Geenuitdrukking - wat is dit? die definisie

Wat is die uitdrukking van die gene? Wat is die rol daarvan? Hoe werk die meganisme van geenuitdrukking? Wat is die vooruitsigte dit maak voordat ons? Hoe is die regulering van geenuitdrukking in eukariote en prokariote? Hier is 'n kort lys van vrae wat in hierdie artikel aangespreek word.

algemene inligting

Geenuitdrukking - is die proses naam oordrag van genetiese inligting van DNA via RNA na proteïen en polipeptiede. Kom ons maak 'n klein afwyking begrip. Wat is gene? Dit lineêre DNA polimere wat verbind is deur 'n lang ketting. Gebruik van die proteïen te vorm hulle chromatien chromosome. As ons praat oor 'n persoon, dan het ons ses en veertig. Hulle is geleë ongeveer 50 000-10 000 gene en 3100000000 basispare. Hoe word hier gelei? Die lengte van die afdelings aan waarin die werk gedoen word, word aangedui in die duisende en miljoene nukleotiede. Een chromosoom bevat ongeveer 2000-5000 gene. In 'n ietwat verskillende terme - oor 130,000,000 basispare. Maar dit is net 'n baie rowwe skatting, wat min of meer waar vir groot reekse. As jy werk oor kort afstande, sal die verhouding geskend. Ook op hierdie vloer die liggaam, waarop die werk materiaal uitgevoer kan beïnvloed.

oor gene

Hulle het die mees gevarieerde lengte. Hier, byvoorbeeld, globien - is 1500 nukleotiede. A distrofien - vir soveel as 2 miljoen! Hul cis regulerende elemente kan verwyder word uit die gene vir 'n aansienlike afstand. So, in globien hulle op 'n afstand van 50 en 30 nukleotiede in tysyach 5'- en 3'-rigting, onderskeidelik. Die teenwoordigheid van so 'n organisasie bemoeilik aansienlik ons definisie van die grense tussen hulle. Ook, die gene bevat 'n beduidende bedrag van vysokopovtoryayuschihsya orden funksionele verantwoordelikhede wat ons nog nie verstaan het.

Om hul struktuur te verstaan 'n mens kan dink dat 46 chromosome is afsonderlike volumes, waarin inligting word gestoor. Hulle is gegroepeer in 23 pare. Een van die twee elemente is geërf van 'n ouer. "Teks," wat is in 'volumes "herhaaldelik" herlees "duisende geslagte, wat in 'n baie foute en veranderinge (ook bekend as mutasies) bring. En hulle is almal geërf word deur die nageslag. Nou is daar genoeg teoretiese inligting te begin om te gaan met die feit dat 'n uitdrukking van gene manifesteer. Hierdie feit is die hooftema van hierdie artikel.

Die teorie van operon

Dit is gebaseer op genetiese studies, β-galaktosidase induksie, wat deelgeneem het aan die hidrolitiese splyting van laktose. Dit is geformuleer deur Jacques Monod en Fransua Zhakobom. Hierdie teorie verduidelik die meganisme vir die beheer van die sintese van proteïene in prokariote. Speel ook 'n belangrike rol en transkripsie. Die teorie is dat die gene is proteïene wat funksioneel nou verwant is aan metaboliese prosesse, word dikwels saam gegroepeer. Hulle skep strukturele eenhede genaamd operons. Die belangrikheid daarvan is dat al die gene wat deel is van dit, uitgedruk in harmonie. Met ander woorde, kan hulle getranskribeer, of nie een van hulle kan wees "lees". In sulke gevalle, die operon is aktief of passief. geenuitdrukking vlak kan verander word slegs indien daar is 'n versameling van individuele elemente.

Induksie van proteïensintese

Kom ons dink dat ons 'n sel wat in sy groei as 'n bron van koolstof gebruik glukose. As dit is verander vir die disakkaried laktose, in 'n paar minute wat jy veilig kan wees dat dit aangepas is om die toestande wat verander het. Dat daar 'n verduideliking: die sel kan beide bronne van groei bedryf, maar een van hulle is meer geskik. Daar is dus 'n "gesig" om 'n mengsel fabricable. Maar as dit verloor word en vervang word met die verskyn laktose, die verantwoordelike RNA-polimerase geaktiveer en begin om sy invloed uit te oefen op die produksie van die gewenste proteïen. Dit is meer 'n teorie nie, maar nou kom ons praat oor hoe die werklike geenuitdrukking plaasvind. Dit is baie opwindend.

