Definer udtrykket regulering, da det gælder gener

For at en celle skal fungere korrekt, skal nødvendige proteiner syntetiseres på det rette tidspunkt. Alle celler styrer eller regulerer syntesen af proteiner fra information kodet i deres DNA. Processen med at tænde et gen for at producere RNA og protein kaldes genekspression. Uanset om det er i en simpel encellulær organisme eller en kompleks multicellulær organisme, kontrollerer hver celle hvornår og hvordan dens gener udtrykkes., For at dette kan ske, skal der være en mekanisme til at kontrollere, hvornår et gen udtrykkes for at fremstille RNA og protein, hvor meget af proteinet der fremstilles, og når det er tid til at stoppe med at fremstille dette protein, fordi det ikke længere er nødvendigt.

reguleringen af genekspression sparer energi og rum. Det ville kræve en betydelig mængde energi for en organisme at udtrykke hvert gen til enhver tid, så det er mere energieffektivt at tænde generne kun, når de er påkrævet., Derudover sparer kun udtryk for en delmængde af gener i hver celle plads, fordi DNA skal vikles fra sin tæt sammenrullede struktur for at transkribere og oversætte DNA ‘ et. Celler skulle være enorme, hvis hvert protein blev udtrykt i hver celle hele tiden.

kontrollen med genekspression er ekstremt kompleks. Fejl i denne proces er skadelige for cellen og kan føre til udvikling af mange sygdomme, herunder kræft.,

Udtryk af Gener

For en celle for at kunne fungere korrekt, der er nødvendige proteiner, skal syntetiseres på det rette tidspunkt. Alle celler styrer eller regulerer syntesen af proteiner fra information kodet i deres DNA. Processen med at tænde et gen for at producere RNA og protein kaldes genekspression., Uanset om det er i en simpel encellulær organisme eller en kompleks multicellulær organisme, kontrollerer hver celle hvornår og hvordan dens gener udtrykkes. For at dette kan ske, skal der være en mekanisme til at kontrollere, hvornår et gen udtrykkes for at fremstille RNA og protein, hvor meget af proteinet der fremstilles, og når det er tid til at stoppe med at fremstille dette protein, fordi det ikke længere er nødvendigt.

reguleringen af genekspression sparer energi og rum., Det ville kræve en betydelig mængde energi for en organisme at udtrykke hvert gen til enhver tid, så det er mere energieffektivt at tænde generne kun, når de er påkrævet. Derudover sparer kun udtryk for en delmængde af gener i hver celle plads, fordi DNA skal vikles fra sin tæt sammenrullede struktur for at transkribere og oversætte DNA ‘ et. Celler skulle være enorme, hvis hvert protein blev udtrykt i hver celle hele tiden.

kontrollen med genekspression er ekstremt kompleks., Fejl i denne proces er skadelige for cellen og kan føre til udvikling af mange sygdomme, herunder kræft.

genregulering gør celler forskellige

genregulering er, hvordan en celle styrer hvilke gener, ud af de mange gener i dens genom, der er “tændt” (udtrykt). Takket være genregulering har hver celletype i din krop et andet sæt aktive gener—på trods af at næsten alle celler i din krop indeholder nøjagtigt det samme DNA., Disse forskellige mønstre af genekspression forårsager, at dine forskellige celletyper har forskellige sæt proteiner, hvilket gør hver celletype unikt specialiseret til at gøre sit job.

for eksempel er et af leverens job at fjerne giftige stoffer som alkohol fra blodbanen. For at gøre dette udtrykker leverceller gener, der koder for underenheder (stykker) af et en .ym kaldet alkoholdehydrogenase. Dette en .ym bryder alkohol ned i et ikke-giftigt molekyle. Neuronerne i en persons hjerne fjerner ikke toksiner fra kroppen, så de holder disse gener uudtrykt eller “slukket.,”På samme måde sender cellerne i leveren ikke signaler ved hjælp af neurotransmittere, så de holder neurotransmittergener slukket (Figur 1).

Figur 1. Forskellige celler har forskellige gener ” tændt.”

Der er mange andre gener, der udtrykkes forskelligt mellem leverceller og neuroner (eller to celletyper i en multicellulær organisme som dig selv).

