التعبير الجيني - ما هذا؟ تعريف

ما هو تعبير عن الجينات؟ ما هو دورها؟ كيف يمكن للآلية التعبير الجيني؟ ما هي الآفاق التي تفتح أمامنا؟ كيف يتم تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوى وبدائيات النوى؟ وهنا لائحة قصيرة من الأسئلة التي سيتم تناولها في هذه المقالة.

معلومات عامة

التعبير الجيني - هو نقل اسم عملية المعلومات الوراثية من الحمض النووي RNA عن طريق البروتينات والبروتينية. دعونا نجعل فهم الاستطراد الصغيرة. ما هي الجينات؟ هذا الخطية البوليمرات DNA التي ترتبط بها سلسلة طويلة. استخدام البروتين فإنها تشكل لونين كروموسوم. إذا كنا نتحدث عن شخص ما، ثم لدينا ستة وأربعون. وهي تقع حوالي 50 000-10 000 الجينات و 3.1 مليار زوج قاعدة. كيف يتم الاسترشاد هنا؟ طول المقاطع التي يجري العمل، يشار إلى الآلاف والملايين من النيوكليوتيدات. واحد كروموسوم يحتوي على حوالي 2000-5000 الجينات. في شروط مختلفة إلى حد ما - نحو 130 مليون زوج من القواعد. لكن هذا ليس سوى تقدير تقريبي جدا، والتي هي أكثر أو أقل صحيح لمتواليات كبيرة. إذا كنت تعمل لمسافات قصيرة، سيتم انتهكت النسبة. في هذا الطابق أيضا يمكن أن تؤثر على الجسم، والتي يجرى العمل بها المواد.

حول الجينات

لديهم طول الأكثر تنوعا. هنا، على سبيل المثال، الغلوبين - 1500 النيوكليوتيدات. A الدستروفين - ما يصل إلى 2 مليون دولار! قد يتم حذف العناصر التنظيمية رابطة الدول المستقلة الخاصة بهم من الجينات لمسافة كبيرة. وهكذا، في الغلوبين هم على مسافة 50 و 30 النيوكليوتيدات في tysyach 5'- و3'-الاتجاه، على التوالي. وجود مثل هذه المؤسسة يعقد بشكل ملحوظ تعريفنا للحدود بينهما. أيضا، تحتوي على الجينات كمية كبيرة من vysokopovtoryayuschihsya تسلسلات المسؤوليات الوظيفية التي لم نفهم حتى الان.

لفهم بنيتها يمكن لأحد أن يتصور أن 46 الكروموسومات هي مجلدات منفصلة، حيث يتم تخزين المعلومات. يتم تجميعها في 23 زوجا. يورث أحد العنصرين من أحد الوالدين. "نص"، وهو في "مجلدات" مرارا وتكرارا "قراءة إعادة" آلاف الأجيال، الذي يجمع في الكثير من الأخطاء والتغييرات (وتسمى الطفرات). وهم ورثت كل من النسل. الآن هناك معلومات نظرية كافية للبدء في التعامل مع حقيقة أن التعبير الجيني يظهر. هذه الحقيقة هي الموضوع الرئيسي لهذه المادة.

نظرية الاوبرون

لأنه يقوم على دراسات وراثية، بيتا غالاكتوزيداز التعريفي، والتي شاركت في انشقاق حلمهي من اللاكتوز. وضعت من قبل جاك مونو وFransua Zhakobom. تشرح هذه النظرية آلية للسيطرة على تركيب البروتينات في بدائيات النوى. تلعب أيضا دورا هاما والنسخ. هذه النظرية هو أن الجينات هي البروتينات التي ترتبط ارتباطا وثيقا وظيفيا لعمليات التمثيل الغذائي، وغالبا ما يتم تجميعها معا. لأنها تخلق الوحدات الهيكلية دعا operons. أهميتها هي أن جميع الجينات التي هي جزء منه، أعربت في انسجام تام. وبعبارة أخرى، يمكن نسخها، أو أيا منها لا يمكن أن يكون "قراءة". في مثل هذه الحالات، والاوبرون هو إيجابي أو سلبي. يمكن تغيير مستوى التعبير الجيني إلا إذا كان هناك مجموعة من العناصر الفردية.

تحريض تخليق البروتين

دعونا نتصور أن لدينا التي خلية في نموها كمصدر للاستخدام الكربون الجلوكوز. إذا تم تغييره لاللاكتوز ديساكهارايد، في بضع دقائق يمكنك أن تكون آمنة أنها تكيفت مع الظروف التي تغيرت. أن هناك تفسيرا: الخلية يمكن أن تعمل كل من مصادر النمو، ولكن واحد منهم هو أكثر ملاءمة. لذلك، هناك "البصر" لfabricable مركب كيميائي. ولكن إذا ما فقدت والاستعاضة عنها اللاكتوز يظهر، يتم تنشيط RNA البلمرة مسؤولة ويبدأ في ممارسة نفوذها على إنتاج البروتين المطلوب. إنها أكثر من الناحية النظرية، ولكن الآن دعونا نتحدث عن كيفية حدوث التعبير الجيني الفعلي. هذا أمر مثير للغاية.

