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Definición de operón lactosa
Un grupo de genes implicados en la descomposición de la lactosa está regulado negativamente por represores y operadores del sistema de la lactosa, mientras que también
control simultáneo sincrónico. En 1961, F. Jacob y J. Mon-OD (J. Mon-OD) siguieron los pasos.
Sistemática y propuesta de la famosa teoría del operón. El operón del sistema de lactosa de Escherichia coli: los genes estructurales de la galactosidasa, galactosidasa y galactosiltransferasa son LacZ(z), Lac Y(y) y la respectivamente.
c La secuencia de A(a) está dispuesta en el cromosoma, adyacente a Z, y existe el operador Lac en el lado opuesto a Y.
O(o) está precedido por el gen promotor Lac P(p), a partir del cual se forma el operón (operón lactosa).
Lac I(i) es un gen regulador que determina la estructura del sistema represor del lactato, situado en la p.
1. Estructura y función
Los genes estructurales relacionados con las funciones bacterianas suelen estar unidos entre sí para formar grupos de genes. Codifican las mismas vías metabólicas.
Diferentes enzimas en la vía. Un grupo de genes está sujeto a la misma regulación, abierta y cerrada. Es decir, forman una unidad reguladora en la que también se incluyen otros genes con funciones relacionadas, como la edición.
El código penetra en el gen de la enzima. Aunque sus productos no participan directamente en el metabolismo catalítico, puede transportar sustratos de moléculas pequeñas a partículas finas.
En la celda.
LacZ, Y y A, tres genes relacionados con el catabolismo de la lactosa, son típicos de los grupos de genes anteriores.
Este producto puede catalizar la descomposición de la lactosa para producir glucosa y galactosa. Tienen elementos regulatorios que actúan en cis y trans.
Genes funcionalmente regulados. Las funciones de los tres mapas de genes estructurales son:
LacZ codifica la galactosidasa, que está compuesta por un tetrámero de 500 kd y puede escindir el grupo galactosilo de la lactosa.
Enlaces glicosídicos y producen galactosa y glucosa.
LacY codifica la galactosidasa, que es una proteína unida a la membrana con un peso molecular de 30 kDd.
Forma un sistema de transporte para transportar la galactosidasa al interior de las células.
LacA codifica la galactósido acetiltransferasa, su función es únicamente transferir el grupo acetilo del acetil-CoA al -
galactósido.
La mutación LacZ o la mutación lacY pueden producir fenotipo lac
Células incapaces de utilizar la lactosa. La galactosidasa en el mutante lacZ está inactiva, lo que impide directamente el metabolismo de la lactosa.
Los mutantes LacY son incapaces de absorber la lactosa de la membrana.
Este completo sistema regulador incluye genes estructurales y elementos que controlan la expresión de estos genes, formando un * * *
Con una unidad reguladora, esta unidad reguladora se llama operón (oprón ). La actividad del operón está controlada por genes reguladores.
Los productos de genes controlados y regulados pueden interactuar con elementos de control que actúan en cis en los operones.
La transcripción de los genes lacZ, Y y A está controlada por una proteína represora sintetizada bajo las instrucciones del gen lacI. LacI suele estar adyacente a genes estructurales, pero tiene su propio promotor y terminador, convirtiéndose en una unidad de transcripción independiente. Debido a que el producto LacI es una proteína soluble, no necesariamente se encuentra cerca del gen estructural. Puede distribuirse entre todos
o unirse a sitios de ADN dispersos (este es un regulador de acción trans típico).
Los genes estructurales y los genes reguladores pueden mutarse para distinguirlos por efecto, Los genes estructurales están mutados y refinados.
Las proteínas sintetizadas por estos genes se pierden en la célula. Sin embargo, las mutaciones en los genes reguladores afectan a todos los nodos que controlan.
Expresión génica constitutiva. Los resultados de las mutaciones de las proteínas reguladoras pueden revelar el tipo de regulación.
El grupo de genes Lac está regulado negativamente.