Hvordan bestemmer cellerne “hvilke gener der skal tændes?

nu er der et vanskeligt spørgsmål! Mange faktorer, der kan påvirke hvilke gener en celle udtrykker., Forskellige celletyper udtrykker forskellige sæt gener, som vi så ovenfor. Imidlertid kan to forskellige celler af samme type også have forskellige genekspressionsmønstre afhængigt af deres miljø og indre tilstand.stort set kan vi sige, at en celles genekspressionsmønster bestemmes af information fra både inden for og uden for cellen.

• eksempler på information inde fra cellen: de proteiner, den arvede fra sin modercelle, om dens DNA er beskadiget, og hvor meget ATP det har.,
• eksempler på information uden for cellen: kemiske signaler fra andre celler, mekaniske signaler fra den ekstracellulære Matri.og næringsstofniveauer.

hvordan hjælper disse signaler en celle med at “bestemme” hvilke gener der skal udtrykkes? Celler træffer ikke beslutninger i den forstand, at du eller jeg ville. I stedet har de molekylære veje, der konverterer information—såsom binding af et kemisk signal til dets receptor—til en ændring i genekspression.

som et eksempel, lad os overveje, hvordan celler reagerer på vækstfaktorer., En vækstfaktor er et kemisk signal fra en nabocelle, der instruerer en målcelle til at vokse og opdele. Vi kunne sige, at cellen “bemærker” vækstfaktoren og” beslutter ” at opdele, men hvordan forekommer disse processer faktisk?

Figur 2. Vækstfaktor, der fremkalder celledeling

• cellen registrerer vækstfaktoren gennem fysisk binding af vækstfaktoren til et receptorprotein på celleoverfladen.,
• Binding af vækstfaktoren får receptoren til at ændre form, hvilket udløser en række kemiske begivenheder i cellen, der aktiverer proteiner kaldet transkriptionsfaktorer.
• transkriptionsfaktorerne binder sig til bestemte sekvenser af DNA i kernen og forårsager transkription af celledelingsrelaterede gener.
• produkterne af disse gener er forskellige typer proteiner, der får cellen til at opdele (drive cellevækst og/eller skubbe cellen fremad i cellecyklussen).,

Dette er blot et eksempel på, hvordan en celle kan konvertere en informationskilde til en ændring i genekspression. Der er mange andre, og forståelse af logikken i genregulering er et område med løbende forskning i biologi i dag.

vækstfaktor signalering er kompleks og involverer aktivering af en række mål, herunder både transkriptionsfaktorer og ikke-transskription faktor proteiner.,

prokaryotisk og eukaryotisk genregulering

for at forstå, hvordan genekspression reguleres, skal vi først forstå, hvordan et gen koder for et funktionelt protein i en celle. Processen forekommer i både prokaryote og eukaryote celler, bare på lidt forskellige måder.,

prokaryote organismer er encellede organismer, der mangler en cellekerne, og deres DNA flyder derfor frit i cellecytoplasmaet. For at syntetisere et protein forekommer processerne for transkription og translation næsten samtidigt. Når det resulterende protein ikke længere er nødvendigt, stopper transkriptionen. Som et resultat er den primære metode til at kontrollere, hvilken type protein og hvor meget af hvert protein der udtrykkes i en prokaryotisk celle, reguleringen af DNA-transkription. Alle de efterfølgende trin sker automatisk. Når der kræves mere protein, forekommer mere transkription., Derfor er kontrollen af genekspression i prokaryote celler for det meste på transkriptionsniveau.eukaryote celler har derimod intracellulære organeller, der øger deres kompleksitet. I eukaryote celler er DNA ‘ et indeholdt i cellens kerne, og der transkriberes det til RNA. Det nyligt syntetiserede RNA transporteres derefter ud af kernen ind i cytoplasmaet, hvor ribosomer oversætter RNA til protein., Processerne for transkription og oversættelse adskilles fysisk af den nukleare membran; transkription forekommer kun inden i kernen, og translation forekommer kun uden for kernen i cytoplasmaet. Reguleringen af genekspression kan forekomme i alle stadier af processen (Figur 1)., Forordning kan opstå, når DNA er foldede sig ud og løsnet fra nucleosomes til at binde transkriptionsfaktorer (epigenetisk niveau), når RNA er transskriberet (transkriptionel niveau), når RNA er behandlet og eksporteret til cytoplasmaet, efter at den er transskriberet (post-transkriptionel niveau), når RNA oversættes til protein (translationel niveau), eller når protein er blevet lavet (post-translationelle niveau).

