Die Genexpression – was ist das? die Definition

Was ist der Ausdruck der Gene? Was ist ihre Rolle? Wie funktioniert der Mechanismus der Genexpression? Wie sind die Aussichten es vor uns öffnet? Wie ist die Regulation der Genexpression in Eukaryonten und Prokaryonten? Hier ist eine kurze Liste von Fragen, die in diesem Artikel behandelt werden.

allgemeine Informationen

Gene Expression – ist der Prozessname Übertragung der genetischen Information von der DNA über RNA zu Proteinen und Polypeptiden. Lassen Sie uns einen kleinen Exkurs Verständnis machen. Was sind Gene? Diese linearen DNA-Polymere, die von einer langen Kette verbunden ist. Verwendung des Proteins bilden sie Chromatin Chromosom. Wenn wir über eine Person sprechen, dann haben wir sechsundvierzig. Sie sind etwa 50 000 bis 10 000 Gene und 3,1 Milliarden Basenpaare. Wie werden hier geführt? Die Länge der Abschnitte, auf die Arbeit getan wird, wird in den Tausenden und Millionen von Nukleotiden angegeben. Ein Chromosom enthält etwa 2000-5000 Gene. In einer etwas anderen Bedingungen – etwa 130 Millionen Basenpaaren. Das ist aber nur eine sehr grobe Schätzung, die mehr oder weniger wahr für große Sequenzen ist. Wenn Sie über kurze Distanzen arbeiten, wird das Verhältnis verletzt. Auch auf dieser Etage kann auf den Körper auswirken, auf denen die Arbeit durchgeführt wird Material.

Über Gene

Sie haben die verschiedensten Länge. Hier zum Beispiel, Globin – 1500 Nukleotiden. Ein Dystrophin – so viel wie 2 Millionen! Ihr Cis-Element kann aus dem Gen für eine beträchtliche Entfernung gelöscht werden. Somit sind sie in Globin in einem Abstand von 50 und 30 Nukleotiden in tysyach 5'- und 3'-Richtung. Das Vorhandensein einer solchen Organisation erheblich erschwert unsere Definition der Grenzen zwischen ihnen. Außerdem enthalten die Gene eine erhebliche Menge an vysokopovtoryayuschihsya funktionalen Verantwortlichkeiten Sequenzen, die wir noch nicht verstanden.

Um zu verstehen, ihre Struktur kann man sich vorstellen, dass 46 Chromosomen sind getrennte Volumina, in denen Informationen gespeichert sind. Sie sind in 23 Paaren gruppiert. Einer der beiden Elemente von einem Elternteil vererbt. „Text“, die in „Volumes“ wiederholt „neu zu lesen“ Tausende von Generationen sind, die in einer Menge von Fehlern und Änderungen (Mutationen genannt) bringt. Und sie sind alle von den Nachkommen vererbt. Nun gibt es genug theoretische Informationen zu beginnen mit der Tatsache zu tun, dass eine Genexpression manifestiert. Diese Tatsache ist das Hauptthema dieses Artikels.

Die Theorie der Operon

Es basiert auf genetischen Untersuchungen, β-Galactosidase Induktion, die bei der hydrolytischen Spaltung von Lactose beteiligt. Es wurde von Jacques Monod und Fransua Zhakobom formuliert. Diese Theorie erklärt den Mechanismus, um die Synthese von Proteinen in Prokaryoten zu steuern. spielt auch eine wichtige Rolle und Transkription. Die Theorie ist, dass die Gene sind Proteine, die an Stoffwechselprozessen funktionell eng verbunden sind, werden oft zusammen gruppiert. Sie schaffen Struktureinheiten genannt Operons. Ihre Bedeutung ist, dass alle Gene, die ein Teil davon sind, unisono ausgedrückt. Mit anderen Worten, sie können transkribiert, oder keiner von ihnen sein kann „lesen“. In solchen Fällen ist das Operon aktiv oder passiv. Genexpressionsebene kann nur geändert werden, wenn es eine Reihe von einzelnen Elementen.

