Отрывок, характеризующий Терминатор (ДНК)
У этого термина существуют и другие значения, см. Терминатор.
Термина́тор
— последовательность нуклеотидовДНК, узнаваемая РНК-полимеразой как сигнал к прекращению синтеза молекулы РНК и диссоциациитранскрипционного комплекса.
Часто эти последовательности заканчиваются цепочкой тиминовых нуклеотидов (у транскриптов — уридиновых), которой предшествует участок, содержащий внутренние, взаимно комплементарные последовательности в противоположных ориентациях («шпилечные» структуры). Область «шпильки» обогащена GC парами, придающими этой структуре большую устойчивость.
- Айала Ф. Д. Современная генетика. 1987.
Ген
– это фрагмент молекулы ДНК, содержащий регуляторные элементы и структурную область, и соответствующий одной единице транскрипции, которая определяет возможность синтеза полипептидной цепи или молекулы РНК.
Ген прокариот называется опероном, в его состав входят два основных участка:
- регуляторный (неинформативный),
- структурный (информативный).
У прокариот на долю регуляторных элементов приходится около 10 %, структурных – 90 %.
Структурная область генов прокариот (единица транскрипции) может быть представлена одним кодирующим участком, который называется цистроном, либо несколькими кодирующими участками (полицистронная единица транскрипции). В структурной зоне закодирована информация о последовательности аминокислот в виде генетического кода. Со структурной области считывается мРНК. При наличии у прокариот полицистронной единицы транскрипции на одном структурном участке одновременно может синтезироваться несколько разновидностей мРНК.
К регуляторным элементам генов прокариот относятся участки, управляющие работой гена:
- промотор,
- оператор,
- терминатор.
Промотор определяет начало транскрипции (участок инициации).
С промотором соединяется фермент РНК-полимераза, осуществляющий синтез мРНК. Другой элемент, управляющий процессом транскрипции, – оператор, который располагается поблизости от промотора или внутри него. Этот участок может быть свободным, тогда РНК-полимераза соединяется с промотором и начинается транскрипция. Если оператор связан с белком-репрессором, РНК-полимераза не может нормально соединиться с промотором, и транскрипция невозможна.
Следующий регуляторный элемент – терминатор – находится за структурной областью и содержит сигнальный участок остановки транскрипции.
Механизм функционирования системы регуляции синтеза белка был открыт в 1962 году Жакобом и Моно при исследовании культивирования кишечной палочки в лактозной среде и назван lac-опероном.
Упрощенно этот механизм может быть описан следующим образом.
На основе информации гена-регулятора синтезируется белок-репрессор; если он активный, он связывается с геном-оператором, перекрывая путь для РНК-полимеразы – процесс трансляции и последующего синтеза белка выключается (запрещается). Если появляется индуктор (например, лактоза в lac-опероне), он присоединяется с белку-репрессору, приводя его в неактивное состояние.
Презентация на тему: Строение транскриптона
Прокариоты
Промотор — участок оперона, служащий для узнавания ферментом РНК-полимеразой. Последовательность оснований по ходу цепи ДНК ниже сайта промотора с направлением 3’5’ используется в качестве матрицы для синтеза РНК.
После промотора в опероне находится акцепторная зона (у эукариот) или оператор (у прокариот), которая служит для связывания с регуляторами транскрипции (например, усилителями – энхансерами или репрессорами). Оператор разрешает или запрещает транскрипцию.
Цистрон — последовательность нуклеотидов ДНК, кодирующая один полипептид (в большинстве случаев — белок) или одну тРНК, или одну рРНК.
В результате транскрипции образуется полицистронная мРНК.
|
lacZ кодирует β-галактозидазу |
lacA кодирует β-галактозид |
|
lacY кодирует β-галактозид пермеазу |
трансацетилазу |
Эукариоты
Процессинг включает кэпирование (присоединение к 5’- концевому метилированному звену предшественника мРНК 7- метилгуанозина), полиаденилирование (присоединение к 3’-концу сегмента поли(А)), сплайсинг РНК (вырезание интронов и соединение экзонов – кодирующих последовательностей – в непрерывную последовательность)
Схема процессинга пре-мРНК в ядре
Процессинг – совокупность ферментативных процессов, в результате которых синтезируемая РНК превращается в функционально полноценную молекулу
Функции кэпа и полиА хвоста
Функции кэпа:
1.
