Што е израз на гените? Дефиниција на концептот

Што е израз на ген ? Која е неговата улога? Како функционира механизмот на изразување на ген? Кои се перспективите за тоа? Како се случува регулацијата на генската експресија кај еукариот и прокариоти? Еве краток список на прашања кои ќе се разгледуваат во рамките на овој член.

Општи информации

Генската експресија е името на процесот на пренесување на генетски информации од ДНК преку РНК на протеини и полипептиди. Ајде да направиме малку дигресија за разбирање. Кои се гените? Ова се линеарни ДНК полимери кои се поврзани во долг ланец. Со помош на хроматинскиот протеин тие формираат хромозоми. Ако зборуваме за еден човек, тогаш имаме четириесет и шест од нив. Тие содржат околу 50 000-10 000 гени и 3,1 милијарди пара нуклеотиди. Како се упатуваат овде? Должината на местата со кои се врши работата е индицирана во илјадници и милиони нуклеотиди. Еден хромозом содржи околу 2000-5000 гени. Во нешто поинаков израз - околу 130 милиони пара нуклеотиди. Но, ова е само груба проценка, што е повеќе или помалку точно за значајни секвенци. Ако работите во кратки делови, тогаш односот ќе биде повреден. Ова исто така може да биде засегнато од полот на телото, над материјалот од кој се работи.

За гените

Тие имаат најразновидна должина. На пример, глобинот е 1500 нуклеотиди. Дистрофин - веќе колку 2 милиони! Нивните регулативни цис-елементи може да се отстранат од генот за значително растојание. Така, во глобинот тие се на растојание од 50 и 30 илјади нуклеотиди во правец 5 'и 3', соодветно. Постоењето на таква организација го прави многу тешко да ги одредиме границите меѓу нив. Исто така, гените содржат значителен број на високо повторувачки секвенци, чии функционални должности се уште не се јасни.

За да ја разберат нивната структура, може да се замисли дека 46 хромозоми се посебни простори во кои се наоѓа информацијата. Тие се групирани во 23 пара. Еден од двата елементи е наследен од родителот. "Текстот", кој е во "просторот", постојано беше "препрочитан" од илјадници генерации, кои воведоа многу грешки и промени (наречени мутации) во неа. И сите тие се наследени од потомство. Сега има доволно теоретски информации за да почнат да разбираат што е израз на гените. Ова е главната тема на овој напис.

Теорија на операторите

Се базира на генетски студии за индукција на β-галактозидаза, која беше вклучена во хидролитичката деградација на лактозата. Беа формулирани од Жак Монод и Франсоа Јакоб. Оваа теорија го објаснува механизмот на контрола врз синтезата на протеините во прокариот. Транскрипцијата е исто така важна. Теоријата вели дека гените на протеините, кои се функционално тесно поврзани во метаболичките процеси, често се групираат заедно. Тие создаваат структурни единици наречени оперони. Нивната важност лежи во фактот дека сите гени кои влегуваат во неа се изразени на концерт. Со други зборови, сите тие можат да се транскрибираат, или ниту еден од нив не може да се "прочита". Во такви случаи, оперонот се смета за активен или пасивен. Нивото на изразување на ген може да се промени само ако има множество на поединечни елементи.

Индукција на протеинска синтеза

Ајде да замислиме дека имаме клетка која користи јаглеродна глукоза како извор на нејзиниот раст. Ако се промени за лактоза дисахарид, тогаш за неколку минути ќе биде можно да се утврди дека се прилагоди на условите кои биле променети. Постои такво објаснување: клетката може да работи на двата извори на раст, но еден од нив е посоодветен. Затоа, постои "вид" за полесно обработено хемиско соединение. Но, ако исчезне и се чини дека лактозата ја замени, тогаш одговорната полимераза РНК се активира и почнува да врши влијание врз производството на потребниот протеин. Ова е повеќе теорија, а сега да разговараме за тоа како гените всушност се изразени. Ова е многу возбудливо.

Организација на хроматин

Материјалот од овој став е модел на диференцирана клетка на повеќеклеточен организам. Во јадрата, хроматинот е поставен на таков начин што само мал дел од геномот е достапен за транскрипција (околу 1%). Но, и покрај тоа, поради разновидноста на клетките и сложеноста на процесите што одат во нив, можеме да влијаеме на нив. Во моментов, за поединец, такво влијание врз организацијата на хроматин е достапно:

1. Промена на бројот на структурните гени.
2. Ефикасно препишување на различни делови од кодот.
3. Реконструкција на гените во хромозомите.
4. Направете модификации и синтетизирајте полипептидни синџири.

Но, ефективното изразување на целниот ген се постигнува како резултат на строгата усогласеност со технологијата. Не е важно што е работата, дури и ако експериментот се случува на мал вирус. Главната работа е да го следите планот за интервенција.

