Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гуляев Г.В. -> "Генетика " -> 68

Генетика - Гуляев Г.В.

Гуляев Г.В. Генетика — М.: Колос, 1984. — 351 c.
Скачать (прямая ссылка): genetika1984.pdf
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 162 >> Следующая

Но синтез фермента может не только приспособительно инду-дироваться, но и подавляться, репрессироваться. Подавление синтеза фермента происходит тогда, когда концентрация какого-либо вырабатываемого клеткой вещества превысит определенный уровень. Часто таким репрессором служит какая-либо аминокислота высокой концентрации, токсичная для клетки. Такая аминокисло-та-репрессор выключит синтез именно тех ферментов, которые ее синтезируют. Например, бактерии Escherichia coli при избытке в среде триптофана перестают образовывать триптофансинтетазу — .фермент, синтезирующий эту аминокислоту.
Следовательно, синтез ферментов в клетке регулируется механизмами индукции и репрессии. Логично было предположить, что индукция и репрессия синтеза белков, как и любые другие процессы клеточного метаболизма, находятся под контролем генов. Это .подтверждалось данными изучения у бактерий некоторых биохимических мутаций. Были обнаружены мутации, нарушающие механизм индукции или репрессии. Например, может произойти мутация, в результате которой клетка начинает непрерывно синтезировать фермент независимо от присутствия или отсутствия индуктора. Были обнаружены мутантные штаммы кишечной палочки, которые синтезировали фермент галактозидазу как в присутствии, так и в отсутствие его индуктора — молочного сахара лактозы. Аналогично этому мутация может вывести синтез фермента из-под контроля репрессора. При этом клетка будет продолжать производить фермент и тогда, когда в нем нет надобности и продукт деятельности этого фермента имеется в избытке. Особенность на-
Ивакти§ный/~^\ J рспрессор \ )
При соединении с В репрессор активируется
\Последо6ательность реакций метаболизма J
Рис. 63. Принципиальная схема механизма генетического контроля синтеза ферментов у бактерий (по Жакобу и Моно).
званны-х мутаций состоит в том, что они затрагивают не самый процесс синтеза ферментов, а лишь его регуляцию. Исходя из этих фактов, в результате точных генетических и биохимических экспериментов французские микробиологи и генетики Ф. Жакоб к Ж. Моно создали в 1961 г. стройную общую теорию регуляции белкового синтеза. Разберем основные положения этой теории и основанную на ней принципиальную схему механизма генетического контроля синтеза ферментов у бактерий (рис. 63).
Все гены находятся в большой самовоспроизводящейся молекуле ДНК- Каждый из них представляет собой небольшой участок такой молекулы. Но по своим функциям гены неодинаковы. Одни из них несут информацию о последовательности аминокислот в. белковой молекуле, т. е. определяют ее структуру, другие регулируют активность первых и контролируют тем самым процесс поступления информации от ДНК к «-РНК. Первая группа генов, получила название структурных, вторая — регуляторных. Структурные гены, контролирующие синтез ферментов в какой-то одной цепи реакций, расположены обычно рядом друг с другом. Они составляют единый блок, называемый опероном, и осуществляют последовательные этапы синтеза одного фермента, работая согласованно, как один элемент. Согласно модели строения хромосом,, предложенной Ф. Криком, структурная (информативная) зона опе-рона, несущая информацию для синтеза белков, расположена в--междисковой части хромосомы, регуляторная же (акцепторная) его часть входит в состав дисков.
Гены в опероне или все активны, или все бездействуют. Гены одного оперона осуществляют все следующие одна за другой реакции синтеза конечного продукта. Поэтому синтезируются или
все ферменты в цепи реакции, или не синтезируется ни один из них. Вся группа генов одного оперона включается в процесс синтеза и выключается из него одновременно. Включение и выключение структурных генов составляет сущность всего процесса регуляции. Функции включения и выключения выполняет особый участок молекулы ДНК — ген-оператор, расположенный в самом начале оперона. Ген-оператор до тех пор, пока к нему не присоединится молекула репрессора, находится во включенном состоянии. Как только репрессор связывается с геном-оператором, весь опе-рон выключается, и его гены становятся неактивными. Если репрессора нет, структурные гены включаются, и идет синтез молекул РНК, переносящих в цитоплазму информацию для синтеза всего набора ферментов, вырабатываемых данным опероном.
Репрессор представляет собой вещество белковой природы. Он синтезируется геном, расположенным на каком-то расстоянии от оперона. Этот ген называется геном-регулятором. Ген-регулятор непрерывно посылает в цитоплазму м-РНК, содержащую информацию для синтеза белков-репрессоров. Таким образом, функция гена-регулятора заключается в управлении синтезом молекул репрессора, которые затем соединяются с оператором и воздействуют на механизм включения структурных генов оперона. Работа гена-регулятора, вырабатывающего молекулы репрессора, направляется и контролируется цитоплазмой клетки и зависит от внешних условий.
Теперь рассмотрим, как осуществляется сам механизм регуляции. На рисунке 63 можно видеть, что, пока конечный продукт D производится в нужном для клетки количестве, репрессор находится в неактивном состоянии, ген-оператор «включен» и структурные гены работают. Как только продукт D начинает вырабатываться в количестве, большем, чем это нужно клетке в данный момент, он вступает в реакцию с репрессором, который активируется и, связываясь с геном-оператором, выключает работу всей системы. Но когда в клетке вновь возникает необходимость в биохимической реакции, в результате которой вырабатывается продукт D, действие репрессора снимается. Происходит это путем индукции. Индуктором обычно служит то вещество, которое перерабатывается при участии данного фермента, т. е. является его субстратом. Молекулы этого вещества, соединяясь с репрессором, тем самым одновременно освобождают геи-оператор, включающий работу структурных генов, и синтез нужного продукта продолжается. Сигнал на включение в работу оперона дает вещество, исходное в биохимической реакции, идущей с участием синтезируемого фермента, а сигнал на его выключение поступает от вещества, которое образуется в результате той же реакции. Действие такой двусторонней системы сигнализации основано на том, что молекулы репрессора обладают свойством соединяться и с геном-оператором, и с молекулами индуктора.
Предыдущая << 1 .. 62 63 64 65 66 67 < 68 > 69 70 71 72 73 74 .. 162 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed