határozza meg a rendelet kifejezést, mivel a

génekre vonatkozik ahhoz, hogy egy sejt megfelelően működjön, a szükséges fehérjéket a megfelelő időben kell szintetizálni. Minden sejt szabályozza vagy szabályozza a fehérjék szintézisét a DNS-ben kódolt információkból. Az RNS és a fehérje előállítására szolgáló gén bekapcsolásának folyamatát génexpressziónak nevezik. Akár egy egyszerű egysejtű szervezetben, akár egy komplex többsejtű szervezetben, minden sejt szabályozza, hogy mikor és hogyan fejezik ki génjeit., Ahhoz, hogy ez előfordul, ott kell lennie egy mechanizmust, hogy ellenőrizzék, amikor egy gén fejezte ki, hogy RNS-fehérje, mennyi fehérje készült, amikor itt az ideje, hogy hagyd abba, hogy ezt a fehérjét, mert már nincs rá szüksége.

a génexpresszió szabályozása energiát és teret takarít meg. Jelentős mennyiségű energiára lenne szükség ahhoz, hogy egy szervezet minden gént mindig kifejezzen, így energiahatékonyabb a gének bekapcsolása csak akkor, ha szükséges., Ezenkívül csak az egyes sejtekben lévő gének egy részhalmazának kifejezése takarít meg helyet, mivel a DNS-t le kell húzni a szorosan tekercselt szerkezetéből, hogy átírja és lefordítsa a DNS-t. A sejteknek hatalmasnak kell lenniük, ha minden fehérjét minden sejtben állandóan expresszálnak.

a génexpresszió szabályozása rendkívül összetett. Az ebben a folyamatban fellépő működési zavarok károsak a sejtre, számos betegség kialakulásához vezethetnek, beleértve a rákot is.,

Kifejezés a Gének

A sejt működéséhez szükséges fehérjék kell szintetizált, a megfelelő időben. Minden sejt szabályozza vagy szabályozza a fehérjék szintézisét a DNS-ben kódolt információkból. Az RNS és a fehérje előállítására szolgáló gén bekapcsolásának folyamatát génexpressziónak nevezik., Akár egy egyszerű egysejtű szervezetben, akár egy komplex többsejtű szervezetben, minden sejt szabályozza, hogy mikor és hogyan fejezik ki génjeit. Ahhoz, hogy ez előfordul, ott kell lennie egy mechanizmust, hogy ellenőrizzék, amikor egy gén fejezte ki, hogy RNS-fehérje, mennyi fehérje készült, amikor itt az ideje, hogy hagyd abba, hogy ezt a fehérjét, mert már nincs rá szüksége.

a génexpresszió szabályozása energiát és teret takarít meg., Jelentős mennyiségű energiára lenne szükség ahhoz, hogy egy szervezet minden gént mindig kifejezzen, így energiahatékonyabb a gének bekapcsolása csak akkor, ha szükséges. Ezenkívül csak az egyes sejtekben lévő gének egy részhalmazának kifejezése takarít meg helyet, mivel a DNS-t le kell húzni a szorosan tekercselt szerkezetéből, hogy átírja és lefordítsa a DNS-t. A sejteknek hatalmasnak kell lenniük, ha minden fehérjét minden sejtben állandóan expresszálnak.

a génexpresszió szabályozása rendkívül összetett., Az ebben a folyamatban fellépő működési zavarok károsak a sejtre, számos betegség kialakulásához vezethetnek, beleértve a rákot is.

Gene rendelet teszi a sejtek különböző

Gene rendelet, hogy egy sejt irányítja, mely gének, a sok gének a genomban, a “bekapcsolva” (kifejezett). A génszabályozásnak köszönhetően a szervezet minden sejttípusa eltérő aktív génkészlettel rendelkezik-annak ellenére, hogy testének szinte minden sejtje pontosan ugyanazt a DNS-t tartalmazza., Ezek a génexpresszió különböző mintái miatt a különböző sejttípusok különböző fehérjéket tartalmaznak, így az egyes sejttípusok egyedülállóan specializáltak a munkájuk elvégzéséhez.

például a máj egyik feladata a mérgező anyagok, például az alkohol eltávolítása a véráramból. Ehhez a májsejtek az alkohol-dehidrogenáz nevű enzim alegységeit (darabjait) kódoló géneket fejeznek ki. Ez az enzim lebontja az alkoholt egy nem toxikus molekulára. Az ember agyában lévő neuronok nem távolítják el a szervezetből a toxinokat, ezért ezeket a géneket nem fejezik ki, vagy “kikapcsolják”.,”Hasonlóképpen, a máj sejtjei nem küldenek jeleket neurotranszmitterekkel, ezért a neurotranszmitter géneket kikapcsolják (1.ábra).

1.ábra. Különböző sejtek különböző gének ” be van kapcsolva.”

sok más gén is eltérő módon expresszálódik a májsejtek és a neuronok között (vagy bármely két sejttípus egy többsejtű szervezetben, mint te).

hogyan “döntik el” a sejtek, hogy mely géneket kell bekapcsolni?

most van egy trükkös kérdés! Számos olyan tényező, amely befolyásolhatja, hogy mely géneket fejezi ki egy sejt., A különböző sejttípusok különböző génkészleteket fejeznek ki, amint azt fentebb láttuk. Az azonos típusú két különböző sejtnek azonban környezetük és belső állapotuk függvényében eltérő génexpressziós mintázata is lehet.

Általánosságban elmondható, hogy egy sejt génexpressziós mintázatát mind a sejt belsejében, mind azon kívül található információk határozzák meg.