Die organisasie van chromatien

Materiaal van hierdie paragraaf is 'n model van gedifferensieerde selle van 'n meersellige organisme. Die kerne chromatien gestapel sodat net 'n klein transkripsie van die genoom is beskikbaar (ongeveer 1%). Maar ten spyte van hierdie, danksy diversiteit en kompleksiteit van die prosesse wat plaasvind in hulle kan ons hulle beïnvloed sel. Op die oomblik is, vir die persoon dit beskikbaar is om so 'n impak op die organisasie van chromatien:

1. Die verandering van die aantal strukturele gene.
2. Doeltreffend op skrif te stel die verskillende dele van die kode.
3. Herbou van die gene in die chromosome.
4. Maak veranderinge en gesintetiseer polipeptiedkettings.

Dit is egter doeltreffende uitdrukking van die teiken gene bereik deur 'n streng nakoming van tegnologie. Maak nie saak wat werk gedoen word, selfs al is die eksperiment gaan op 'n bietjie virus. Die belangrikste ding - is om te hou by die deur die ingryping getrek plan.

Die verandering van die aantal gene

Hoe kan dit toegepas word? Kom ons dink dat ons is geïnteresseerd in die effek op geenuitdrukking. As 'n prototipe ons het materiaal eukariote. Hy het 'n hoë plastisiteit, ons kan dus die volgende veranderinge:

1. Om die aantal gene verhoog. Dit word gebruik in gevalle waar dit nodig is dat die liggaam die sintese van 'n spesifieke produk toegeneem het. In so 'n toestand is versterk baie nuttige elemente van die menslike genoom (bv rRNA, tRNA, histone, en so aan). Sulke webwerwe kan tandem binne die chromosome het, en selfs verder gaan as hulle in die bedrag van 100.000-1.000.000 basispare. Kom ons kyk na 'n praktiese toepassing. Belang vir ons is die metallothionein gene. Sy proteïen produk kan swaar metale bind soos sink, kadmium, kwik en koper en, onderskeidelik, om die liggaam te beskerm teen hulle vergiftig. Sy aktivering kan nuttig wees om mense wat in onveilige toestande te werk. Indien 'n persoon daar is 'n verhoogde konsentrasie van swaar metale voorheen genoem, die gene aktivering plaasvind stadig outomaties.
2. Verminder die aantal gene. Dit is selde gebruik metode van regulasie. Maar ook hier is daar voorbeelde. Een van die mees bekende - dit is die rooibloedselle. Wanneer hulle volwasse, die kern in duie stort en die draer verloor sy genoom. So 'n proses van veroudering en getoets limfosiete en plasmaselle, verskeie klone wat gesintetiseer afgeskei vorme van immunoglobuliene.

gene herrangskikking

Ook belangrik is die moontlikheid van die beweging en die kombinasie van die materiaal waarmee dit in staat transkripsie en replikasie is. Hierdie proses staan bekend genetiese rekombinasie. Deur watter meganismes is dit moontlik? Kom ons kyk na die antwoord op hierdie vraag op die teenliggaam voorbeeld. Hulle is geskep deur B-limfosiete, wat behoort aan 'n soort van 'n spesifieke kloon. En in die geval van kontak met die liggaam van die antigeen aan wat die teenliggaam is aanvullend met die aktiewe setel van beslaglegging gebeur met die daaropvolgende verspreiding van selle. Hoekom is dit dat die menslike liggaam het die vermoë om 'n verskeidenheid van proteïene te skep? Dit word moontlik gemaak deur rekombinasie en somatiese mutasies. Maar dit kan 'n gevolg van mensgemaakte veranderinge in die DNA struktuur wees.

verandering RNA

Geenuitdrukking - is die proses waardeur speel 'n belangrike rol ribonukleïensuur. As ons kyk na die mRNA is nodig om daarop te let dat daar na die transkripsie primêre struktuur kan wissel. Die volgorde van nukleotiede in die gene van dieselfde. Maar in verskillende weefsels mRNA kan substitusies, invoegings verskyn, of bloot verlies sal paartjies voorkom. As 'n voorbeeld van die natuur kan apoprotein B, gegenereer in die selle van die dunderm en lewer lei. Wat is die wysiging van 'n verskil? Die weergawe wat deur die dunderm, het 2152 aminosure. Terwyl die inhoud lewer weergawe spog 4563's! En ten spyte van hierdie verskille, ons het presies apoprotein B.