تنظيم الكروماتين

المواد من هذه الفقرة هو نموذج من الخلايا المتمايزة من متعددة الخلايا. نواة لونين مكدسة حتى أنه ليس هناك سوى نسخ قليلة من الجينوم هو متاح (حوالي 1٪). ولكن على الرغم من هذا، وذلك بفضل إلى الخلية تنوع وتعقيد العمليات التي تجري فيها يمكننا التأثير عليهم. في هذه اللحظة، لشخص كان متوفرا لمثل هذا التأثير على تنظيم لونين:

1. تغيير عدد من الجينات الهيكلية.
2. بكفاءة نسخ أجزاء مختلفة من التعليمات البرمجية.
3. إعادة بناء الجينات في الكروموسومات.
4. إجراء تعديلات وسلاسل ببتيد توليفها.

ومع ذلك، ويتحقق التعبير كفاءة من الجينات المستهدفة من خلال التكنولوجيا التقيد صارمة. بغض النظر عما يجري العمل، حتى لو كانت التجربة تطول قليلا الفيروس. الشيء الرئيسي - هو التمسك الخطة التي وضعتها التدخل.

تغيير عدد من الجينات

كيف يمكن لهذا أن تنفذ؟ دعونا نتخيل أننا مهتمون في التأثير على التعبير الجيني. كنموذج أخذنا حقيقي النواة المادية. وقد يونة عالية، يمكننا بالتالي إجراء التغييرات التالية:

1. لزيادة عدد الجينات. فهو يستخدم في الحالات التي يكون فيها من الضروري أن الجسم قد زاد تركيب منتج معين. في مثل هذه الحالة يتم تضخيم العديد من العناصر المفيدة للجينوم البشري (على سبيل المثال، الريباسي، الحمض الريبي النووي النقال، الهستونات، وهلم جرا). ويمكن لهذه المواقع أن يكون جنبا إلى جنب داخل الكروموسومات، وحتى تذهب أبعد منها في كمية 100٬000-1٬000٬000 أزواج قاعدة. دعونا ننظر في التطبيق العملي. اهتمام بالنسبة لنا هو جين metallothionein. منتجاتها البروتين يمكن ربط المعادن الثقيلة مثل الزنك والكادميوم والزئبق والنحاس و، على التوالي، لحماية الجسم من التسمم لهم. تفعيله يمكن أن تكون مفيدة للأشخاص الذين يعملون في ظروف غير آمنة. إذا كان الشخص هناك تركيز متزايد من المعادن الثقيلة التي سبق ذكرها، وتفعيل الجين يحدث ببطء تلقائيا.
2. تقليل عدد الجينات. نادرا ما يتم استخدامه طريقة التنظيم. ولكن هنا أيضا هناك أمثلة. واحدة من الاكثر شهرة - هو خلايا الدم الحمراء. عندما تنضج، ينهار الأساسية والناقل يفقد الجينوم. هذه عملية نضوج الخلايا الليمفاوية واختبارها وخلايا البلازما، ومختلف الحيوانات المستنسخة التي تم توليفها يفرز أشكال المناعية.

إعادة ترتيب الجينات

ومن المهم أيضا إمكانية التحرك والجمع بين المواد التي كانت قادرة على النسخ والتكرار. وتسمى هذه العملية إعادة التركيب الجيني. من خلال ما الآليات التي من الممكن؟ دعونا النظر في الإجابة على هذا السؤال على سبيل المثال الأجسام المضادة. يتم إنشاؤها من قبل B-الخلايا الليمفاوية، والتي تنتمي إلى نوع من استنساخ معين. وفي حالة ملامسة الجسم للمستضد التي الأجسام المضادة مكمل مع موقع نشط من مرفق يحدث مع انتشار لاحق من الخلايا. لماذا هو أن الجسم البشري لديه القدرة على خلق مجموعة متنوعة من البروتينات؟ وقد أصبح هذا ممكنا من خلال إعادة التركيب و الطفرات الجسدية. ولكنها قد تكون نتيجة للتغيرات التي من صنع الإنسان في بنية الحمض النووي.

