Penemuan dan fungsi lac operón

Dia Lac operon Ia adalah sekumpulan gen struktur yang mempunyai fungsi pengekodan untuk protein yang terlibat dalam metabolisme laktosa. Mereka adalah gen yang diperintahkan berturut -turut dalam genom hampir semua bakteria dan telah dikaji dengan usaha khas dalam bakteria "model" Escherichia coli.

Lac Opeon adalah model yang digunakan oleh Jacob dan Monod pada tahun 1961 untuk cadangan pengaturan genetik dalam bentuk opeone. Dalam karya mereka, penulis -penulis ini menerangkan bagaimana ekspresi satu atau lebih gen dapat "ringan" atau "keluar" sebagai hasil dari kehadiran molekul (laktosa, misalnya) dalam medium pertumbuhan.

Skim Jeneral Opeon. Tereseik. Imej g3pro yang diperolehi gambar. Terjemahan Sepanyol Alejandro Porto. [CC oleh (https: // creativeCommons.Org/lesen/oleh/3.0)]

Bakteria yang tumbuh dalam media yang kaya dalam sebatian karbon atau gula selain laktosa, seperti glukosa dan galaktosa, mempunyai jumlah protein yang sangat rendah yang diperlukan untuk metabolisasi laktosa.

Kemudian, jika tiada laktosa pengendali adalah "mati", menghalang polimerase RNA daripada menyalin segmen gen yang sepadan dengan lac opeon. Apabila sel "melihat" kehadiran laktosa opeone diaktifkan dan gen ini biasanya disalin, yang dikenali sebagai "pencucuhan" pengendali.

Semua gen operon diterjemahkan ke dalam satu molekul RN messenger.

[TOC]

Penemuan

Teori Jacob dan Monod berkembang dalam konteks di mana sangat sedikit diketahui mengenai struktur DNA. Dan hanya lapan tahun sebelum Watson dan Crick telah membuat cadangan mereka mengenai struktur DNA dan RNA, jadi para utusan hampir tidak mengenali antara satu sama lain.

Boleh melayani anda: Mesénquima

Jacob dan Monod pada tahun 1950 -an telah menunjukkan bahawa metabolisme laktosa bakteria dikawal secara genetik oleh dua keadaan yang sangat spesifik: kehadiran dan ketiadaan laktosa.

Kedua -dua saintis telah memerhatikan bahawa protein dengan ciri -ciri yang sama dengan enzim alosterik dapat mengesan kehadiran laktosa di tengah -tengah dan, apabila gula dikesan, transkripsi dua enzim dirangsang: laktosa permease dan galactosidase.

Pada masa kini sudah diketahui bahawa latihan permease berfungsi dalam pengangkutan laktosa ke dalam sel dan galactosidase itu diperlukan untuk "memecahkan" atau "memotong" molekul laktosa dalam glukosa dan galaktosa, supaya sel dapat memanfaatkan diskarida ini bahagian konstituen.

Berhampiran tahun 1960 -an telah ditentukan bahawa laktosa permeasa dan galactosidase dikodifikasikan oleh dua urutan genetik bersebelahan, rantau z dan rantau ini dan, masing -masing.

Operón Lac adalah sebahagian daripada genom bakteria Escherichia coli. Sumber: niaid [cc oleh 2.0 (https: // creativeCommons.Org/lesen/by/2.0)], melalui Wikimedia Commons

Akhirnya, pada tahun 1961, Jacob dan Monod membentangkan model genetik yang terdiri daripada lima elemen genetik:

- Seorang promoter

- Pengendali dan

- gen z, dan dan.

Semua segmen ini diterjemahkan ke dalam RNA messenger tunggal dan termasuk bahagian -bahagian penting untuk hampir menentukan mana -mana operator bakteria.

Eksperimen dan analisis genetik

Jacob, Monod dan kolaboratornya melakukan banyak eksperimen dengan sel -sel bakteria yang memiliki mutasi yang membuat strain tidak dapat memetabolisme laktosa. Strain tersebut dikenal pasti dengan nama ketegangan dan mutasi yang sama yang mereka miliki.

Dengan cara ini para penyelidik dapat mengenal pasti bahawa mutasi dalam gen lacZ, yang mengkodekan untuk β-galactosidase, dan lacy, yang mengkodekan untuk laktosa permease, menghasilkan bakteria jenis lac-, iaitu, bakteria tidak dapat memetabolisme laktosa.