Veranderinge in mRNA stabiliteit

Ons het byna tot die gevolgtrekking gekom dat dit moontlik was om te doen in proteïene en polipeptiede. Maar laat ons eerlik wees nog kyk na hoe kan vasgestel word mRNA stabiliteit. Om dit te doen, het aanvanklik moet dit die kern te verlaat en kom uit die sitoplasma. Dit word gedoen deur middel van die bestaande porieë. 'N Groot aantal van mRNA gekloof deur nucleases. Diegene wat hierdie lot te ontsnap, te organiseer komplekse met proteïene. Leeftyd van eukariotiese mRNA wissel oor 'n wye verskeidenheid (tot 'n paar dae). As stabiliseer mRNA, dan teen 'n vaste koers kan waargeneem word dat die toename in die getal van nuutgestigte proteïen produk. geenuitdrukking vlak in hierdie geval nie verander nie, maar meer belangrik, sal die liggaam te werk met groter doeltreffendheid. Die gebruik van molekulêre biologiese tegnieke, kan die finale produk word gekodeer, wat 'n beduidende leeftyd sal hê. So, byvoorbeeld, moontlik om 'n β-globien funksioneer sowat tien uur te skep (dit is baie vir dit).

proses spoed

Wat beskou word as in die algemeen geenuitdrukking stelsel. Nou bly dit net om die beskikbare inligting, die kennis van hoe vinnig die prosesse, sowel as langlewende proteïene te vul. Kom ons sê dat beheer van geenuitdrukking sal hou. Dit sal opgemerk word dat die uitwerking op koers nie beskou word as die primêre metode van regulasie diversiteit en hoeveelheid proteïen produk. Hoewel sy verandering ten einde hierdie doel te bereik is nog steeds gebruik. As 'n voorbeeld van die sintese van 'n proteïen produk in reticulocyten. Hematopoietische seldifferensiasie op die vlak ontneem van kern (en dus ook die DNA). Die vlakke van geenuitdrukking regulering in die algemeen gebou, afhangende van 'n soort van verbinding moontlikhede om aktief te beïnvloed die voortdurende proses.

Die duur van

Wanneer 'n proteïen gesintetiseer, die tyd waartydens hy sal lewe hang af van die protease. Daar kan nie presies as moontlik genoem word, want in hierdie geval wissel van 'n paar uur tot 'n paar jaar. proteolise spoed wissel wyd, afhangende van watter sel dit is. Ensieme wat prosesse kan stimuleer is geneig om vinnig te "gebruik." As gevolg hiervan, is hulle ook geskep deur die liggaam in groot hoeveelhede. Ook op die proteïen leeftyd kan die fisiologiese toestand van die liggaam beïnvloed. Ook, as die gebrekkige produk is geskep, dit sal vinnig uitgeskakel die beskermende stelsel. Dus, kan ons met vertroue sê dat die enigste ding wat ons kan vertel - dit is die standaard leeftyd verkry in die laboratorium.

gevolgtrekking

Hierdie gebied is baie belowend. Byvoorbeeld, kan die uitdrukking van buitelandse gene help om oorerflike siektes te genees, en elimineer negatiewe mutasie. Ten spyte van die teenwoordigheid van 'n uitgebreide kennis oor die onderwerp, kan ons met vertroue sê dat die mensdom is nog net aan die begin. Genetiese ingenieurswese eers onlangs geleer om die nodige dele van nukleotiede ken. 20 jaar gelede was daar een van die grootste gebeurtenisse van hierdie wetenskap - is geskep Dolly die skaap. Nou, is navorsing gedoen oor die menslike embrio's. Ons kan met vertroue sê dat ons op die drumpel van die toekoms, waar daar geen siektes en fisiologiese nood. Maar voordat ons onsself daar te vind, moet jy baie goed wees om te werk vir die voordeel van voorspoed.