Принципы негативного и позитивного контроля регуляции активности генов у прокариот. Особенности регуляции генов у эукариот.

ферменты, необходимые для усвоения питательных веществ, синтезируются только в их присутствии. Если в питательную среду для кишечной палочки добавить лактозу, бактерии начинают вырабатывать ферменты. После удаления лактозы синтез ферментов прекращается (при синтезе катаболических ферментов). накопление в клетке излишних количеств продуцируемого вещества прекращает образование фермента, с помощью которого это вещество синтезировалось (синтез анаболических ферментов) Оба механизма работают по принципу обратной связи и обеспечивают синтез ферментов, когда они необходимы, останавливают синтез, когда потребность в них исчезает. Генетические механизмы индукции и репрессии синтеза ферментов выявлены Ф. Жакобом и Ж. Моно. Главное положение теории: В ДНК, кроме последовательностей, кодирующих структуру синтезируемых макромолекул (полипептиды, молекулы рРНК, тРНК) - структурных генов, существуют последовательности нуклеотидов, не имеющие кодирующей функции, но управляющие работой структурных генов – регуляторные гены. Один или несколько структурных генов, расположенных в хромосоме рядом с группой регуляторных генов, представляет собой единицу генетической регуляции – Оперон. Общее строение lac-оперона начинается с участка Промотора, который разделён на 2 части. К первой присоединяется CAP-белок, который активируется цАМФ (циклич.). Если её концентрация понижена, то CAP-белок не может присоединяться к промотору. цАМФ представляет собой сигнальное вещество. Ко 2-й части промотора присоединяется РНК-полимераза, которая продвигается по оперону, транскрибируя его. Второй участок – оператор, с которым связывается белок-репрессор, тормозящий транскрипцию. 3 уч-ок - Структурные гены – кодируют строение ферментов, участвующих в усвоении лактозы: 1) Ген z – кодирует фермент β -галактозидазу, которая расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу; 2) Ген y – кодирует фермент галактозид-пермиазу, который переносит лактозу через мембранные клетки; 3) Ген a – кодирует фермент галактозид-транс-ацитилазу, который ацитилирует галактозу.Заключительный участок оперона – Терминатор, служит СТОП-сигналом, прекращающим транскрипцию.Основная регуляция работы структурных генов осуществляется белком-репрессором, Он обладает сродством с оператором и, если в питательной среде нет лактозы, он прикрепляется к оператору и преграждает путь РНК-полимеразе к структурным генам. Оперон оказывается заблокированным. Если в среде появляется лактоза, белок–репрессор помимо оператора, имеет сродство и с лактозой. Поэтому он связывается с ней, изменяет свою структуру и теряет способность соединяться с оператором. РНК-полимераза продвигается к структурным генам, транскрибирует оперон, начинается синтез ферментов. Такой тип регуляции – Негативная индукция. Негативная репрессия - Пример: работа триптофанового оперона. Ген-репрессор, находящийся вне оперона, обеспечивает постоянный синтез в клетке небольшого количества репрессора. пока клетка успевает расходовать весь триптофан, белок-репрессор не влияет на работу оперона. Если в клетке появляется избыток триптофана, он соединяется с белком-репрессором, изменяющим его структуру, приобретает сродство с оператором, связывается с ним и преграждает дорогу РНК-полимеразе. Транскрипция прекращается. Освободившийся от триптофана, репрессор теряет сродство с оператором и открывает путь РНК-полимеразе, которая начинает транскрипцию. Позитивная генетическая регуляция. Отличие от негативной в том, что белок-репрессор не запрещает транскрипцию оперона, а активирует её. Позитивная индукция наблюдается в опероне кишечной палочки, кодируемом ферменты, необходимые для усвоения Арабинозы. В состав этого оперона входят 3 структурных гена. Эффектор – арабиноза. При её поступлении в среду, она связывается с белком-репрессором, изменяющим его структуру, он теряет способность связываться с оператором, но этот комплекс приобретает способность связываться с промоторной областью, прикрепляется к ней и активирует структурные гены, превращаясь из репрессора в активатор.Регуляция у эукариот протекает сложнее. Гены эукариотических клеток делятся на два вида: первый определяет универсальность клеточных функций, второй – детерминирует (определяет) специализированные клеточные функции. гены и опероны эукариотических клеток имеют ряд особенностей: 1. Опероны имеют несколько генов - регуляторов, которые могут располагаться в разных хромосомах.2. Структурные гены, контролирующие синтез ферментов одного биохимического процесса, могут быть сосредоточены в нескольких оперонах, расположенных в одной молекуле ДНК и в нескольких.3. Сложная последовательность молекулы ДНК.6. Транскрипция в эукариотических клетках не всегда сопряжена с трансляцией.7. Некоторые гены эукариот имеют непостоянную локализа­цию (лабильные гены или транспозоны).