Gene expression - kung ano ang na? kahulugan ng

Ano ang pagpapahayag ng mga gene? Ano ang papel na ginagampanan nito? Paano gumagana ang mekanismo ng gene expression? Ano ang mga prospects ito ay bubukas bago sa amin? Paano ay ang regulasyon ng gene expression sa eukaryotes at prokaryotes? Narito ang isang maikling listahan ng mga katanungan na ay natugunan sa artikulong ito.

pangkalahatang impormasyon

Gene Expression - ay ang proseso ng pangalan paglilipat ng genetic impormasyon mula sa DNA sa pamamagitan ng RNA sa mga protina at polypeptides. Natin gumawa ng isang maliit na paglihis unawa Hayaan. Ano ang mga gene? Ito linear DNA polymers na ay konektado sa pamamagitan ng isang mahabang chain. Paggamit ng protina bumubuo sila chromatin chromosome. Kung makipag-usap namin tungkol sa isang tao, pagkatapos kami ay may apat na pu't anim. Sila ay matatagpuan tungkol sa 50 000-10 000 mga gene at 3.1 bilyong mga base na pares. Paano ay ginagabayan dito? Ang haba ng mga seksyon na kung saan ang trabaho ay tapos na, ay ipinahiwatig sa libu-libong at milyon-milyong ng mga nucleotides. Isa chromosome ay naglalaman ng tungkol sa 2000-5000 genes. Sa isang medyo iba tadhana - tungkol sa 130 milyong mga base na pares. Ngunit ito ay lamang ng isang napaka-magaspang pagtatantya, na kung saan ay higit pa o mas mababa totoo para sa malaking mga pagkakasunud-sunod. Kung nagtatrabaho ka sa paglipas ng maikling distances, ang ratio ay nilabag. Gayundin sa palapag na ito ay maaaring makaapekto sa katawan, na kung saan ang trabaho ay natupad na materyal.

Tungkol sa gene

Ang mga ito ay ang pinaka-iba-iba ang haba. Dito, halimbawa, globin - ay 1500 nucleotides. A dystrophin - para sa hangga't 2 milyong! Ang kanilang cis regulasyon elemento ay maaaring tanggalin mula sa gene para sa isang malaki distansya. Sa gayon, sa globin ang mga ito ay sa layo na 50 at 30 nucleotides sa tysyach 5'- at 3'-direksyon, ayon sa pagkakabanggit. Ang pagkakaroon ng mga naturang isang organisasyon makabuluhang complicates ang aming kahulugan ng hangganan sa pagitan ng mga ito. Gayundin, ang mga gene ay naglalaman ng isang makabuluhang halaga ng vysokopovtoryayuschihsya-sunod functional responsibilidad na hindi pa namin maintindihan.

Upang maunawaan ang kanilang mga istraktura ay maaaring isa isipin na 46 chromosomes ay hiwalay na mga volume, kung saan ang impormasyon ay naka-imbak. Sila ay naka-grupo sa 23 mga pares. Ang isa sa mga dalawang mga elemento ay minana mula sa isang magulang. "Text," na nasa "volume" paulit-ulit "muling basahin ang" libu-libong mga henerasyon, na kung saan ay nagdudulot sa isang pulutong ng mga error at mga pagbabago (na tinatawag na mutations). At lahat sila ay minana sa pamamagitan ng supling. Ngayon ay mayroong ay sapat na teoretikal na impormasyon upang magsimulang makitungo sa ang katunayan na ang isang gene expression manifests. katunayan na ito ay ang pangunahing paksa ng artikulong ito.