• példák a sejten belüli információkra: az anyasejtjéből örökölt fehérjék, a DNS-e sérült, és mennyi ATP-je van.,
• példák a sejten kívülről származó információkra: más sejtekből származó kémiai jelek, az extracelluláris mátrixból származó mechanikai jelek és tápanyagszintek.

hogyan segítenek ezek a jelek egy sejtnek “eldönteni”, hogy milyen géneket kell kifejezni? A sejtek nem hoznak döntéseket abban az értelemben, hogy te vagy én. Ehelyett molekuláris útjaik vannak, amelyek az információkat-például egy kémiai jel kötődését a receptorához-átalakítják a génexpresszió változásává.

példaként nézzük meg, hogyan reagálnak a sejtek a növekedési tényezőkre., A növekedési faktor egy szomszédos sejtből származó kémiai jel, amely arra utasítja a célsejtet, hogy növekedjen és osztódjon. Azt mondhatjuk, hogy a sejt ” észreveszi “a növekedési tényezőt, és” úgy dönt”, hogy megosztja, de hogyan fordulnak elő ezek a folyamatok?

2.ábra. A sejtosztódást serkentő növekedési faktor

• a sejt a növekedési faktornak a sejtfelszínen lévő receptorfehérjéhez való fizikai kötődése révén érzékeli a növekedési faktort.,
• a növekedési faktor kötődése a receptor alakját megváltoztatja, kémiai események sorozatát kiváltva a sejtben, amelyek aktiválják a transzkripciós faktoroknak nevezett fehérjéket.
• a transzkripciós faktorok a sejtmagban lévő DNS bizonyos szekvenciáihoz kötődnek, és a sejtosztódással összefüggő gének transzkripcióját okozzák.
• ezeknek a géneknek a termékei különböző típusú fehérjék, amelyek a sejtosztódást (a sejtek növekedését és/vagy a sejtciklus előrehaladását) teszik lehetővé.,

Ez csak egy példa arra, hogy egy sejt hogyan tudja átalakítani az információforrást a génexpresszió változásává. Sokan mások is vannak, és a génszabályozás logikájának megértése ma a biológia folyamatos kutatásának területe.

a növekedési faktor jelzése összetett, és számos cél aktiválását foglalja magában, beleértve mind a transzkripciós faktorokat, mind a nem transzkripciós faktorfehérjéket.,

prokarióta és eukarióta génszabályozás

a génexpresszió szabályozásának megértéséhez először meg kell értenünk, hogy egy gén hogyan kódolja a funkcionális fehérjét egy sejtben. A folyamat mind a prokarióta, mind az eukarióta sejtekben történik, csak kissé eltérő módon.,

a prokarióta szervezetek egysejtű organizmusok, amelyeknek nincs sejtmagja, ezért DNS-E szabadon lebeg a sejt citoplazmájában. A fehérje szintetizálásához a transzkripció és a fordítás folyamata szinte egyszerre történik. Ha a kapott fehérje már nem szükséges, a transzkripció leáll. Ennek eredményeként a prokarióta sejtekben az elsődleges módszer annak ellenőrzésére, hogy milyen típusú fehérjét és mennyi fehérjét expresszálnak, a DNS transzkripció szabályozása. Az összes következő lépés automatikusan megtörténik. Ha több fehérje szükséges, több transzkripció lép fel., Ezért a prokarióta sejtekben a génexpresszió szabályozása többnyire transzkripciós szinten van.

Az eukarióta sejtek ezzel szemben intracelluláris organellákkal rendelkeznek, amelyek bonyolultabbá teszik őket. Az eukarióta sejtekben a DNS a sejtmagban található, ott pedig RNS-be van átírva. Az újonnan szintetizált RNS-t ezután a magból a citoplazmába szállítják, ahol a riboszómák az RNS-t fehérjévé alakítják., A transzkripciós és fordítási folyamatokat fizikailag elválasztja a nukleáris membrán; a transzkripció csak a magon belül történik, a fordítás pedig csak a citoplazmában a magon kívül történik. A génexpresszió szabályozása a folyamat minden szakaszában előfordulhat (1.ábra)., Rendelet akkor fordulhat elő, ha a DNS letekerte, s meglazította a nucleosomes köti transzkripciós faktorok (epigenetikus szinten), ha az RNS átírt (transzkripciós szinten), ha az RNS feldolgozása exportált, illetve a citoplazma után átírva (poszt-transzkripciós szinten), ha az RNS lefordították fehérje (transzlációs szint), vagy után a fehérje került sor (poszt-transzlációs szint).

1.ábra., A prokarióta transzkripció és fordítás egyszerre fordul elő a citoplazmában, és a Szabályozás transzkripciós szinten történik. Az eukarióta génexpressziót a sejtmagban zajló transzkripciós és RNS-feldolgozás, valamint a citoplazmában végbemenő fehérje-fordítás során szabályozzák. További szabályozás történhet a fehérjék transzlációs utáni módosításával.

A prokarióták és az eukarióták génexpressziójának szabályozásában mutatkozó különbségeket az 1. táblázat foglalja össze., A génexpresszió szabályozását a későbbi modulokban részletesen tárgyaljuk.

ellenőrizze megértését

válaszoljon az alábbi kérdésre, hogy mennyire érti az előző szakaszban tárgyalt témákat. Ez a rövid kvíz nem számít bele az osztályodba, és korlátlan számú alkalommal megismételheted.

használja ezt a kvízt, hogy ellenőrizze a megértését, majd eldöntse, hogy (1) tanulmányozza tovább az előző részt, vagy (2) lépjen tovább a következő szakaszra.