Lac operón odkrycie i funkcja

On LAC Operon Jest to grupa genów strukturalnych, która ma funkcję kodowania białek zaangażowanych w metabolizm laktozy. Są to geny, które są kolejno uporządkowane w genomie prawie wszystkich bakterii i były badane ze szczególnym wysiłkiem w bakterii „modelowej” Escherichia coli.

Lac Opon był taki, że model używany przez Jacoba i Monoda w 1961 r. W swoich pracach autorzy ci opisali, w jaki sposób ekspresja jednego lub więcej genów może „światło” lub „wyjść” w wyniku obecności cząsteczki (na przykład laktozy) w pożywce wzrostowej.

Ogólny program opeon. Tereseik. Praca pochodna obrazu G3Pro. Tłumaczenie hiszpańskie Alejandro Porto. [CC przez (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)]

Bakterie rosnące w bogatych pożywkach w związkach węglowych lub cukrach inne niż laktoza, takie jak glukoza i galaktoza, mają bardzo małe ilości białek niezbędnych do metabolizacji laktozy.

Następnie, przy braku laktozy operator jest „wyłączony”, zapobiegając transkrypcji segmentu genu odpowiadającego Lac Opeonowi. Gdy komórka „postrzega” obecność laktozy, opeone jest aktywowane i geny te są normalnie transkrybowane, co jest znane jako „zapłon” operatora.

Wszystkie geny operonu są przetłumaczone na jedną cząsteczkę Messenger RN.

[TOC]

Odkrycie

Teoria Jacoba i Monoda opracowana w kontekście, w którym bardzo niewiele wiadomo o strukturze DNA. I to zaledwie osiem lat przed Watson i Crick złożyli swoją propozycję struktury DNA i RNA, więc posłańcy ledwo się znali.

Może ci służyć: Mesénquima

Jacob i monod w latach 50. XX wieku wykazali już, że bakteryjny metabolizm laktozy był genetycznie regulowany przez dwa bardzo specyficzne warunki: obecność i brak laktozy.

Obaj naukowcy zaobserwowali, że białko o podobnych cechach do enzymu alosterycznego było w stanie wykryć obecność laktozy na środku, a po wykryciu cukru stymulowana jest transkrypcja dwóch enzymów: permase laktoza i inna galaktozydaza.

Obecnie wiadomo, że permease wykonuje funkcje w transporcie laktozy do komórki i że galaktozydaza jest niezbędna do „przerwania” lub „przecięcia” cząsteczki laktozy w glukozie i galaktozie, aby komórka mogła skorzystać z tego disacharydu w jej części składowe.

W pobliżu lat 60. XX wieku ustalono już, że permeasa i galaktozydaza laktoza zostały skodyfikowane przez dwie sąsiednie sekwencje genetyczne, region Z i region oraz odpowiednio.

Operón Lac jest częścią genomu bakterii Escherichia coli. Źródło: Niaid [CC przez 2.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/2.0)], przez Wikimedia Commons

Wreszcie w 1961 r. Jacob i Monod przedstawili model genetyczny złożony z pięciu elementów genetycznych:

- Promotor

- Operator i

- geny Z i do.

Wszystkie te segmenty przekładają się na jeden komunikator RNA i zawierają podstawowe części, aby wirtualnie zdefiniować dowolny operator bakteryjny w naturze.

Eksperymenty i analiza genetyczna

Jacob, Monod i jego współpracownicy przeprowadzili wiele eksperymentów z komórkami bakteryjnymi, które posiadały mutacje, które sprawiły, że szczepy niezdolne do metabolizowania laktozy. Takie szczepy zidentyfikowano z nazwą szczepu i odpowiednią mutacji, którą posiadali.

W ten sposób naukowcy byli w stanie ustalić, że mutacje w genach LACZ, które kodują β-galaktozydazę i koronkę, która koduje dla laktozy permase, wytwarzały bakterie typu LAC-, to znaczy bakterie niezdolne do metabolizowania laktozy.