تغيير RNA

التعبير الجيني - هو العملية التي تلعب دورا حمض النووي الريبي كبير. وإذا نظرنا إلى مرنا لا بد من ملاحظة أنه بعد هيكل النسخ الأولية قد تختلف. تسلسل النيوكليوتيدات في الجينات للنفس. ولكن في الأنسجة المختلفة قد يبدو مرنا التبديلات، الإدراج، أو ببساطة فقدان سيحدث الأزواج. وكمثال على ذلك من طبيعة يمكن أن يؤدي صميم بروتيني B، ولدت في خلايا الأمعاء الدقيقة والكبد. ما هو تحرير الفرق؟ النسخة التي تنتجها الأمعاء، لديها 2152 الأحماض الأمينية. في حين أن محتوى الكبد نسخة يضم 4563 أرصدة! وعلى الرغم من هذا الاختلاف، لدينا بالضبط صميم بروتيني B.

التغييرات في استقرار مرنا

لقد وصلنا تقريبا إلى استنتاج أنه كان من الممكن أن تفعل في البروتينات والبروتينية. ولكن دعونا نواجه الأمر بعد النظر في استقرار مرنا كيف يمكن ان تكون ثابتة. للقيام بذلك، في البداية يجب أن يترك نواة والخروج من السيتوبلازم. ويتم إنجاز ذلك من خلال المسام الموجودة. والمشقوق وهناك عدد كبير من مرنا من قبل nucleases. تلك التي تفلت من هذا المصير، وتنظيم المجمعات مع البروتينات. عمر مرنا حقيقية النواة تختلف على نطاق واسع (تصل إلى عدة أيام). إذا استقرار مرنا، ثم بسعر ثابت يمكن ملاحظة أن زيادة عدد شكلت حديثا منتج البروتين. لا يغير مستوى التعبير الجيني في هذه الحالة، ولكن الأهم من ذلك، فإن الجسم يعمل مع قدر أكبر من الكفاءة. باستخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية، والمنتج النهائي يمكن أن تكون مشفرة، والتي سوف يكون لها عمر كبير. وهكذا، على سبيل المثال، من الممكن لخلق β-الغلوبين يعمل حوالي عشر ساعات (وهذا كثير جدا لذلك).

سرعة عملية

الذي يعتبر بشكل عام نظام التعبير الجيني. الآن يبقى فقط لاستكمال المعلومات المتاحة، ومعرفة مدى سرعة العمليات، فضلا عن البروتينات طويلة الأجل. دعنا نقول أن ذلك السيطرة على التعبير الجيني عقد. وتجدر الإشارة إلى أن التأثير على معدل لا يعتبر الوسيلة الرئيسية لتنوع تنظيم وكمية البروتين المنتج. وعلى الرغم من هذا التغيير ومن أجل تحقيق هذا الهدف لا يزال يستخدم. وكمثال على ذلك تركيب منتج البروتين في الخلايا الشبكية. تمايز الخلايا المكونة للدم على مستوى المحرومين من نواة (وبالتالي DNA). وتبنى تنظيم مستويات التعبير الجيني بشكل عام اعتمادا على نوع من إمكانيات اتصال للتأثير بنشاط العمليات الجارية.

مدة

عندما يتم تصنيعه من البروتين، والوقت الذي سيعيش يعتمد على الأنزيم البروتيني. هناك لا يمكن أن يسمى بالضبط وقت ممكن، لأنه في هذه الحالة تتراوح بين بضع ساعات لبضع سنوات. سرعة التحلل البروتيني تختلف على نطاق واسع، اعتمادا على ما هو عليه خلية. الانزيمات التي يمكن أن تحفز عمليات تميل بسرعة "استخدمت". وبسبب هذا، يتم إنشاؤها أيضا من قبل الجسم بكميات كبيرة. أيضا على عمر البروتين قد تؤثر على الحالة الفسيولوجية للجسم. أيضا، إذا تم إنشاء المنتج المعيب، وسوف يتم القضاء بسرعة على نظام وقائي. وهكذا، يمكننا أن نقول بثقة أن الشيء الوحيد الذي أستطيع أن أقول - وهذا هو عمر القياسية التي تم الحصول عليها في المختبر.

استنتاج

هذا المجال واعدة جدا. على سبيل المثال، والتعبير عن الجينات الغريبة يمكن أن تساعد في علاج أمراض وراثية، والقضاء على طفرة السلبية. وعلى الرغم من وجود معرفة واسعة حول هذا الموضوع، يمكننا أن نقول بثقة أن البشرية لا تزال فقط في البداية. الهندسة الوراثية المكتسبة إلا في الآونة الأخيرة على تخصيص قطع الغيار اللازمة من النيوكليوتيدات. قبل 20 عاما كان هناك واحد من أكبر الأحداث من هذا العلم - تم إنشاء النعجة دوللي. الآن، وتجرى الأبحاث على الأجنة البشرية. يمكننا القول بكل ثقة أننا على عتبة المستقبل، حيث لا توجد أمراض والضيق الفسيولوجية. ولكن قبل أن نجد أنفسنا هناك، يجب أن تكون جيدة جدا للعمل لصالح الازدهار.