Su transcripción puede estar regulada por proteínas reguladoras.
Cerrar. Si las proteínas reguladoras se inactivan mediante mutaciones, esto da como resultado la formación y expresión de genomas estructurales. Se explica el papel de las proteínas reguladoras.
Inhibe la expresión de genes estructurales, por lo que estas proteínas se denominan proteínas "represoras".
La proteína represora del operón lactosa es un tetrámero compuesto por cuatro subunidades (38kDa). Células de tipo salvaje
Hay aproximadamente 10 tetrámeros. Los genes reguladores se transcriben en ARNm monocistrónico cuya relación con el operón es igual a r.
La proporción entre NA polimerasa y promotor es similar.
El producto de lacI se llama represor lac y su función es interactuar con lacZ, Y y un grupo de genes 5.
El gen operador (Olac) se sitúa entre el promotor (Plac) y el gen estructural (lac2yA). Partido de la Resistencia
Cuando un inhibidor se une al operador, bloquea el inicio de la transcripción en el promotor. Punto de inicio de la transcripción de Olac a partir de ARNm
Se extiende desde -5 aguas arriba hasta la unidad de transcripción 21. de modo que se superponga al final del promotor. Identificación del punto de vista reciente
Debido a que el represor afecta a la ARN polimerasa, el represor se une a la ARN polimerasa desde la posición relativa del operador y el promotor.
El ADN impide que la ARN polimerasa transcriba genes estructurales. Pero hay que prestar atención a la manipulación de algunos otros operadores.
La localización del gen es diferente a la del operón lactosa, por lo que la proteína represora puede manipular el operón de múltiples formas.
Encuadernación de transcripción de bloques.
2. La actividad de la proteína represora está controlada por inducción de moléculas pequeñas.
Las bacterias deben responder rápidamente a los cambios de su entorno. Los suministros de nutrientes pueden cambiar con el tiempo y con el tiempo.
A menudo. Para sobrevivir es necesaria la capacidad de transformar diferentes sustratos metabólicos. Los eucariotas unicelulares también nacieron
viviendo en un entorno en constante cambio; y los organismos multicelulares más complejos tienen un conjunto constante de vías metabólicas
para responder al entorno externo.
Sea flexible y económico en lo que respecta a las bacterias, porque las bacterias consumen mucho dinero cuando se encuentran en un entorno adecuado.
La nutrición tampoco es buena para ti. En ausencia de sustrato, no es necesario sintetizar enzimas relacionadas en grandes cantidades, por lo que las bacterias producen
nace un mecanismo regulador, es decir, cuando falta sustrato, bloquea la síntesis de enzimas. camino, pero al mismo tiempo está listo de nuevo.
Estas enzimas se sintetizan tan pronto como está presente un sustrato.
La presencia de sustratos especiales que conducen a la síntesis de enzimas se llama inducción. Este tipo de control del tono está muy extendido en bacterias y también en eucariotas inferiores (como zimógenos). El operando lactosa en E. coli proporciona un ejemplo clásico de este mecanismo regulador.
Cuando E. coli se cultiva sin galactosidasa, no requiere galactosidasa, por lo que las células
El contenido medio es muy bajo, aproximadamente no más de 5 moléculas, se sintetiza muy rápidamente en bacterias cuando se agrega sustrato.
La enzima tarda sólo 2-3 minutos en producirse y crece rápidamente hasta 5.000 moléculas por célula. Por ejemplo, la concentración de enzimas alcanzará del 5 al 10% de la proteína celular total. Si el sustrato se elimina del medio de cultivo, la síntesis de enzimas se producirá rápidamente.
Detente rápidamente y regresa a tu posición original.
Si no hay lactosa ni glucosa en el medio original, entonces las células sólo pueden sintetizar -
galactosidasa y permeasa a niveles basales muy bajos. Después de agregar Lac, las células lac de Ecoli sintetizaron rápidamente las dos enzimas anteriores en grandes cantidades. Entrar
Realizar un experimento de hibridación en un solo paso con ARNm marcado con 32P (el ADN obtenido de lac es diferente del ADN después de agregar lactosa)
Los resultados muestran que agregar lactosa puede estimular la expresión del gen lac.