Го менуваме бројот на гените

Како ова може да се реализира? Замислете дека ние сме заинтересирани за влијанието врз изразувањето на гените. Како прототип, го зедовме материјалот на еукариот. Таа има висока пластичност, така што можеме да ги направиме следните промени:

1. Зголемување на бројот на гени. Се користи во случаи кога е неопходно телото да ја зголеми синтезата на одреден производ. Во таква засилена состојба, постојат многу корисни елементи на човечкиот геном (на пример, rRNA, tRNA, histones итн.). Таквите локации може да имаат тандемски аранжман во рамките на хромозомот, па дури и да одат подалеку од нив во износ од 100 илјади до 1 милион пара нуклеотиди. Ајде да погледнеме во практичната примена. Генот на металотионеин е од интерес за нас. Неговиот протеински производ може да ги поврзе тешките метали како цинк, кадмиум, жива и бакар и, соодветно, да го заштити телото од труење. Неговото активирање може да биде корисно за луѓето кои работат во небезбедни услови. Ако некое лице има зголемена концентрација на претходно споменатите тешки метали, тогаш активирањето на генот се случува постепено автоматски.
2. Намалување на бројот на гени. Ова е релативно ретко метод на регулирање. Но, тука можете да дадете примери. Еден од најпознатите е црвените крвни зрнца. Кога зрее, јадрото се распаѓа и носачот го губи својот геном. Слични во текот на созревањето поминуваат и лимфоцитите, а исто така и плазма клетките на различни клонови кои ги синтетизираат секретираните форми на имуноглобулини.

Преуредување на ген

Важно е способноста да се движи и комбинира материјал, во кој ќе биде способен за транскрипција и репликација. Овој процес се нарекува генетска рекомбинација. Со какви механизми е можно? Да го разгледаме одговорот на ова прашање со примерот на антитела. Тие се создадени од Б-лимфоцити кои припаѓаат на одреден клон. И во случај на влегување во телото на антиген, на кој има антитело со комплементарен активен центар, нивното приклучување ќе се одвива со последователна клеточна пролиферација. Зошто човечкото тело има способност да создаде толку различни протеини? Оваа можност е обезбедена со рекомбинација и соматски мутации. Но, ова може да биде последица на вештачки промени во структурата на ДНК.

Промена во РНК

Изразувањето на гените е процес во кој значајна улога игра рибонуклеинската киселина. Ако ја разгледаме mRNA, треба да се забележи дека по транскрипцијата, примарната структура може да се промени. Низата нуклеотиди во гените е иста. Но, во различни ткива на мРНК може да се појават замени, вметнувања или едноставно двојки. Како пример од природата може да се цитира апопротеин Б, произведен во клетките на тенкото црево и црниот дроб. Која е разликата во уредувањето? Верзијата создадена од цревата има 2152 амино киселини. Каде што варијантата на црниот дроб може да се пофали со 4563 остатоци! И покрај оваа разлика, имаме апопротеин Б.

Стабилноста на mRNA

Ние речиси го достигнавме местото каде што можевме да се справиме со протеини и полипептиди. Но, ајде да го разгледаме ова пред тоа, како стабилноста на мРНК може да се реши. За ова, првично, мора да го напушти јадрото и да излезе од цитоплазмата. Ова се должи на постоечките пори. Голем број mRNAs ќе бидат расцепкани од нуклеаза. Оние кои ја избегнуваат оваа судбина, организираат комплекси со протеини. Животот на еукариотската мРНК варира во широк опсег (до неколку дена). Ако mRNA е стабилизирана, тогаш со фиксна стапка ќе биде можно да се забележи дека количината на новоформираниот протеински производ се зголемува. Нивото на генска експресија нема да се промени, но, уште поважно, телото ќе дејствува поефикасно. Со помош на методите на молекуларна биологија, крајниот производ може да биде кодиран, што ќе има значителен животен век. Така, на пример, можно е да се создаде β-глобин, кој функционира околу десет часа (за него тоа е многу).

Брзина на процесот

Тоа воопшто се смета за систем на генска експресија. Сега останува само да се дополни постоечкото знаење со информации за тоа колку брзо се случуваат процесите, како и колку долго протеините живеат. Ајде да кажеме дека ќе го контролираме изразувањето на гените. Треба да се напомене дека ефектот врз брзината не се смета за главен начин за регулирање на различноста и квантитетот на протеинскиот производ. Иако неговата промена за постигнување на оваа цел се уште се користи. Еден пример е синтезата на протеински производ во ретикулоцитите. Хемопоетските клетки на ниво на диференцијација се ослободени од јадрото (а со тоа и ДНК). Нивоата на регулација на генската експресија обично се засноваат на способноста на некое соединение активно да влијае на процесите кои се изведуваат.

Времетраење на постоење

Кога протеинот се синтетизира, времето во кое ќе живее зависи од протеазите. Овде не можете точно да го именувате времето, бидејќи опсегот во овој случај е од неколку часа до неколку години. Стапката на дефект на протеините варира многу, во зависност од тоа во која клетка е. Ензимите кои можат да ги катализираат процесите имаат тенденција да бидат брзо "користени". Поради ова, тие се создадени и од телото во големи количини. Исто така, физиолошката состојба на организмот може да влијае на животот на протеинот. Исто така, ако е создаден дефектен производ, тој ќе биде брзо елиминиран од заштитниот систем. Така, со сигурност можеме да кажеме дека единственото нешто што можеме да го оцениме е стандардниот живот добиен во лабораторијата.

Заклучок

Оваа насока е многу ветувачка. На пример, изразот на странски гени може да помогне во лекувањето на наследни болести, како и да ги елиминираат негативните мутации. И покрај достапноста на широко познавање на оваа тема, со сигурност можеме да кажеме дека човештвото е на самиот почеток на патот. Генетскиот инженеринг неодамна научи да ги изолира потребните нуклеотидни места. Пред 20 години, еден од најголемите настани во оваа наука се случи - Доли овците е создаден. Сега спроведуваме истражувања со човечки ембриони. Со сигурност можеме да кажеме дека веќе сме на прагот на иднината, каде што нема болести и физиолошки страдања. Но, пред да стигнеме таму, ќе биде неопходно да се работи многу добро за просперитет.