Opeón Discovery, Model, Klasifikasi, Contoh

A Operon Ia terdiri daripada sekumpulan gen yang diperintahkan berturut -turut yang dikawal antara satu sama lain, yang menyandarkan protein yang berkaitan secara fungsional dan yang terdapat di seluruh genom bakteria dan genom "nenek moyang".

Mekanisme peraturan ini digambarkan oleh f. Jacob dan J. Monod pada tahun 1961, fakta yang menjadikan mereka Hadiah Nobel untuk Fisiologi dan Perubatan pada tahun 1965. Penyelidik ini mencadangkan dan menunjukkan fungsi pengendali melalui gen yang mereka encodkan untuk enzim yang diperlukan oleh Escherichia coli Untuk penggunaan laktosa.

Skim grafik helai DNA dengan gen yang terdiri daripada operon laktosa (promoter, pengendali, lacz, lacy, lacquer dan terminator) (sumber: llull ~ commonswiki melalui wikimedia commons)

Operat bertanggungjawab untuk menyelaraskan sintesis protein mengikut keperluan setiap sel, iaitu, mereka hanya menyatakan diri mereka untuk menjana protein pada masa dan tempat yang tepat di mana mereka diperlukan.

Gen yang terkandung di dalam pengendali secara amnya. Ini boleh menjadi sintesis asid amino, tenaga dalam bentuk ATP, karbohidrat, dll.

Operasi juga sering dijumpai dalam organisma eukariotik, bagaimanapun, berbeza dengan organisma prokariotik, dalam eukariot rantau pengendali tidak ditranskripsikan sebagai molekul tunggal RNA messenger.

[TOC]

Penemuan

Kemajuan penting pertama dari segi pengendali oleh François Jacob dan Jacques Monod adalah untuk memfokuskan masalah "penyesuaian enzimatik", yang terdiri daripada rupa enzim tertentu hanya apabila sel berada di hadapan substrat.

Sambutan sel sedemikian terhadap substrat telah diperhatikan dalam bakteria selama bertahun -tahun yang lalu. Walau bagaimanapun, para penyelidik tertanya -tanya bagaimana sel menentukan dengan tepat apa enzim harus mensintesis untuk memetabolisme substrat tersebut.

Jacob dan Monod mengamati bahawa sel-sel bakteria, dengan kehadiran karbohidrat jenis galaktosa, menghasilkan 100 kali lebih banyak β-galactosidase daripada keadaan normal. Enzim ini adalah yang bertanggungjawab untuk menguraikan β-galactosides supaya sel mengambil kesempatan daripada mereka metabolik.

Ia boleh melayani anda: Generasi Filial: Definisi dan Penjelasan

Oleh itu, kedua-dua penyelidik memanggil karbohidrat galaktosida sebagai "induktor", kerana mereka bertanggungjawab untuk mendorong peningkatan sintesis β-galactosidase.

Begitu juga, Jacob dan Monod menemui rantau genetik dengan tiga gen yang dikawal dengan cara yang diselaraskan: gen Z, pengekodan untuk enzim β-galactosidase; gen dan, pengekodan untuk enzim laktosa permeasa (pengangkutan galaktosida); dan gen A, yang dikodkan untuk enzim transacethylase, yang juga penting untuk asimilasi galaktosida.

Melalui analisis genetik berikutnya Jacob dan Monod menjelaskan semua aspek kawalan genetik operon laktosa, menyimpulkan bahawa segmen gen Z, dan untuk membentuk satu unit genetik dengan ekspresi yang diselaraskan, yang mana mereka ditakrifkan sebagai "opeón".

Model Operon

Model operasi diterangkan tepat untuk kali pertama pada tahun 1965 oleh Jacob dan Monod untuk menjelaskan peraturan gen yang ditranskripsikan dan disalin untuk enzim yang diperlukan dalam Escherichia coli Untuk memetabolisme laktosa sebagai sumber tenaga.

Penyelidik ini mencadangkan bahawa transkrip gen atau set gen yang dikawal secara berturut -turut oleh dua elemen: 1) gen pengawalseliaan atau penindas gen 2) dan pengendali atau pengendali gen operasi.

Gen operasi sentiasa bersebelahan dengan gen struktur yang ekspresi bertanggungjawab untuk mengawal selia, sementara gen penindas mengkodekan untuk protein yang disebut "penindas" yang mengikat pengendali dan menghalang transkripsinya.

Transkripsi ditindas apabila penindas dikaitkan dengan gen pengendali. Dengan cara ini ekspresi genetik gen yang mengkodifikasikan enzim yang diperlukan untuk mengasimilasikan laktosa tidak dinyatakan dan, oleh itu, tidak dapat memetabolisme berkata disaccharide.

Boleh melayani anda: Warisan Postmendelian: Teori Utama Skim operasi operasi laktosa melalui elemen kawalan yang berbeza. Ini adalah pengendali "model" yang digunakan oleh guru biologi untuk mengajar fungsi gen ini (sumber: tereseik. Imej g3pro yang diperolehi gambar. Terjemahan Sepanyol Alejandro Porto. [CC oleh (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)] melalui Wikimedia Commons)

Pada masa ini diketahui bahawa pengikatan penindas kepada pengendali mengelakkan, dengan mekanisme sterik, bahawa polimerase RNA bergabung dengan tapak promoter untuk mula menyalin gen.