Síntesis. Lac mRNA es extremadamente inestable, con una vida media de sólo 3 minutos y se recupera rápidamente después de la inducción.
Cuando se elimina el inductor, la transcripción se detiene inmediatamente, todo el ARNm de lac se degrada en un corto período de tiempo y el contenido de la célula
vuelve a los niveles básicos.
-La síntesis de galactosidasa y permeasa se induce simultáneamente con lac mRNA, pero cuando se elimina el inductor, se induce simultáneamente.
La galactosidasa y la permeasa en las células son más estables que el ARNm lac, por lo que la actividad enzimática dura más.
Mantener ocasionalmente los niveles de inducción. Este modo de regulación que responde rápidamente a los cambios en el suministro de nutrientes no sólo proporciona una mayor capacidad para metabolizar nuevos sustratos, sino que también sirve para detener la síntesis interna de ciertos componentes que realmente se agregan al medio de cultivo. .
Por ejemplo, la síntesis de Trp en E. coli se realiza mediante la acción de la Trp sintasa. Si lo agrega al medio de cultivo en el que crecen las bacterias
Trp, la producción de Trp sintasa se detiene inmediatamente. Este efecto se llama efecto inhibidor.
Evita que las bacterias sinteticen sustancias en exceso.
En las bacterias existen fenómenos tanto de inducción como de represión. La inducción es la regulación por parte de las bacterias de su suministro de sustratos catabólicos para el crecimiento.
Habilidad. La represión es la capacidad de las bacterias para regular sus anabolitos. Ya sea la regulación de sustratos de moléculas pequeñas bajo la acción de enzimas o la generación de actividad enzimática, su iniciación es independiente y los sustratos de moléculas pequeñas se denominan inductores.
Las sustancias que impiden que la enzima se sintetice por sí misma se denominan correpresores.
La inducción y la represión enzimática son altamente específicas y solo pueden funcionar sustratos/productos o moléculas estrechamente relacionadas, pero
la actividad de las moléculas pequeñas no depende de la interacción con el efecto enzimático objetivo. Algunos inductores están en fase con la galactosidasa nativa.
Me gusta, pero no puede ser descompuesto por enzimas, como el isopropil-d-tiogalactopiranósido (I)
PTG). Su enlace galactosídico se reemplaza por azufre por oxígeno, se pierde actividad hidrolítica. , pero el tiogalactopiranósido es homólogo.
Los compuestos oxo tienen la misma afinidad que el sitio de la enzima. IPTG no es reconocido por la -galactosidasa, pero es lac.
Los grupos de genes son inductores muy eficaces.
Las moléculas que pueden inducir la síntesis de enzimas sin descomponerse se denominan inductores libres.
Aunque la lactosa puede inducir la síntesis de enzimas, posteriormente se descompondrá, provocando muchos problemas cinéticos complejos, por lo que las personas
a menudo se utilizan inductores de confort para realizar diversos experimentos. Su existencia ilustra una cuestión importante, que es este sistema de control.
Debe tener una determinada composición que sea diferente a la enzima objetivo y pueda reconocer el sustrato apropiado; su capacidad para reconocer sustratos relacionados también es diferente a la de la enzima.
Este componente que responde al inductor es una proteína represora, codificada por lacI, y su función es controlar lacI.
El motivo estructural YA se transcribe en respuesta al entorno. Tres genes estructurales se transcriben en un ARNm policistrónico.
El estado activo de la proteína represora determina si el promotor está activado o desactivado. En ausencia de un inductor, estos genes no podrán transcribirse porque la proteína represora se une al operador en su estado activo. Cuando el inductor está presente, el represor reacciona con él.
