Regulacja ekspresji genów — operony i eukarionty
Komórka reguluje, które geny są aktywne, oszczędzając energię i różnicując funkcje. U bakterii reguluje się operony: lac jest indukowany przez substrat (laktozę), a trp represjonowany przez produkt (tryptofan). U eukariontów regulacja jest wielopoziomowa — od chromatyny po translację.
Po tej lekcji będziesz umieć
Wyjaśnić sens regulacji ekspresji genów
oszczędność energii + różnicowanie
Opisać budowę i działanie operonu
promotor, operator, represor
Porównać operon lac i trp
substrat włącza / produkt wyłącza
Wskazać poziomy regulacji u eukariontów
chromatyna → translacja
Po co Ci to na maturze?
Komórka NIE produkuje wszystkich białek cały czas — to byłoby energetycznie kosztowne. Reguluje, KTÓRY gen jest aktywny, KIEDY i z jaką intensywnością. U bakterii regulujemy całe OPERONY, u eukariontów regulacja jest WIELOPOZIOMOWA. CKE lubi lac vs trp i mutacje operatora/represora.
Po co regulować geny?
Zapamiętaj
Regulacja ekspresji to kontrola, czy gen jest aktywny, kiedy i jak intensywnie. Dzięki niej komórka OSZCZĘDZA energię (nie produkuje niepotrzebnych białek) i może się RÓŻNICOWAĆ — komórki mają ten sam genom, ale różny zestaw AKTYWNYCH genów, dlatego pełnią różne funkcje.
Budowa operonu (bakterie)
Promotor :: Miejsce wiązania POLIMERAZY RNA (start transkrypcji). :: start Operator :: Miejsce wiązania REPRESORA.
Operon lac vs operon trp
Operon lac (INDUKOWANY) :: Brak laktozy → represor blokuje operator → geny OFF. Obecna laktoza → induktor unieczynnia represor → geny ON → enzymy rozkładu laktozy.
Regulacja u eukariontów — wielopoziomowa
Chromatyna :: luźna → DNA dostępne; silnie upakowana → DNA niedostępne dla białek regulacyjnych Transkrypcja :: czynniki transkrypcyjne decydują, czy i ile RNA powstaje Obróbka RNA i trwałość mRNA :: alternatywny splicing, jak długo mRNA działa Translacja i…
Jak CKE pyta o regulację?
(green) lac :: Skutek obecności/braku laktozy dla transkrypcji. :: indukcja (red) trp :: Rola tryptofanu jako korepresora.
Jak pisać odpowiedź, żeby dostać punkt?
:rule NIE: „laktoza włącza gen". TAK: „obecność laktozy prowadzi do unieczynnienia represora, więc represor nie wiąże operatora; dzięki temu polimeraza RNA może transkrybować geny operonu, a komórka wytwarza enzymy do wykorzystania laktozy".
Sprawdź się przed odpowiedzią
Czy to operon INDUKOWANY (lac) czy REPRESJONOWANY (trp)? Czy sygnałem jest SUBSTRAT (włącza) czy PRODUKT (wyłącza)?
Wyjaśnij, kiedy gen jest aktywny
sub :: Na maturze pisz mechanizm: sygnał → regulator → promotor/operator lub chromatyna → transkrypcja → produkt. sprawdzian :: Szybki test: operon lac/trp, represor, poziomy regulacji.
Mini-zadanie w stylu CKE
W komórce bakteryjnej obecny jest tryptofan w wysokim stężeniu. Geny operonu tryptofanowego nie są intensywnie transkrybowane.
Najczęstsze pułapki CKE
Każdy gen działa cały czas. :: Ekspresja jest REGULOWANA zależnie od potrzeb.
Powtórka w 30 sekund
Sens :: oszczędność energii + różnicowanie Operon :: promotor + operator + geny Represor :: blokuje operator (hamuje) lac :: substrat (laktoza) WŁĄCZA trp :: produkt (tryptofan) WYŁĄCZA Eukarionty :: chromatyna → translacja (+epigenetyka)
Materiały ZPE
4 materiałyW tej lekcji
Teoria
Zadanie
Źródła