Ang teorya ng operon

Ito ay batay sa genetic pag-aaral, β-galactosidase induction, na lumahok sa hydrolytic cleavage ng lactose. Ito ay formulated sa pamamagitan Jacques Monod at Fransua Zhakobom. Teorya na ito ay nagpapaliwanag ng mga mekanismo para sa pagkontrol ng synthesis ng protina sa mga prokaryotes. Gayundin-play ng isang mahalagang papel at transcription. Ang teorya ay na ang mga gene ay mga protina na ay functionally malapit na nauugnay sa metabolic proseso, ay madalas na naka-grupo sama-sama. Sila ay lumikha ng estruktural yunit na tinatawag na operons. Ang kanilang kahalagahan ay na ang lahat ng mga gene na bahagi nito, nagpahayag ng lahatan. Sa ibang salita, maaari silang ma-transcribe, o wala sa kanila ay maaaring maging "read". Sa mga naturang kaso, ang operon ay aktibo o balintiyak. gene expression antas ay maaaring mabago lamang kung mayroong isang hanay ng mga indibidwal na mga elemento.

Pagtatalaga ng protina synthesis

Sabihin isipin na mayroon kami ng isang cell na kung saan sa kanyang paglago bilang isang mapagkukunan ng carbon na paggamit ng asukal Hayaan. Kung ito ay binago para sa disaccharide lactose, sa loob ng ilang minuto maaari kang maging ligtas na ito ay iniangkop sa mga kondisyon na may nagbago. Na mayroong isang paliwanag: ang cell ay maaaring gumana sa parehong mga pinagmumulan ng pag-unlad, ngunit ang isa sa mga ito ay mas angkop. Samakatuwid, mayroong isang "paningin" sa isang chemical compound fabricable. Ngunit kung ito ay nawala at napalitan ng mga lumilitaw lactose, ang responsable RNA polymerase ay aktibo at ay nagsisimula sa iduro impluwensiya nito sa produksyon ng mga ninanais protina. Ito ay higit pa sa isang teorya, ngunit ngayon sabihin makipag-usap tungkol sa kung paano nangyayari ang aktwal na gene expression ipaalam. Ito ay napaka-kapana-panabik.

Ang samahan ng chromatin

Materyal ng mga talatang ito ay isang modelo ng differentiated cell ng isang multicellular organismo. Ang nuclei chromatin isinalansan upang tanging isang maliit na pagkasalin ng genome ay magagamit (tungkol sa 1%). Ngunit sa kabila ng ito, salamat sa cell pagkakaiba-iba at pagiging kumplikado ng proseso na nagaganap sa mga ito maaari naming maka-impluwensya ang mga ito. Sa sandaling ito, para sa taong ito ay magagamit sa tulad ng isang epekto sa ang mga samahan ng chromatin:

1. Ang pagbabago ng bilang ng mga structural gene.
2. Mahusay transcribe ang iba't ibang bahagi ng code.
3. Muling itayo ang mga gene sa chromosomes.
4. Gumawa ng mga pagbabago at synthesize polypeptide chain.

Gayunman, ang mahusay na pagpapahayag ng ang target gene ay nakakamit sa pamamagitan ng mahigpit na pagsunod teknolohiya. Hindi mahalaga kung ano ang trabaho ay tapos na, kahit na kung ang eksperimento napupunta sa isang maliit na virus. Ang pangunahing bagay - ay upang dumikit ang plano iguguhit up sa pamamagitan ng interbensyon.

Ang pagbabago ng bilang ng mga gene

Paano ito ay ipinatupad? Ipaalam sa amin isipin na tayo ay interesado sa ang epekto sa gene expression. Bilang isang prototype kinuha namin materyal eukaryote. Siya ay mataas na plasticity, maaari naming samakatuwid ay gawin ang mga sumusunod na pagbabago:

1. Upang taasan ang bilang ng mga gene. Ito ay ginagamit sa mga kaso kung saan ito ay kinakailangan na ang katawan ay nadagdagan ang synthesis ng isang tiyak na produkto. Sa ganitong kalagayan ay amplified maraming kapaki-pakinabang na mga elemento ng genome ng tao (hal, rRNA, tRNA, histones, at iba pa). Ang ganitong mga site ay maaaring magkaroon ng magkasabay sa loob ng chromosomes, at kahit na lagpasan ang mga ito sa halagang 100.000-1,000,000 base na pares. Tingnan natin ang isang praktikal na application Hayaan. Interes sa atin ay ang metallothionein gene. Nito protina produkto ay maaaring magbigkis mabigat metal tulad ng sink, kadmyum, mercury at tanso at, ayon sa pagkakabanggit, upang protektahan ang katawan mula sa pagkalason sa kanila. Nito activation ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa mga tao na nagtatrabaho sa mga hindi ligtas na mga kondisyon. Kung ang isang tao ay mayroong mas mataas na konsentrasyon ng mabigat na metal dati nang nabanggit, ang mga gene activation ay nangyayari dahan-dahan nang awtomatiko.
2. Bawasan ang bilang ng mga gene. Ito ay bihirang ginagamit paraan ng regulasyon. Ngunit narito masyadong may mga halimbawa. Isa sa mga pinaka-tanyag na - ito ay ang pulang selula ng dugo. Kapag sila ay dumating sa takdang panahon, ang pangunahing mga nagko-collapse at ang carrier loses kanyang genome. Ang ganitong proseso ng pagkahinog at nasubok lymphocytes at plasma cell, iba't-ibang mga panggagaya na-synthesize secreted paraan ng immunoglobulins.

gene pagbabago ng ayos

Mahalaga rin ay ang posibilidad ng paglipat at pagsasama-sama ng mga materyal na kung saan ito ay may kakayahang transcription at pagtitiklop. Ang prosesong ito ay tinatawag na genetic recombination. Sa pamamagitan ng kung ano ang mekanismo na ito ay maaari? Isaalang-alang natin ang sagot sa tanong na ito sa antibody halimbawa. Ang mga ito ay nilikha sa pamamagitan ng B-lymphocytes, na nabibilang sa ilang mga uri ng isang tiyak na clone. At sa kaso ng contact na may katawan ng antigen na kung saan ang antibody ay komplimentaryong sa mga aktibong site ng attachment ang mangyayari na may kasunod na paglaganap ng mga cell. Bakit ito na ang katawan ng tao ay may kakayahan upang lumikha ng isang iba't ibang mga protina? Ito ay ginawa posible sa pamamagitan ng recombination at somatic mutations. Ngunit maaaring ito ay isang resulta ng gawa ng tao ang mga pagbabago sa DNA istraktura.

pagbabago RNA

Gene Expression - ay ang proseso sa pamamagitan ng kung saan gumaganap ng isang makabuluhang papel ribonucleic acid. Kung isaalang-alang namin ang mRNA ay kinakailangan na tandaan na pagkatapos ng transcription pangunahing istraktura ay maaaring magbago. Ang pagkakasunod-sunod ng nucleotides sa mga gene ng pareho. Ngunit sa iba't ibang mga tisiyu mRNA ay maaaring lumitaw pamalit, insertions, o simpleng pagkawala ay magaganap couples. Bilang isang halimbawa mula sa likas na katangian ay maaaring humantong apoprotein B, na nabuo sa mga cell ng maliit na bituka at atay. Ano ang pag-edit ng isang pagkakaiba? Ang bersyon na ginawa ng bituka, ay may 2152 amino acids. Samantalang ang nilalaman atay bersiyon Ipinagmamalaki 4563 balanse! At sa kabila ng pagkakaiba na ito, mayroon kaming eksakto apoprotein B.