Необходим для узнавания мРНК при инициации трансляции. 2.Для защиты 5′ конца РНК от рибонуклеаз, специфически разрезающих фосфодиэфирные связи в направлении 5’→3‘ и атакующих незащищённый 5′ конец.
3.Участвует в созревании 3′ конца мРНК.
4.Осуществляет экспорт мРНК из ядра в цитоплазму.
5.Участвует в сплайсинге.
6.Участвует в регуляции транскрипции.
Функции полиА хвоста
1.Способствуют экспорту зрелых мРНК из ядра.
2.Защищают мРНК от действия нуклеаз в цитоплазме, тем самым увеличивают время их жизни. Таким
образом, время жизни мРНК коррелирует с длиной поли(А) хвоста.
3.Служат в качестве сигнала узнавания для рибосомы.
Генетический код — это система записи информации о
последовательности расположения аминокислот в белках с помощью последовательности расположения нуклеотидов в ДНК.
Свойства генетического кода
•- триплетность (43=64 кодона)
•- специфичность (один кодон — одна аминокислота) Исключение составляет кодон AUG.
У прокариот в первой позиции (заглавная буква) он кодирует формилметионин, а в любой другой — метионин. )
•- вырожденность (все аминокислоты, за исключением метионина и триптофана, кодируются более чем одним триплетом. Всего 61 триплет кодирует 20 аминокислот)
•- универсальность
•- однонаправленность (5’3’)
•- непрерывность
•- неперекрываемость
•- линейность
Структурная организация и основные функции
Строение оперона
Опероны состоят из промоторной области, оператора и структурных генов. В начале и конце оперона находятся регуляторные области: в начале — промотор, в конце — терминатор. Эти элементы может иметь в своем составе и каждый отдельно взятый цистон.
Функции оперона
Опероны участвуют в процессах синтеза полипептидов, необходимых для усвоения определенных питательных веществ. Опероны являются стимулом для того, чтобы в клетке живого организма начали вырабатываться необходимые ферменты. Например, фермент лактаза, за который отвечает оперон Lac, расщепляет молочный сахар. Оперон Trp способствует выработке ферментов, синтезирующих аминокислоту триптофан.
Что такое оперон в генетике — кто разработал концепцию
Определение 1
Оперон — это функциональная единица наследственной информации, которая содержится в прокариотических клетках (к ним относятся истинные бактерии и археи) и транскрибирует все гены, находящиеся под общим промотором.
Определение 2
Промотор — это последовательность цепочки ДНК, которую РНК-полимераза узнает как стартовую площадку для начала транскрипции.
В состав оперонов входят цистоны, т.е. гены, синтезирующие определенный белок. По количеству этих единиц транскрипции опероны делятся на такие виды, как:
Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут
- моноцистонные;
- олигоцистонные;
- полицистонные.
Одним из примеров оперонной организации генома является лактозный оперон. Эта группа генов, контролирующая синтез ферментов, отвечающих за расщепление молочного сахара (лактозы). Изучив данный механизм, французские ученые Ф.Жакоб и Ж.Моно, разработали концепцию оперона, и за это открытие в области биохимии в 1965 году получили Нобелевскую премию.
Терминатор транскрипции (terminator transcription)
участок ДНК, транскрипция которого осуществляется на одну молекулу информационной РНК под контролем одного специального белка-регулятора. Концепция оперона была пред-ложена в. Ф. Жакобом и Ж. Мано для объяснения меха-низма «включения» и «выключения» генов в зависимости от по-требности клетки прокариотического организма в веществах, синтез которых контролируют эти гены. Дальнейшие эксперимен-ты позволили дополнить эту концепцию, а также подтвердили, что оперонная регуляция (т.
е. регуляция на уровне транскрип-ции) является основным механизмом регуляции активности ге-нов у прокариот и ряда вирусов.
В состав оперона прокариот входят структурные гены и регуляторные элементы (не путать с геном-регулятором). Структурные гены кодируют белки, осуществляющие последовательно этапы биосинтеза какого-либо вещества.
Этих генов может быть один, два или несколько. Они тесно сцеплены друг с другом и, что са-мое главное, в ходе транскрипции работают как один единый ген: на них синтезируется одна общая молекула иРНК, которая лишь потом расщепляется на несколько иРНК, соответствую-щих отдельным генам. Регуляторными элементами являются сле-дующие:
Промотор — участок связывания фермента, осуществляюще-го транскрипцию ДНК — РНК-полимеразы.
