuellt blockering av aktiviteten hos operatörgenen. Regulatorgenen för tryptofanoperon ligger på avstånd från den återstående operonen.

aporepressor:

Det är en proteinhaltig substans syntetiserad av regulatorgenen. Aporepressor utgör en komponent av repressor för att blockera operatörsgenens arbete. För detta krävs en corepressor. När den sistnämnda inte är tillgänglig med rätt styrka hålls operatörgenen påslagen, eftersom aporepressor i sig själv inte kan blockera operatörsgens arbete.

Corepressor:

Det är en nonproteinaceous komponent av repressor som också är en slutprodukt av reaktioner katalyserade av enzymer producerade genom aktivitet av strukturgener. Slutprodukten används ofta i någon annan reaktion så att den sällan ackumuleras och följaktligen inte fungerar som corepressor.

Närhelst det ackumuleras eller blir tillgängligt från en extern källa blir slutprodukten korepressor, kombinerar med aporepressor, bildar repressor och blockerar operatörgenen.

Strukturgenerna upphör nu med transkription. Fenomenet är känt som back-back-repression. Det utövar en negativ kontroll. I tryptofanoperon fungerar tryptofan (en aminosyra) som corepressor.

Skillnader mellan induktion och repression:

Induktion:

1. Det är uppkoppling av en operon som normalt förblir avstängd.

2. Induktion orsakas av ett nytt substrat som ska hanteras och metaboliseras.

3. Det är allmänt kopplat till en katabolisk väg.

4. Regulatorgenen för en operon, som kan genomgå induktion, producerar en repressor som blockerar operatörgenen.

5. Induktion är avlägsnandet av en operons repressor av inducer-metaboliten.

6. Inducer är substrat, hormon eller dess biprodukt.

7. Det medför transkription och översättning.

Undertryckande:

1. Det stänger av en operon som normalt fortsätter att vara påslagen.

2. Repression orsakas av ökad bildning eller tillgänglighet av en metabolit.

3. Repression är för det mesta kopplad till en anabola vägen.

4. Regulatorgenen för en operon, som kan genomgå repression, producerar en del av repressorn kallad aporepressor. Samma sak kan inte blockera operatörgenen.

5. Förtryck är blockeringen av operatörgenen för operon genom en komplex repressor som bildas av fackförening av aporepressor bildad av regulatorgen och corepressor som faktiskt är en produkt av anabola vägen.

6. Repressor är en förening som bildas av en aporepressor och en corepressor som vanligtvis är en slutprodukt av metabolisk vägar.

7. Repression stoppar transkription och översättning.

Fördelarna med genförordningen:

1. Ett antal relaterade gener som krävs för en viss metabolisk aktivitet kan slås på eller av samtidigt.

2. Genreglering gör det möjligt för cellen att justera ämnesomsättningen enligt krav på miljöförändringar och utveckling.

3. Det är ekonomiskt eftersom det bara syntetiserar enzymer när det behövs.

4. Genreglering bidrar till tillväxt och differentiering.

5. Det är till hjälp för smidigt genomförande av kedjereaktioner.