Pagbabago sa mRNA na katatagan

halos Kami ay dumating sa konklusyon na ito ay posible na gawin sa protina at polypeptides. Ngunit hayaan ng mukha ito pa tingnan kung paano maaaring maayos mRNA katatagan. Upang gawin ito, una dapat itong umalis sa nucleus at makakuha ng sa labas ng saytoplasm. Ito ay nagagawa sa pamamagitan ng mga umiiral na mga pores. Ang isang malaking bilang ng mRNA ay dumidikit sa pamamagitan nucleases. Yaong na makatakas ito kapalaran, mag-ayos complexes na may protina. Habambuhay ng eukaryotic mRNA ay nag-iiba sa loob ng isang malawak na hanay (hanggang sa ilang araw). Kung maging matatag mRNA, at pagkatapos ay sa isang nakapirming rate ay maaaring obserbahan na ang mga mas mataas na bilang ng mga bagong nabuo produktong protina. gene expression antas sa kasong ito ay hindi nagbabago, ngunit, mas mahalaga, ang katawan ay gumana na may higit na kahusayan. Paggamit ng molekular pamamaraan biology, ang panghuling produkto ay maaaring naka-code, na kung saan ay magkakaroon ng isang makabuluhang buhay. Kaya, halimbawa, posible upang lumikha ng isang β-globin gumagana nang halos sampung oras (ito ay very much para sa mga ito).

proseso ng bilis

Iyon ay itinuturing na sa pangkalahatan gene expression sistema. Ngayon ito ay nananatiling lamang upang madagdagan ang mga magagamit na impormasyon, ang kaalaman ng kung gaano kabilis ang mga proseso, pati na rin matagalan protina. Sabihin natin na kontrol ng gene expression ay pindutin nang matagal. Dapat ito ay nabanggit na ang mga epekto sa rate ay hindi itinuturing na ang pangunahing paraan ng regulasyon pagkakaiba-iba at dami ng produktong protina. Kahit na ang kanyang pagbabago upang makamit ang layuning ito pa rin ang ginagamit. Bilang isang halimbawa sa pagbubuo ng isang protina produkto sa reticulocytes. Hematopoietic cell pagkita ng kaibhan sa antas deprived ng nucleus (at samakatuwid ay ibinigay ang DNA). Ang mga antas ng gene expression regulasyon sa pangkalahatan ay binuo depende sa ilang mga uri ng koneksyon sa posibilidad na aktibong nag-iimpluwensya ng patuloy na proseso.

Ang tagal ng

Kapag ang isang protina ay na-synthesize, ang oras kung kailan mabubuhay siya ay depende sa protease. May ay hindi maaaring tinatawag na eksakto hangga't maaari, dahil sa kasong ito saklaw mula sa isang ilang oras sa isang pares ng mga taon. proteolysis bilis ay nag-iiba malawak, depende sa kung ano ang cell ito ay. Enzymes na maaaring catalyze proseso ay may posibilidad upang mabilis "na ginagamit." Dahil dito, sila ay din nilikha sa pamamagitan ng katawan sa mga malalaking dami. Pati rin sa mga protina buhay ay maaaring maka-impluwensya ang physiological estado ng katawan. Gayundin, kung ang depektibong produkto ay nagawa na, ito ay mabilis na inalis ang proteksiyon system. Kaya, maaari naming confidently sabihin na ang tanging bagay na maaari naming sabihin sa - ito ay ang standard na panghabang buhay na nakuha sa laboratoryo.

konklusyon

Ang lugar na ito ay napaka-promising. Halimbawa, ang pagpapahayag ng mga banyagang gene ay maaaring makatulong upang gamutin ang mga sakit na namamana, at puksain ang mga negatibong pagbago. Sa kabila ng pagkakaroon ng malawak na kaalaman sa paksa, maaari naming confidently sabihin na ang sangkatauhan ay pa rin lamang sa pinakadulo simula. Genetic engineering kamakailan lamang natutunan upang maglaan ng mga kinakailangang mga bahagi ng nucleotides. 20 taon na ang nakakaraan nagkaroon ng isa sa mga pinakamalaking mga kaganapan ng agham na ito - ay nilikha Dolly ang tupa. Ngayon, pananaliksik ay isinasagawa sa human embryo. Maaari naming sabihin na may confidence na kami ay sa threshold ng hinaharap, kung saan walang mga sakit at physiological pagkabalisa. Ngunit bago nakita namin ang ating mga sarili doon, dapat kang maging napaka-magandang sa trabaho para sa kapakinabangan ng kasaganaan.