¿Vincular, inactivar, abandonar el operador e iniciar la transcripción desde el promotor, a partir de lacZ 5? Fin,
3 termina en lacA? Finalizar.
¿Cómo controlan los inductores la actividad de los represores? Los represores tienen alta afinidad por el operador y no están presentes.
En ausencia de un inductor, el represor siempre se une al gen operador, haciendo que los genes estructurales adyacentes no puedan transcribirse. Pero cuando se induce
Cuando el vector está presente, se une al represor para formar un complejo represor que ya no se une al gen operador.
La figura de la derecha muestra la estructura y el diagrama de regulación negativa del operón Lac:
(a) Diagrama estructural del manipulador Lac
(b) Cuando no hay ningún inductor presente, el represor se une al operador, por lo que el gen estructural no puede hacerlo.
Transcripción normal
(c) El inductor (lactosa o IPTG) está presente y cuando se une al represor, el represor desciende de la cabeza del gen operador.
Durante muchos años, las ARN polimerasas generalmente han podido transcribir ARNm policistrónico a través de genes promotores y operadores.
Consigue tres tipos de ciruelas
Una característica importante del control del operón es la dualidad del represor: puede impedir la transcripción y reconocer cebos de moléculas pequeñas.
Guía turístico. El represor tiene dos sitios de unión: uno para el inductor y otro para el operador. Cuando...
Cuando el inductor se une al sitio correspondiente, cambia la conformación de la proteína represora e interfiere con la actividad del otro sitio. Este tipo de regulación se llama regulación alostérica. (Control alostérico)
Corregulación inducida: todo un grupo de genes se expresan juntos.
O cerrarlo todo junto. ¿El ARNm siempre comienza desde 5? La transcripción comienza, por lo que la inducción siempre resulta en: galactosidasa, lac permeasa y lac acetiltransferasa en un orden determinado. La *interpretación de la transcripción homóloga del ARNm policistrónico.
Se discutió la razón por la cual los productos de los genes lacZ, Y y A siempre mantienen el mismo nivel equivalente en diferentes condiciones de inducción.
Departamento.
La inducción desencadena un "interruptor" en el grupo de genes expresados. Los inductores modifican sus efectos y otros factores influyen en ellos.
Se obtienen niveles absolutos de transcripción y traducción, pero la relación entre los tres genes ya está predeterminada por su estructura.
Debemos ser conscientes de las posibles propiedades de los manipuladores. El operón Lac contiene lacZ, que codifica el metabolismo del azúcar.
-Galactosidasa; Shellac contiene una enzima permeabilizante encargada de transportar los sustratos al interior de las células. Pero en el estado no inducido del operón, el gen aún no se ha expresado, por lo que no hay permeasa. Entonces, ¿cómo comienza el inductor a ingresar a la célula?
¿Y luego qué?
De hecho, en las células la permeasa siempre está presente en una cantidad mínima, suficiente para suministrar el sustrato para empezar a entrar. La operación
tiene un nivel basal de expresión y mantiene esta expresión incluso en ausencia de inductor.
Nivel (0,65438 nivel de inducción de 0), parte del inductor ingresa a la célula a través de otros sistemas de absorción.
Tres. Identificación de genes operadores y reguladores
Los operones de tipo salvaje se expresan de forma regulada y las mutaciones en el sistema regulador pueden detener la expresión.
O expresado sin inductor. La primera se denomina mutación no inducible; la segunda no tiene capacidad de responder a la regulación y se expresa independientemente de la presencia o ausencia de inductores, por lo que se denomina mutación constitutiva).
Componentes. Del sistema regulador de operones que actúan sobre la expresión de genes estructurales se han identificado mediante mutagénesis secuencias externas a la región codificante. Estos componentes se dividen en dos categorías: promotores y operadores como proteínas reguladoras (RANpolimerasa, represora) y secuencias objetivo identificadas mediante mutagénesis de acción cis. Eliminación de sitios por transacción.
La mutación se identificó en el gen que codifica una proteína represora.
