1. Моя освіта – реферати, конспекти, доповіді
  2. Биология
  3. Регуляция биосинтеза белка

Регуляция биосинтеза белка

Предполагают, что геном человека содержит от 50 до 100 000 генов (геном Е. coli – более 3000). Каждая клетка организма содержит полный набор генов, но никогда не синтезирует все закодированные белки. Некоторые белки имеющиеся в клетке в большом количестве, а другие – в малом. Так, в большинстве клеток имеются наборы основных ферментов, которые катализируют реакции главных путей метаболизма. Но клетки различных типов содержат специализированные белки, реализующих характерные для данных клеток функции. Например, эритроциты содержат огромное количество гемоглобина, фибробласты – коллагена, клетки скелетных мышц – актина и миозина, но эритроциты не содержат коллагена, актина и миозина, а фибробласты – белков мышц, печени – гемоглобина и т.п. Таким образом, каждая клетка обладает способностью контролировать биосинтез белков.

Сейчас сравнительно мало известно о регуляции экспрессии генов у животных и большая часть результатов получена в исследованиях микроорганизмов. В зависимости от состава питательной среды, бактерии синтезируют многие ферменты с разной скоростью. Например, клетки Е. coli, которые растут на среде, где единственным источником углерода служит лактоза, содержащие фермент b-галактозидазу (лактазу) в количестве, составляющем около 3% общего клеточного белка. Если среда содержит второй источник углерода (глюкозу, фруктозу и др.), То это количество уменьшается в 1000 раз (до нескольких молекул на клетку). Таким образом, внесение лактозы в питательную среду индуцирует синтез b-галактозидазы; лактоза называется индуктором, а фермент – индуцированным (индуцибельной). Конечные продукты определенных цепей реакций (например, реакций синтеза аминокислот или нуклеотидов) вызывают репрессию (торможение) синтеза соответствующих ферментов, называемых репрессированными (репресибельнимы). Такие конечные продукты ферментативных реакций называются корепресорамы.
Синтез ферментов у бактерий регулируется, главным образом, на уровне транскрипции за счет изменения скорости образования мРНК. Для объяснения механизма контроля Ф. Жакоб и Ж. Моно разработали теорию индукции-репрессии активности генов, или, иначе, теорию оперона. Установлено, что экспрессия структурных генов, кодирующих белки или РНК, контролируется регуляторными генами. В результате транскрипции регуляторных генов образуются мРНК, которые служат матрицей для синтеза белков-репрессор. Последние связываются с определенным участком молекул ДНК (оператором) и, препятствуя связыванию РНК-полимеразы с промоторной участком ДНК, блокируют инициацию транскрипции соответствующих структурных генов. Совокупность одного или нескольких функционально связанных структурных генов и регуляторных участков ДНК (оператора и промотора) составляет оперон. Регуляторный ген не обязательно расположен рядом с опероном, который он контролирует.

Он включает 3 расположены рядом структурные гены, кодирующие белки, необходимые для усвоения лактозы (b-галактозидазу, пермеаз и трансацетилазу). Перед ними размещены регуляторные участки – промотор (П) и оператор (О). При отсутствии лактозы активный белок-репрессор связан с оператором и транскрипция структурных генов заблокирована. В результате из-за отсутствия мРНК синтез b-галактозидазы и связанных с ней ферментов подавляется (репрессируется). Если в питательной среде является лактоза, она связывается с белком-репрессором и переводит его в неактивное состояние, когда репрессор теряет способность связываться с оператором. Отключение комплекса индуктор-репрессор от оператора делает возможным связывание РНК-полимеразы с промотором и транскрипцию мРНК структурных генов. Тем самым индуцируется синтез ферментов для усвоения лактозы.

У бактерий открыто большое количество оперонов. В части оперонов белок-репрессор, в отличие от лактазного, не может связываться с оператором, если в клетке отсутствует низкомолекулярная вещество-корепресор. Такими оперона является гистидиновий и триптофанового, регулирующих синтез ферментов, необходимых для биосинтеза бактериями аминокислот гистидина и триптофана.

ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Гемоглобин