Ia boleh melayani anda: sekitar Donax

Dari "pemetaan genetik" menggunakan enzim sekatan, lokasi gen dalam strain yang berbeza kemudiannya ditentukan, satu fakta yang dibenarkan untuk menegaskan bahawa tiga lacZ, lacy dan laca gen ditemui (dalam perintah itu) dalam kromosom bakteria dalam a a Kumpulan gen bersebelahan.

Kewujudan protein lain, yang dipanggil protein menindas, yang tidak semestinya dianggap sebagai "bahagian" pengendali, telah dijelaskan melalui mutasi gen yang dipanggil LACI-. Ini mengkodekan protein yang mengikat ke rantau "pengendali" di pengendali dan mengelakkan transkripsi gen untuk β-galactosidase dan laktosa permease.

Dikatakan bahawa protein ini bukan sebahagian daripada gen yang membentuk lac opeon, kerana mereka sebenarnya terletak "hulu" yang terakhir dan ditranskripsikan dalam RNA utusan yang berbeza.

Skim Operasi Operon Lac (Sumber: Barbarossa di Wikipedia Belanda [CC BY-SA (http: // creativeCommons.Org/lesen/by-sa/3.0/)] melalui Wikimedia Commons)

Strain bakteria yang mempunyai mutasi laci- menyatakan "secara konstitusional" lacz, lcy dan lacque.

Banyak pemerhatian ini disokong dengan pemindahan gen LACI+ dan LACZ+ ke sel bakteria yang tidak menghasilkan protein yang dikodkan oleh gen ini dalam medium laktosa.

Oleh kerana bakteria "berubah" dengan cara ini hanya menghasilkan enzim β-galactosidase dengan kehadiran laktosa, eksperimen itu mengesahkan bahawa gen LACI adalah penting untuk pengawalan ekspresi lac opeon.

Fungsi

LAC Opeon mengawal transkripsi gen yang diperlukan untuk bakteria untuk mengasimilasikan laktosa sebagai sumber karbon dan tenaga. Walau bagaimanapun, transkripsi gen ini hanya berlaku apabila sumber tenaga utama sepadan dengan karbohidrat galaktosida.

Boleh melayani anda: pernafasan trakea

Di dalam sel bakteria terdapat mekanisme yang mengawal ekspresi gen operasi LAC ketika berada di hadapan glukosa atau gula -gula yang lain "mudah" untuk memetabolisme.

Metabolisasi gula ini membayangkan pengangkutan mereka ke pedalaman selular dan pecah belakang atau pemprosesan mereka.

Laktosa digunakan sebagai sumber tenaga alternatif untuk bakteria, membantu mereka bertahan walaupun selepas sumber tenaga lain habis seperti glukosa.

Model Lac Opeon adalah sistem genetik pertama jenis ini untuk dijelaskan dan, oleh itu, berfungsi sebagai asas untuk menggambarkan banyak operon lain dalam genom pelbagai jenis mikroorganisma.

Dengan kajian sistem ini, pengetahuan mengenai fungsi protein "penindas" yang mengikat DNA. Kemajuan juga dibuat dalam pemahaman enzim alestherikal dan bagaimana mereka bertindak secara selektif apabila mengenali satu atau substrat lain.

Satu lagi kemajuan penting yang timbul dari kajian LAC Opeon adalah penubuhan fungsi penting yang dimainkan oleh utusan ARNS untuk menterjemahkan arahan yang terdapat dalam DNA dan juga sebagai langkah sebelum sintesis protein.

Rujukan

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, d. T., & Miller, J. H. (2005). Pengenalan kepada Analisis Genetik. Macmillan.
2. Hartwell, l., Goldberg, m. L., Fischer, J. Ke., Hood, l. Dan., & Aquadro, c. F. (2008). Genetik: dari gen genom (pp. 978-0073227382). New York: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery dan Lac Operon. Jurnal Biologi Molekul, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, b., & Oehler, s. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Lac operon (pp. 66-67). New York :: Walter de Gruyter.
5. Parker, j. (2001). Lac operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Simulasi Deterministik dan Stokartik dan Analisis Rangkaian Reaksi Biokimia: Contoh Opeon Laktosa Contoh. Dalam Kaedah enzimologi (Vol. 487, ms. 371-395). Akhbar Akademik.