El gen operador se identificó inicialmente mediante una mutación constitutiva, denominada "Oc", y su caracterización de distribución proporcionó la primera.
Evidencia de elementos cis, que son funcionales pero no se codifican a sí mismos. Los genes estructurales adyacentes a la mutación OC se agrupan para su expresión plástica porque la mutación cambia el operador de modo que la proteína represora no puede unirse a él. Esta proteína represora
no puede impedir que la ARN polimerasa inicie la transcripción. Esto permite que el operón continúe transcribiéndose.
Los genes operones sólo controlan algunos genes lac adyacentes a ellos. Si se introduce un segundo operón Lac en una bacteria, un plásmido, tiene su propio gen operador único. Los genes manipulados no interfieren entre sí. Entonces, si un operador tiene un gen operador de tipo salvaje, en circunstancias normales, será suprimido.
Cuando el segundo operón tenga una mutación OC,
se seguirá expresando.
Estas características indican que el gen operador es un sitio típico de acción cis. Los genes operadores controlan sólo su proximidad.
Sin afectar a otros alelos del ADN presentes en la célula. Mutaciones como OC se llaman cis.
Escriba explícito (cis explícito). Las mutaciones en los sitios de acción cis no pueden unirse a proteínas relacionadas. Cuando dos sitios de acción cis están cerca uno del otro (como promotores y operadores), no podemos pasar la prueba de complementación
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Dónde. Cuando se producen mutaciones, sólo se pueden distinguir por su efecto sobre el fenotipo. Dominancia cis
Son las características de estos sitios de ADN las que controlan la secuencia de adyacencia. Si el sitio de control funciona como una parte policistrónica del ARNm. Exhibirá características favorables. En particular, no pueden controlar los lugares de control.
Separación de fases génicas. Desde una perspectiva genética, no importa si estos loci y genes están en el ADN o en el ARN.
Importante.
Los mutantes LacI también pueden provocar una transcripción continua. Tanto las mutaciones puntuales como las eliminaciones pueden producir este resultado. Después...
Los pacientes pueden haber perdido regiones funcionales que se unen al ADN. Por tanto, no tiene nada que ver con la presencia o ausencia de inductores. Este fenómeno es un símbolo.
Combinado con sistema de control negativo. El gen Lac codifica una proteína represora que desactiva la transcripción de lacZYA. Reteniendo el óvulo
Cuando la clara pierde la capacidad de manipular la combinación de genes, se trata de una mutación constitutiva. La transcripción puede iniciarse libremente en el promotor. La misma mutación LacI da como resultado la expresión constitutiva de lacZYA debido a la inactivación de la proteína represora.
Puede ayudar a las personas a determinar la relación entre lacI- y lacI cuando ambos están presentes en la misma célula.
Los científicos llegaron a la conclusión correcta. Esto sólo puede lograrse mediante la construcción de diploides parciales. Es decir,
El operón replicado se ubica en el cromosoma principal de la célula, mientras que el otro se coloca en un plásmido con solo unos pocos genes.
Se puede copiar de forma independiente.
Si tanto lacI como lacI- están presentes en la célula, puede producirse una regulación normal. Cuando se eliminó el inductor, el gen estructural se cerró nuevamente. Esto sugiere que lacI puede producir un represor normal que puede bloquearse en trans en ausencia de un inductor.
Al suprimir el gen lacI ZYA, desde un punto de vista genético, la inducibilidad del tipo salvaje al mutante constitutivo es dominante.
Ésta es una señal importante de control negativo.
No todas las mutaciones no inducibles del operón pueden expresarse. Se pueden dividir en dos tipos de mutaciones constitutivas: (1) de iniciación.
Las submutaciones actúan en cis. Si esta mutación impide que la ARN polimerasa se una a Plac, no se puede leer.
Zongzi, porque no se puede transcribir. (2) la mutación lacI, si el represor pierde su capacidad de unirse al inductor, también resultará en y.