Może ci służyć: wokół Donax

Od „mapowania genetycznego” przy użyciu enzymów restrykcyjnych, położenie genów w różnych szczepach zostało następnie określone, fakt, że pozwoliło na ustalenie, że trzy geny LACZ, Lacy i LACA są znalezione (w tej kolejności) w chromosomie bakteryjnym w a Grupa sąsiednich genów.

Istnienie innego białka, zwanego białkiem represyjnym, które niekoniecznie jest uważane za „część” operatora, zostało wyjaśnione przez mutacje genu zwanego LACI-. To koduje białko, które wiąże się z regionem „operatora” u operatora i unika transkrypcji genów β-galaktozydazy i laktozy permasowej.

Mówi się, że to białko nie jest częścią genów, które tworzą lac opeon, ponieważ faktycznie znajdują się „w górę” tych ostatnich i są transkrybowane w różnych posłańcach RNA.

Operon LAC Schemat operacji (Źródło: Barbarossa w holenderskiej Wikipedii [CC BY-SA (http: // CreativeCommons.Org/licencje/by-sa/3.0/)] przez Wikimedia Commons)

Szczepy bakteryjne, które mają mutację, wyraża „konstytutywnie” LACZ, LCY i LACQUE.

Wiele z tych obserwacji zostało potwierdzonych przez przeniesienie genów LACI+ i LACZ+ do komórki bakteryjnej, które nie wytwarzały białek kodowanych przez te geny w pożywce laktozowej.

Ponieważ „przekształcone” bakterie w ten sposób wytwarzały enzym β-galaktozydazy w obecności laktozy, eksperyment potwierdził, że gen LACI był ważny dla regulacji ekspresji lac opeon.

Funkcjonować

Lac Opon reguluje transkrypcję genów niezbędnych do asymilacji laktozy jako źródła węgla i energii. Jednak transkrypcja tych genów występuje tylko wtedy, gdy główne źródło energii odpowiada węglowodanom galaktozydu.

Może ci służyć: oddychanie tchawicy

W komórkach bakteryjnych istnieją mechanizmy regulujące ekspresję genów działających LAC, gdy są one w obecności glukozy lub innego „łatwego” cukru do metabolizacji.

Metabolizacja tych cukrów implikuje ich transport do wnętrza komórkowego i ich tylne pęknięcie lub przetwarzanie.

Laktoza jest wykorzystywana jako alternatywne źródło energii dla bakterii, pomagając im przetrwać nawet po wyczerpaniu innych źródeł energii, takich jak glukoza.

Model Lac Opeon był pierwszym systemem genetycznym tego typu, który został wyjaśniony i dlatego służył jako podstawa do opisania wielu innych operonów w genomie różnych rodzajów mikroorganizmów.

Z badaniem tego systemu znajomość funkcjonowania białek „represora”, które wiąże się z DNA. Poczyniono również postępy w zrozumieniu enzymów Alestherical i sposobu, w jaki działają one selektywnie przy rozpoznawaniu jednego lub drugiego podłoża.

Kolejnym ważnym postępem, który powstał z badania Lac Opeon, było ustanowienie kluczowej funkcji, jaką posłańcy ARNS w celu przetłumaczenia instrukcji znalezionych w DNA, a także jako krok przed syntezą białek.

Bibliografia

1. Griffiths, a. J., Wessler, s. R., Lewontin, r. C., Gelbart, w. M., Suzuki, zm. T., & Miller, j. H. (2005). Wprowadzenie do analizy genetycznej. Macmillan.
2. Hartwell, L., Goldberg, m. L., Fischer, J. DO., Hood, L. I., & Aquadro, c. F. (2008). Genetyka: z genów genomów (PP. 978-0073227382). Nowy Jork: McGraw-Hill.
3. Lewis, m. (2013). Allostery i operon lac. Journal of Molecular Biology, 425(13), 2309-2316.
4. Müller-Hill, ur., & Oehler, s. (1996). Operon LAC (PP. 66-67). Nowy Jork :: Walter de Gruyter.
5. Parker, J. (2001). LAC Operon.
6. Yildirim, n., & Kazanci, c. (2011). Deterministyczna i stochytyczna symulacja i analiza biochemicznych sieci reakcji: przykład przykładowy przykład. W metodach enzymologii (vol. 487, s. 371-395). Academic Press.