Download
1 / 15
220 likes | 549 Views
בקרת ביטוי גנים. בקרה על פעולת הגנים. בכל תא של כל אורגניזם קיימת אינפורמציה גנטית זהה. בכל תא בא לידי ביטוי רק חלק מן האינפורמציה הטמונה בו. זהו חלק הכרחי לקיום התא ולתפקודו. גן מתבטא על ידי תוצר ביולוגי שלו, הקיים בתא ופעיל בו. http://www.amalnet.k12.il/sites/genetic/frm_articles.htm.
E N D
בקרה על פעולת הגנים • בכל תא של כל אורגניזם קיימת אינפורמציה גנטית זהה. • בכל תא בא לידי ביטוי רק חלק מן האינפורמציה הטמונה בו. זהו חלק הכרחי לקיום התא ולתפקודו. • גן מתבטא על ידי תוצר ביולוגי שלו, הקיים בתא ופעיל בו. http://www.amalnet.k12.il/sites/genetic/frm_articles.htm
איך מתבצעת הבקרה על ביטוי הגנים? • על הביטוי הייחודי של הגנים בכל תא ועל דיכויים של גנים אחרים שולטים מנגנוני בקרה , באמצעות חלבונים ייחודיים - חלבוני בקרה. • הפיקוח על ביטוי הגנים נעשה ברמות בקרה שונות: • 1. רמת הדנ"א2. רמת התיעתוק3. רמת הרנ"א4.רמת התרגום5.רמת החלבון
מנגנוני בקרה בפרוקריוטים תיאורית מודל האופרון Jacob and Monod, 1961 ראשית המחקר להבנת מנגנוני הבקרה האחראיים על פעולת הגנים נעשתה בחיידקים, בגלל פשטות המבנה שלהם ונוחות גידולם במעבדה אנימציה : http://www.hs.ph.biu.ac.il/prokaryotes/anim.shtml רקע תיאורטי: http://www.hs.ph.biu.ac.il/prokaryotes/background.shtml http://www.amalnet.k12.il/sites/genetic/frm_articles.htm
בקרה באופרון הלקטוז • בפרוקריוטים - שינוי בסביבה החיצונית משפיע מידית על התבטאות הגנים שבתאים. • למשל חיידקי המעיים מסוג אשריכיה קוליE. coli- מסוגלים להתרבות על מצע מזון שבו מקור הפחמן והאנרגיה הוא לקטוז, אבל גם על מצע שהסוכר גלוקוז הוא המקור לפחמן ולאנרגיה. • כאשר מגדלים את החיידקים על מצע מזון שאין בו לקטוז, האנזים ביתא - גלקטוזידאז אינו מיוצר. כאשר מעבירים את החיידקים למצע מזון שמכיל לקטוז, תוך זמן קצר נוצר האנזים מחדש.
פירוק הלקטוז לגלוקוז וגלקטוז על ידי האנזים ביתא-גלקטוזידאז
אופרון אופרון (operon) הוא צבר גנים (cluster genes) שביטויים מבוקר ע"י רצפי בקרה משותפים. כל הגנים באופרון נמצאים בשכנות, ומתועתקים כיחידת mRNA אחת ולכן נמצאת תחת בקרת שעתוק משותפת. הגנים בקבוצה הם לרוב בעלי תפקיד משותף במנגנון מטבולי, למשל קבוצת גנים הדרושים לסינתזה של חומצת אמינו מסוימת.
מבנה אופרון הלקטוז קטע של כרומוזום שמכיל גנים מבניים שמקודדים ליצירת כמה אנזימים. באופרון גם אזור בקרה שמבקר את פעולתם של הגנים המבניים.
מבנה אופרון הלקטוז - המשך הגנים בדנ"א מתחלקים לשתי קבוצות עיקריות: • גנים מבניים (structural gene) - הם גנים המקודדים לחלבונים או לתוצרי רנ"א. • גנים מווסתים (regulator gene)- גנים המקודדים לחלבונים השותפים בבקרת גנים אחרים, תוצרי גנים אלו נקראים חלבונים מווסתים (regulatory protein) . • החלבונים המתבטאים באופן קבוע בתא ללא קשר לפעילות התא נקראים חלבוני קבע (constitutive protein) , וחלבונים שקצב ייצורם בתא משתנה בהתאם לצרוף תנאים מסוים נקראים חלבונים בני- השראה (inducible proteins) .
מבנה אופרון הלקטוז - המשך • הגנים המבנייםנמצאים על גבי הכרומוזום של החיידק, והם קרובים זה לזה; הם מתועתקים לרנ"א ומתורגמים לשלושת החלבונים המבניים כיחידה אחת. ( האנזים ביתא גלקטוזידאז, האנזים פרמיאז, ואנזים נוסף שחשיבותו טרם הובהרה). • אזור הבקרה המצוי באופרון מכיל כמה אתרים: • אתר מקדם - פרומוטר (promoter). אל האתר הזה נקשר האנזים רנ"א- פולימראז והוא שמתחיל בפעולת התעתוק של שלושת הגנים המבניים • אתר מפעיל – אופרטור (operator)
מבנה אופרון הלקטוז - המשך • סמוך לאופרון הלקטוז נמצא גן מווסת (rotaluger). הגן הזה מקודד ליצירת חלבון מווסת. החלבון המווסת יכול להתקשר לאופרטור, אתר מפעיל, שנמצא באזור הבקרה ולווסת את תהליכי התעתוק והתרגום.
מנגנון הפעולה של אופרון הלקטוז תהליך הבקרה במצע שאינו מכיל לקטוז כאשר מצע המזון אינו מכיל לקטוז, מולקולת החלבון הדכאן קשורה לאופרטור ולכן דרכו של האנזים רנ"א-פולימראז חסומה ותעתוק הגנים באופרון לא מתבצע. http://www.hs.ph.biu.ac.il/prokaryotes/anim.shtml
מנגנון הפעולה של אופרון הלקטוז - המשך תהליך הבקרה במצע המכיל לקטוז הלקטוז משמש גם כמקור פחמן וגם כגורם בקרה, המשרה את יצירתם של האנזימים. הלקטוז משמש כמשרן (Inducer) http://www.hs.ph.biu.ac.il/prokaryotes/anim.shtml
ולסיכום: • בקרה חיובית – החלבון המווסת גורם לתחילת תיעתוק האופרון. • בקרה שלילית – החלבון המווסת מונע את תיעתוק האופרון..
