Головна
Cоціологія || Гуманітарні науки || Мистецтво та мистецтвознавство || Історія || Медицина || Науки про Землю || Політологія || Право || Психологія || Навчальний процес || Філософія || Езотерика || Екологія || Економіка || Мови та мовознавство
ГоловнаМедицина → Біохімія. Частина 2
««   ЗМІСТ   »»

РЕГУЛЯЦІЯ СИНТЕЗУ БІЛКА

Синтез білка - складний, багатоступінчастий процес, який залежить від функціонального стану ДНК, РНК і безпосередньо білок-сінтезіруюшей системи. Тому механізми регуляції швидкості утворення білка реалізуються як в ядрі, так і в цитоплазмі. З розглянутого зрозуміло, що в освіті поліпсптідной ланцюга беруть участь всі три типи РНК. Таким чином, транскрипція є одним з факторів, що визначають швидкість білкового синтезу. Експресія генів збільшує швидкість транскрипції, репресія - знижує. Спочатку розглянемо, як це реалізується на прикладі прокаріотів.

Регуляція синтезу білка у прокаріот

У 1961 р французькі дослідники Ф. Жакоб і Ж. Моно вперше провели фундаментальні дослідження індукції генів, що кодують р-галактозидазу і пов'язані з нею ферменти в клітинах кишкової палички Е. coli. Ці дослідження допомогли їм сформулювати гіпотезу про оперон і регуляції синтезу білка в клітинах прокаріотів.

Опероном називається сукупність генів, здатних включатися і вимикатися в залежності від метаболічних потреб клітини. Авторами вперше були оцінені регуляторні механізми на прикладі лактозного або Lac-оперону, будова якого представлено на рис. 29.5.

На ділянці ДНК, що відповідає оперон, знаходяться три структурних гена (z, у і а). Ці гени кодують р-галактозидазу, гідроліз лактозу до глюкози та галактози, галактозідпермеазу, переносить лактозу через клітинну мембрану, а також галактозідтрансацетілазу, переносить ацетильную залишок з ацетил-КоА на галактозу. Крім структурних генів, оперон містить регуляторні послідовності: ген-оператор, примикає до З'-по- послідовності структурного гена, і ген-регулятор, кодує білок-репрессор. До гену-оператору примикає промотор - початковий сайт ініціації транскрипції. Білок-репрессор, взаємодіючи з геном-оператором, частково блокує область промотора. Це перешкоджає приєднанню РНК-полі-

Будова Lac-оперону Мераз до промотор, і транскрипція скасовується

Мал. 29.5. Будова Lac-оперону Мераз до промотор, і транскрипція скасовується. при зростанні Е. coli на середовищі з глюкозою лактозна оперон вимкнений. Його функціонування і регуляція мають місце при вирощуванні клітин на лактозной середовищі. Навіть за відсутності галактозіділпермсази певне число молекул лактози надходить в клітку і вступає у взаємодію з білком-репрессором, які перебувають не тільки у вільному стані, а й асоційованим з геном-оператором. В результаті відбувається деблокування промотора і транскрипція стає можливою. Освіта р-галактозидази призводить до гідролізу лактози і появи в клітці глюкози, джерела енергії. В результаті інтенсифікації транскрипції і синтезу р-галактозидази зменшується кількість індуктора (лактози) і функціонування Lac-оперону репресує. Таким чином реалізується регуляція за принципом зворотного зв'язку. Центральну роль тут відіграє білок-репрессор. Він складається з чотирьох субодиниць і має два центри зв'язування: з індуктором-лактозою і геном-оператором. По черзі (але не одночасно) зв'язуючись з індуктором або з геном-оператором, він включає індукцію або репресію Lac-оперону.

Є ще один механізм регуляції функціонування оперона. Якщо бактерії культивувати на середовищі з глюкозою, то лактозна оперон не функціонує. Це обумовлено тим, що якийсь продукт розщеплення глюкози (катаболіт) репресує даний процес. Який же механізм цієї репресії? Виявилося, що РНК-полімсраза приєднується до промотор за допомогою спеціального білка CAP (Catabolite gene activation protein), Комплекс якого з цАМФ активує катаболітной гени. Катаболіт глюкози пригнічує фермент аденілатциклазу, каталізують утворення цАМФ, комплекс не утворюється, і індукції лактозного оперона не відбувається. Таким чином, швидкість транскрипції визначається утворенням комплексів САР-цАМФ і їх зв'язуванням з промотором.