El primero es también el mismo fenómeno. Esta mutación se llama lacIs.
Esta transacción es dominante en el tipo salvaje. La proteína represora mantiene el reconocimiento y la resistencia al gen operador.
En este estado activo que bloquea la transcripción. El hecho de que se agregue o no el inductor no tiene ningún efecto sobre él. Esto se debe a la resistencia de la célula a las mutaciones.
El represor se une a todos los genes operadores lac y bloquea la transcripción, pero no puede eliminarse, por lo que existe el represor de tipo salvaje.
No tiene ningún efecto.
Las características de la mutación lacI se pueden explicar por la estructura de la proteína represora. Hay dos clases diferentes de proteínas represoras.
Sitio de unión tipo A. Estos sitios de unión sirven para controlar la expresión genética en respuesta al medio ambiente. Unión al ADN
Identifica genes operadores. Los sitios de unión inducibles se unen a inductores de moléculas pequeñas. Una vez que interactúa con el inductor, su conformación cambia y pierde la capacidad de unirse al ADN del operador.
La resistencia puede identificarse por la pérdida de cierta actividad debido a la mutación lacI.
Dos sitios de unión en la subunidad inhibidora. Las mutaciones en el sitio de unión al ADN son constitutivas (porque el represor no puede unirse al d.
NA para bloquear la transcripción). Las mutaciones en el sitio de unión del inductor no son inducibles (porque el inductor no se puede reducir). Menos represor y afinidad por el ADN.
Una característica importante de la función represora es la proteína multimérica. La asociación aleatoria de subunidades represoras en las células
se convierte en tetrámeros. Cuando están presentes diferentes alelos lacI, sus productos se combinan como subunidades para formar heterodímeros.
Sus características son diferentes a las del tetrámero homopolímero. Esta interacción entre subunidades tiene las propiedades de una proteína polimérica y se llama complementación entre alelos.
Se produce complementación negativa entre algunos mutantes de proteínas represoras. Como en la recombinación de los genes lacI-d y lacI. Esta mutación en lacI-d simplemente hace que la proteína represora se vuelva ineficaz.
Y genes manipuladores. Por tanto, al igual que el alelo lacI, provoca la expresión constitutiva del operón. Debido a que el represor producido por la mutación de tipo Rasch es inactivo y recesivo en relación con el gen de tipo salvaje, el símbolo "-d" indica un tipo de mutación de complementación negativa. explícito. Esta mutación se llama transdominante, también conocida como
Esta es la negación de la dominancia.
La razón de esta ventaja es que el alelo lacI-d produce una subunidad "mala" que no sólo no puede unirse a sí misma.
Al manipular el ADN del gen, también evita que las subunidades "buenas" y el ADN del tetrámero pasen a formar parte del tetrámero.
Combinación. Esto significa que el tetrámero represor es un todo, en lugar de una simple colección de monómeros individuales.
Esto es necesario para completar la supresión. Mezclar subunidades "buenas" con subunidades "malas" fuera del cuerpo también puede tener un efecto destructivo.
La mutación lacI-d se produce en el sitio de unión al ADN de la proteína represora, lo que explica cómo el tetrámero mixto puede
evitar la unión al gen operador. Reducir el número de sitios de unión reduce la afinidad entre el tetrámero y el operador.
El extremo izquierdo del gen lacI se encuentra exactamente en el sitio de unión al ADN N-terminal del producto proteico. Las mutaciones recesivas de LacI
ocurren en cualquier lugar fuera de este sitio web. Pero puede desempeñar un papel indirecto en la unión del ADN.
LacIs es una mutación no inducible que no responde a inductores. Esto puede deberse a la pérdida de la proteína represora.
El sitio de unión del eliminador se elimina o su efecto no puede transferirse al sitio de unión del ADN. Sitio de mutación LacIS
Está dispuesto regularmente en haces a lo largo del gen. Durante estos intervalos de tiempo, pueden ocurrir cambios en la cadena peptídica.
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