ГДЗ ДПА 9 класс. Биология [Барна И.] 2020

Структурные и регуляторные гены
Все гены содержатся в молекуле ДНК, самовоспроизводящейся. Каждый из них является определенным участком этой молекулы. По своим функциям гены неодинаковы. Одни из них несут информацию о последовательности аминокислот в белковой молекуле, другие - регулируют активность первых и этим контролируют процесс поступления информации от ДНК к и-РНК. Первая группа генов получила название структурных, вторая - регуляторных. Структурные гены, контролирующие синтез ферментов в одной цепи реакций, расположенные рядом друг с другом. Они составляют единый блок, называемый опероном, и осуществляют последовательные этапы синтеза одного фермента, работая слаженно, как один элемент. Структурная (информативная) зона оперона, которая несет информацию для синтеза белков, расположенная в миждисковий части хромосомы, а регуляторная (акцепторная) ее часть входит в состав дисков. Гены в оперон или все активные, или все пассивные. Гены одного оперона осуществляют все последовательные реакции синтеза конечного продукта. Поэтому синтезируются или все ферменты в цепи реакции, или не синтезируется ни один из них. Группа генов одного оперона включается в процесс синтеза и исключается из него одновременно. «Включение» и «выключения» структурных генов составляет сущность всего процесса регуляции. Функции включения и выключения выполняет особый участок молекулы ДНК - ген-оператор, расположенный в начале оперона. Ген-оператор находится в активном состоянии до тех пор, пока к нему не присоединится молекула репрессора. Только репрессор связывается с геном-опероном, весь оперон «выключается» и его гены становятся неактивными. Если репрессора нет, структурные гены «включаются» и происходит синтез молекул РНК, которые несут в цитоплазму информацию для синтеза всего набора ферментов, производит этот оперон.
Репрессор - вещество белковой природы. Его синтезирует ген, расположенный на определенном расстоянии от оперона. Этот ген называют геном-регулятором. Генрегулятор непрерывно посылает к цитоплазме и-РНК, содержащие информацию для синтеза белков-репрессор. Таким образом, функция гена-регулятора состоит в управлении синтезом молекул репрессора, которые затем соединяются с оператором и влияют на механизм активации структурных генов оперона. Работу гена-регулятора, производит молекулы репрессора, направляет и контролирует цитоплазма клетки. Эта работа зависит от внешних условий.
Пока конечный продукт образуется в нужной клетке количестве, репрессор находится в неактивном состоянии, ген-оператор «выключен» и структурные гены работают. Только конечный продукт начинает вырабатываться в большем количестве, чем это требуется 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 снова возникает необходимость в этой биохимической реакции, действие репрессора снимается. Происходит это из-за индукцию.
Индуктором обычно служит вещество, которое перерабатывается с участием данного фермента, то есть его субстратом. Молекулы этого вещества, соединяясь с репрессором, одновременно освобождают ген-оператор, который «включает» работу структурных генов, и синтез необходимого продукта восстанавливается. Сигнал на включение в работу оперона дает исходное вещество реакции, происходящей при участии синтезированного фермента, а сигнал на его «выключение» поступает от вещества, которое образуется в результате этой реакции. Действие такой двусторонней системы сигнализации основан на свойстве молекул репрессора соединяться и с геном-оператором, и с молекулами индуктора. Механизм генннои регуляции синтеза ферментов хорошо изучен в молочнокислых бактерий, расщепляющих молочный сахар с помощью фермента галактозидазы. Бактерия поглощает лактозу и расщепляет ее с помощью фермента галактозидазы. Если в растворе лактозы нет, то фермент для ее расщепления не нужен, потому репрессор, что производит ген-регулятор, вступает во взаимодействие с геном-оператором и «замыкает» его. Этим прекращается работа структурных генов, на которых синтезируется и-РНК, которая служит матрицей для выработки фермента галактозы. Если лактоза появляется в среде вокруг клетки, она действуя как индуктор, взаимодействует с репрессором и связывает его. Одновременно с этим ген-оператор освобождается от репрессора и активирует структурные гены: начинается синтез и-РНК и образования фермента галактозидазы. Новые порции репрессора которые производит ген-регулятор, тоже связываются лактозой. Пока в среде вокруг клетки является лактоза до тех пор все время образуется фермент, ее расщепляет. С исчерпанием запасов лактозы репрессор освобождается и «выключает» работу структурных генов. Образование ненужного больше клетке фермента галактозидазы прекращается. Как видим, генетическая система клетки, используя механизмы индукции и репрессии, может регулировать начало и окончание синтеза определенного фермента и осуществлять этот процесс с нужной скоростью.

---

---

Назад

Вперед

1 ... 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

ГДЗ ДПА 2020 Біологія Підручники і посібники Барна 9 клас 9 класс