Figur 1., Prokaryotisk transkription og translation forekommer samtidigt i cytoplasmaet, og regulering sker på transkriptionsniveau. Eukaryotisk genekspression reguleres under transkription og RNA-behandling, som finder sted i kernen og under proteinoversættelse, som finder sted i cytoplasmaet. Yderligere regulering kan forekomme ved post-translationelle modifikationer af proteiner.forskellene i reguleringen af genekspression mellem prokaryoter og eukaryoter er opsummeret i tabel 1., Reguleringen af genekspression diskuteres detaljeret i efterfølgende moduler.

Tabel 1., Forskelle i Regulering af genekspression af Prokaryote og Eukaryote Organismer
Prokaryote organismer	Eukaryote organismer
Manglende kerne	Indeholder kernen
DNA er fundet i cytoplasmaet	DNA er begrænset til den nukleare rum
transkription RNA og protein dannelse forekommer næsten samtidig	RNA-transskriptionen sker forud for protein dannelse, og det finder sted i kernen., Translation af RNA til protein forekommer i cytoplasmaet.
genekspression er primært reguleret på transkriptionel niveau	genekspression er reguleret på mange niveauer (epigenetisk, transkriptionel, nukleare pendulfart, post-transkriptionel, translationel og post-translationelle)

Udvikling af Gen Forordning

Prokaryote celler kan kun regulere genekspression ved at kontrollere mængden af transskription., Efterhånden som eukaryote celler udviklede sig, steg kompleksiteten af kontrollen af genekspression. For eksempel kom udviklingen af eukaryote celler inddeling af vigtige cellulære komponenter og cellulære processer. En nuklear region, der indeholder DNA ‘ et, blev dannet. Transskription og oversættelse blev fysisk adskilt i to forskellige cellulære rum. Det blev derfor muligt at kontrollere genekspression ved at regulere transkription i kernen og også ved at kontrollere RNA-niveauerne og proteinoversættelsen, der er til stede uden for kernen.,

nogle cellulære processer opstod fra organismens behov for at forsvare sig selv. Cellulære processer såsom genhæmning udviklet til at beskytte cellen mod virale eller parasitære infektioner. Hvis cellen hurtigt kunne lukke genekspression i en kort periode, ville den være i stand til at overleve en infektion, når andre organismer ikke kunne. Derfor udviklede organismen en ny proces, der hjalp den med at overleve, og den var i stand til at videregive denne nye udvikling til afkom.

praksis spørgsmål

kontrol af genekspression i eukaryote celler forekommer på hvilket niveau(er)?,

1. only the transcriptional level
2. epigenetic and transcriptional levels
3. epigenetic, transcriptional, and translational levels
4. epigenetic, transcriptional, post-transcriptional, translational, and post-translational levels

Show Answer

Answer d. Control of gene expression in eukaryotic cells occurs at epigenetic, transcriptional, post-transcriptional, translational, and post-translational levels.,

Post-translationelle kontrol refererer til:

1. regulering af genekspression efter transskription
2. regulering af genekspression efter oversættelse
3. kontrol af epigenetiske aktivering
4. periode mellem transskription og oversættelse

Vis Svar

Svar b., Post-translationel kontrol henviser til reguleringen af genekspression efter oversættelse

kontroller din forståelse

Besvar spørgsmålet(spørgsmålene) nedenfor for at se, hvor godt du forstår emnerne i det foregående afsnit. Denne korte quui.tæller ikke med din karakter i klassen, og du kan genoptage det et ubegrænset antal gange.

Brug denne quui.til at tjekke din forståelse og beslutte, om du vil (1) studere det foregående afsnit yderligere eller (2) gå videre til næste afsnit.