единица репликации – репликон, лидирующая и запаздывающая цепи,
фрагменты Оказаки. Биологическое значение.
СТРУКТУРА ОПЕРОНА БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКИ И РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ.
Генетическая информация в клетке может сниматься как с отдельного гена, так, и с целого их комплекса, в случае, если они контролируют синтез ферментов, участвующих в осуществлении целостного биохимического процесса. В хромосомах такие гены находятся, как правило, вместе, образуя функциональный комплекс - оперон, а вернее его структурную или информативную зону. Так, если расщепление некоего вещества А до конечного продукта обмена вещества Д происходит через промежуточные продукты В и С (по схеме А→В→С→Д), то для осуществления этого процесса требуется 3 типа белков-ферментов. И в этом случае в составе оперона, контролирующего данный процесс, находится три структурных гена. С некоторых оперонов (генов) информация в клетке снимается постоянно (например, с оперонов, контролирующих синтез ферментов для расщепления глюкозы). Такие опероны (гены) получили название конститутивных. С других же информация снимается только при определённых условиях. Такие опероны (гены) называются адаптивными. Деятельность таких адаптивных генов в свою очередь контролируется участком ДНК, расположенным перед структурными генами оперона – о п е р а т о р о м. Сами операторы не несут генетической информации. Их функция - управление деятельностью оперона. Поэтому участок оперона, соответствующий операторам, получил название управляющей, неинформативной или акцепторной зоны. (В клетках эукариот акцепторная зона значительно превосходит структурную). В эту же зону входит и небольшой участок ДНК перед опероном, с которого начинается синтез и-РНК, получивший название п р о м о т о р а. Позади структурных генов находится зона т е р м и н а т о р а. Таким образом, оперон состоит из структурной и управляющей зон, промотора и терминатора. Генетическая информация снимается со всего оперона в виде одной молекулы и-РНК. На рибосомы же попадает лишь та её часть, которая соответствует информативной зоне.
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ В БАКТЕРИАЛЬНОЙ КЛЕТКЕ
Регулирующая деятельность оператора заключается в том, что он, в зависимости от условий существования клетки, то"открывает" то "закрывает" доступ ферменту РНК-полимеразе к структурным генам оперона ("открыт"-"закрыт"), и сам контролируется специальными белками-репрессорами. Эти белки проявляют строгую специфичность, взаимодействуя только с определёнными операторами, а их структура закодирована в специальных генах – р е г у л я т о р а х (в состав оперона эти гены не входят). Очевидно, что генов-регуляторов столько, сколько адаптивных оперонов (генов) присутствует в конкретном геноме. Белки-репрессоры являются а л л о с т е р и ч е с к и м и белками, т.е имеют два центра, способных менять свою активность в зависимости от условий существования клетки. Один из них, будучи в в активном состоянии, способен соединяться с зоной оператора, блокируя весь оперон и закрывая доступ РНК-полимеразе к структурным генам. Второй центр – центр узнавания с у б с т р а т а реакции или конечного продукта ее. Активация (индукция) репрессоров осуществляется двояким образом - различным в биохимических реакциях синтеза и расщепления. Соответственно, различно контролируется и деятельность оперонов по синтезу ферментов в этих реакциях. РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ В БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ РАСЩЕПЛЕНИЯ
В биохимических реакциях расщепления индуктором (побудителем деятельности оперона является само расщепляемое вещество (субстрат реакции). В отсутствии субстрата реакции белки-репрессоры активны относительно оператора, соединяются с ним, и информация со структурных генов на синтез ферментов для расщепления субстрата не снимается. И, наоборот, если к питательной среде, на которой растет клетка, добавляется субстрат, то последний вступает во взаимодействие с репрессорами, делая их неактивными относительно оператора. При этом открывается доступ к структурным генам оперона, и снимается информация на синтез ферментов.
РЕГУЛЯЦИЯ СИНТЕЗА ФЕРМЕНТОВ В БИОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЯХ СИНТЕЗА
В биохимических реакциях синтеза роль регуляторов активности репрессоров выполняют конечные продукты синтеза. Если клетка полностью использует образующийся при синтезе продукт, то в отсутствии лишних молекул этого продукта белки-репрессоры неактивны в отношении оператора. Структурные гены доступны для РНК-полимеразы, осуществляющей синтез и-РНК для синтеза ферментов. Как только потребности клетки в синтезируемом продукте будут удовлетворены полностью и в цитоплазме появятся неиспользованные молекулы, они соединяются с белками-репрессорами. Такой комплекс проявляет повышенную активность относительно операторов, блокируя их. Синтез ферментов прекращается.