Является местом начала транскрипции. Представляет собой короткую последова-тельность из нескольких десятков нуклеотидов ДНК, с которой специфически связывается РНК-полимераза. Кроме того, про-мотор определяет, какая из двух цепей ДНК будет служить мат-рицей для синтеза иРНК;
— оператор — участок связывания регуляторного белка;
— терминатор — участок в конце оперона, сигнализирующий о прекращении транскрипции.
На работу оператора данного оперона влияет самостоятельный ген-регулятор, синтезирующий соответствующий регуляторный белок.
Этот ген не обязательно располагается рядом с опероном. Кроме того, один регулятор может регулировать транс-крипцию нескольких оперонов. Ген-регулятор также имеет собственный промотор и терминатор. Регуляторные белки бывают двух типов: белок-репрессор или белок-активатор. Они присое-диняются к специфическим нуклеотидным последовательнос-тям ДНК оператора, что либо препятствует транскрипции генов (негативная, отрицательная регуляция), либо способствует ей (позитивная, положительная регуляция); механизмы их работы противоположны.
Кроме того, на работу белков-репрессоров могут влиять вещества — эффекторы: соединяясь с репрессором, они влияют на его взаимодействие с оператором.
У эукариот транскрипция осуществляется с участков, подобных оперонам прокариот и также состоящих из регуляторных и структурных генов, однако у оперонов эукариот имеется ряд особенностей.
В состав оперона эукариот входит лишь один структурный ген (а не несколько — как у прокариот).
2. Оперон эукариот почти всегда содержит только структурный ген, а прочие гены разбросаны по хромосоме или даже по раз-ным хромосомам.
3. Оперон эукариот состоит из чередующихся друг с другом знача-щих (экзонов) и незначащих (интронов) участков. При транскрип-ции вчитываются как экзоны, так и интроны, а затем в ходе процессинга происходит вырезание интронов (сплайсинг).
У эукариот механизмы регуляции активности отдельных генов и генома в целом довольно сложны, и рассмотрение этих вопросов выходит далеко за рамки школьного курса биологии.
Т. Л. Богданова «Пособие для поступающих в вузы»
Терминатор (значения)
Оператор становится активным и включает процесс считывания информации со структурных генов – разрешает трансляцию. Происходит считывание информации с ДНК, начинается синтез необходимого белка – фермента (например, β-галактозидазы в lac-опероне).
Это только один из возможных механизмов, который называется запрещающей индукцией.
Существуют и другие механизмы регуляции синтеза белка: разрешающая индукция, разрешающая и запрещающая репрессия, в которых принимают участие апоиндукторы и корепрессоры.
Строение генов у эукариот намного сложнее.
Генетическая система эукариот называется транскриптоном. Транскриптон также состоит из двух частей:
- регуляторной (неинформативной),
- структурной (информативной),
относительная пропорция которых противоположна генам прокариот: на долю регуляторного участка приходится 90 %, структурного – 10 %.
Регуляторный участок представляет собой ряд последовательно расположенных промоторов и операторов и несколько терминаторов.
Структурный участок состоит из одной единицы транскрипции и имеет “прерывистое” строение: кодирующие участки (экзоны) чередуются с некодирующими (интронами).
Одномоментно на структурном участке у эукариот может синтезироваться только одна молекула мРНК, однако благодаря наличию альтернативного сплайсинга в разнос время (в зависимости от потребности клетки) на одной и той же структурной части могут синтезироваться разные виды мРНК (от одной до нескольких десятков).
Социальные кнопки для Joomla
Когда происходит включение оперона
Механизм выработки клеткой определенного фермента включается только при попадании вещества в культурную среду. Для включения оперона и начала экспрессии нужного гена необходимо наличие индуктора.
Определение 3
Индуктор (или эффектор) — это вещество-стимулятор экспрессии гена.
Процесс регуляции своевременного включения оперона обозначается понятием индукция. Если в клетке наблюдается недостаток синтезирующего вещества, то индуктор придает белку-регулятору способность присоединяться к оператору, либо препятствует присоединению белка-репрессора. Способ индукции зависит от того, какое вещество находится в среде. Каждый из них по-своему включает нужные участки ДНК.
Когда в клетке наблюдается избыток полипептида, индуктор включает аттенуацию, процесс регуляции оперона путем репрессии стимулятора. Транскрипция гена прекращается, и фермент больше не синтезируется.