У разі лактозного оперона лактоза - субстрат для р-галактозидази - індукує синтез ферменту за рахунок інактивації білка-репрессора і відновлення функціонування оперона. Інше явище спостерігається в процесі регуляції синтезу ферментів, які здійснюють освіту амінокислоти триптофану в тій же клітині Е. coli.

Будова триптофанового оперона

Мал. 29.6. Будова триптофанового оперона

Механізм регуляції транскрипції полягає в наступному. Білок-репрессор синтезується в неактивному стані у вигляді прорепрессора. Кінцевий продукт діяльності ферментів - триптофан - є активатором білка-репрессора, який після активації взаємодіє з геном-оператором і зупиняє транскрипцію (рис. 29.6).

Є ще один механізм регуляції, пов'язаний зі зниженням швидкості транскрипції, так звана аттенуація. У клітинах Е. coli, як і в інших бактеріях, між першим структурним геном і геном-оператором розташована лідерних послідовність порядку 140-150 нуклеотидів, так званий аттснуатор. Навіть невеликий надлишок кінцевого продукту того ж триптофану приводить до того, що РНК-полімераза, досягнувши аттснуатора, перестає транскрибувати опсрон. Зменшення кінцевого продукту знову включає транскрипцію.

Що стосується трансляції, то у прокаріотів вона грає значно меншу роль в регуляторних процесах, ніж транскрипція.

  1. Робота м'язи як сукупність переходів між дискретними станами саркомірних містків - біохімія людини
    У попередньому розділі представлена описова модель роботи скелетних м'язів. Наступний етап системного аналізу м'язи - дослідження структурних станів окремих елементів саркомерних містків. Виділяють 6 основних станів саркомерного містка. Ці стани визначають за часом перебування в них системи
  2. РНК як генетичний матеріал - генетика в 2 Ч. Частина 1
    Наведена вище інформація підтверджує положення про те, що ДНК - єдиний генетичний матеріал (генна молекула), що виконує як аутокаталітічну, так і гетерокаталітічну функції. Хоча таке уявлення досить точно відображає суть процесів, що відбуваються в клітині, воно не охоплює, по крайней мере,
  3. Рівняння кінетики реакцій - біохімія людини
    Залежність концентрації беруть участь в реакції речовин від часу c (t) може бути отримана в аналітичному вигляді, якщо відомий вислів закону діючих мас для даної реакції. Відповідна тимчасова залежність називається рівнянням кінетики розглянутої реакції. Найбільш простий вид має рівняння кінетики
  4. Резервні полісахариди - біохімія
    Основним резервним полисахаридом в клітинах рослин є крохмаль, а в клітинах тварин - глікоген. Крохмаль є сумішшю полісахаридів - амілози і амілопек- твань. Амилоза - лінійний полімер з а- (1 »4) -глікозидними зв'язками між залишками D-глюкопіраноз: Амілопектин відрізняється від
  5. Рецептори скелетної мускулатури - нервова система: анатомія, фізіологія, Нейрофармакологія
    Успішне управління роботою скелетних м'язів, яке забезпечує соматичний відділ НС, було б неможливо без розвиненої системи м'язових рецепторів (Рис. 12.9, а). Ці рецептори можна розділити на три групи: власне рецептори м'язових волокон, рецептори розтягування сухожиль і рецептори суглобів
  6. Реставрація зуба після відбілювання, контрольні запитання та завдання - стоматологія. Ендодонтія
    Реставрацію зуба після внутрішнього відбілювання роблять не раніше ніж через два тижні. Перекис водню є інгібітором полімеризації фотополімерів, і пломбувальний матеріал не фіксується, пломба випадає. Порожнина зуба ретельно очищають від тимчасової пломби і відбілюючого препарату. Всі поверхні
  7. Рекомбінація спадкового матеріалу в генотипі. Комбінативна мінливість - біологія. Частина 1
    Мейоз і запліднення забезпечують отримання організмами нового покоління еволюційно сформованого, збалансованого по дозам генів спадкового матеріалу, на основі якого здійснюється розвиток організму і окремих його клітин. Завдяки цим двом механізмам в ряду поколінь особин даного виду формуються
  8. Регуляція споживання їжі. Голод - вікова анатомія і фізіологія. Т.2 опорно-рухова і вісцеральні системи
    Процес харчування і характер злиденні, споживаної людиною, відповідають кліматичним умовам, в яких він живе, віком, типом і інтенсивності роботи. Недолік або відсутність злиденні викликає почуття голоду, яке супроводжується станом дискомфорту. Харчова мотивація , або голод , направляють людини
© 2014-2021  ibib.ltd.ua