Tapak promoter adalah "tapak" yang mengiktiraf polimerase RNA untuk menyertai dan menyalin gen. Tidak dapat menyertai tidak dapat menyalin mana -mana gen urutan.

Gen operasi adalah antara rantau genetik urutan yang dikenali sebagai promoter dan gen struktur. Walau bagaimanapun, Jacob dan Monod tidak mengenal pasti rantau ini pada masa mereka.

Pada masa ini diketahui bahawa urutan lengkap yang merangkumi gen struktur atau gen, pengendali dan promoter, pada dasarnya adalah apa yang menjadi "opeone".

Klasifikasi Operasi

Operat diklasifikasikan hanya kepada tiga kategori yang berbeza yang bergantung pada cara mereka mengawal selia, iaitu, ada yang dinyatakan secara berterusan (konstitutif), yang lain memerlukan beberapa molekul atau faktor tertentu untuk mengaktifkan (terangsang) dan yang lain terus dinyatakan sehingga induktor adalah dinyatakan (ditindas).

Tiga jenis operon adalah:

Opeon yang boleh diinduksi

Opeons jenis ini dikawal oleh molekul dalam persekitaran seperti asid amino, gula, metabolit, dll. Molekul ini dikenali sebagai induktor. Sekiranya molekul yang bertindak sebagai induktor, gen operon tidak disalin secara aktif.

Dalam pengendali yang boleh dibangkitkan, penindas percuma mengikat pengendali dan mengelakkan transkripsi gen yang terdapat di Opeon. Apabila induktor disatukan kepada penindas, kompleks dibentuk yang tidak dapat disatukan kepada penindas dan oleh itu gen operon diterjemahkan.

Ia boleh melayani anda: bekalan haploins

Opeon yang boleh ditekan

Operasi ini bergantung kepada molekul tertentu: asid amino, gula, cofactors atau faktor transkripsi, antara lain. Ini dikenali sebagai yang diperbetulkan dan bertindak sepenuhnya bertentangan dengan induktor.

Hanya apabila yang diperbetulkan bergabung dengan penindas, transkripsi berhenti dan oleh itu transkripsi gen yang terkandung di dalam dalam opeone tidak berlaku. Kemudian transkripsi opeone yang boleh ditindas hanya berhenti dengan kehadiran yang diperbetulkan.

Opeon konstitutif

Jenis pengendali ini tidak dikawal selia. Mereka sentiasa disalin secara aktif dan, sekiranya beberapa mutasi yang mempengaruhi urutan gen ini, kehidupan sel -sel yang mengandungi mereka boleh terjejas dan, biasanya, mencetuskan kematian sel yang diprogramkan.

Contoh

Contoh pertama dan paling diiktiraf fungsi operon adalah pengendali Lac (laktosa). Sistem ini bertanggungjawab untuk mengubah laktosa, disaccharide, dalam glukosa dan galaktosa monosakarida. Dalam proses ini tiga enzim bertindak:

- Β-galactosidase, bertanggungjawab untuk menukar laktosa ke dalam glukosa dan galaktosa.

- Permease laktosa, yang bertanggungjawab mengangkut laktosa dari medium ekstrasel ke dalam sel dan

- Transceilase, yang dimiliki oleh sistem, tetapi mempunyai fungsi yang tidak diketahui

Operon Trp (tryptophan) dari Escherichia coli Mengawal sintesis tryptophan, yang mempunyai pendahuluan kepada asid corismik. Di dalam opeone ini adalah gen untuk lima protein yang digunakan untuk pengeluaran tiga enzim:

- Enzim pertama, yang dikodkan oleh gen E dan D, memangkinkan dua reaksi pertama laluan triptophane dan dikenali sebagai sintesis antraniliti

- Enzim kedua adalah gliserolfosfat dan katalyz

- Enzim ketiga dan terakhir adalah tryptophan synthetase, yang bertanggungjawab menghasilkan tryptophan dari indol-gliserol fosfat dan serine (enzim ini adalah hasil gen B dan a) a)

Rujukan

1. Blumenthal, t. (2004). Dibuka dalam eukariota. Taklimat dalam genomik berfungsi, 3(3), 199-211.
2. Gardner, e. J., Simmons, m. J., Snustad, ms. D., & Santana Calderón, ke. (2000). Prinsip Genetik. Prinsip Genetik.
3. Osbourn, a. Dan., & Lapangan, b. (2009). Terbuka. Sains Kehidupan Selular dan Molekul, 66 (23), 3755-3775.
4. Shapiro, J., Machattie, l., Eron, l., Ihler, g., Ippen, k., & Beckwith, J. (1969). Pengasingan DNA Lac Opeon tulen. Alam, 224 (5221), 768-774.
5. Suzuki, d. T., & Griffiths, a. J. (1976). Pengenalan kepada Analisis Genetik. WH Freeman dan Syarikat.