Die Induktion der Proteinsynthese

Stellen wir uns vor, dass wir eine Zelle, die in ihrem Wachstum als Quelle für Kohlenstoff Verwendung Glukose haben. Wenn es für das Disaccharid Lactose, in wenigen Minuten gewechselt ist, können Sie sicher sein, dass sie an die Bedingungen angepasst hat, die sich geändert haben. Dass es eine Erklärung ist: Die Zelle kann beide Quellen des Wachstums arbeiten, aber einer von ihnen ist besser geeignet. Daher gibt es einen „Blick“ auf eine chemische Verbindung herstellbaren. Aber wenn es verloren geht und durch das Symbol angezeigt wird Laktose ersetzt, die verantwortliche RNA-Polymerase aktiviert und beginnt, seinen Einfluss auf die Produktion des gewünschten Proteins auszuüben. Es ist mehr eine Theorie, aber jetzt lassen Sie uns darüber sprechen, wie die tatsächliche Genexpression auftritt. Das ist sehr aufregend.

Die Organisation des Chromatins

Material dieses Absatzes ist ein Modell der differenzierten Zellen eines vielzelligen Organismus. Die Kerne gestapelt Chromatin so dass nur eine geringe Transkription des Genoms verfügbar ist (etwa 1%). Aber trotz dieser dank Vielfalt und Komplexität der Prozesse der Zelle in ihnen stattfind wir sie beeinflussen können. Im Moment für die Person, ist es in einem solchen Auswirkungen auf die Organisation von Chromatin zur Verfügung:

1. Ändern der Anzahl der Strukturgene.
2. Effizientes die verschiedenen Teile des Codes transkribieren.
3. Wieder aufzubauen, die die Gene in den Chromosomen.
4. Nehmen Sie Änderungen und synthetisierten Polypeptidketten.

Allerdings effiziente Expression des Zielgens wird durch die strikte Einhaltung Technologie erreicht. Egal, welche Arbeit getan wird, auch wenn das Experiment auf einem kleinen Virus geht. Die Hauptsache – ist auf den Plan durch die Intervention erstellt bleiben.

Ändern der Anzahl von Genen

Wie kann dies umgesetzt werden? Stellen wir uns vor, dass wir in der Wirkung auf die Genexpression interessiert sind. Als Prototyp haben wir Material Eukaryoten. Er hohe Plastizität hat, können wir daher folgende Änderungen vornehmen:

1. Um die Anzahl der Gene zu erhöhen. Es wird in Fällen verwendet, wo es notwendig ist, dass der Körper die Synthese eines bestimmten Produkts erhöht. In einem solchen Zustand sind viele nützliche Elemente des menschlichen Genoms amplifiziert (z.B. rRNA, tRNA, Histone, und so weiter). Solche Seiten haben Tandem innerhalb der Chromosomen kann und sogar über sie hinaus in Höhe von 100.000 bis 1.000.000 Basenpaare gehen. Lassen Sie sich bei einer praktischen Anwendung suchen. Interesse für uns ist das Metallothionein-Gen. Sein Proteinprodukt kann Schwermetalle binden wie Zink, Cadmium, Quecksilber und Kupfer und jeweils den Körper vor Vergiftung sie zu schützen. Seine Aktivierung kann nützlich für Menschen, die unter unsicheren Bedingungen arbeiten. Wenn eine Person ist bereits erwähnt eine erhöhte Konzentration an Schwermetallen, erfolgt die Genaktivierung langsam automatisch.
2. Reduzieren der Anzahl der Gene. Es ist selten Methode der Regulierung verwendet. Aber auch hier gibt es Beispiele. Einer der bekanntesten – es sind die roten Blutkörperchen. Wenn sie reifen, kollabiert der Kern und der Träger verliert sein Genom. Ein solcher Prozess der Reifung und getestet, Lymphozyten und Plasmazellen, verschiedenen Klonen, die synthetisiert wurden, Formen der Immunglobuline sekretiert.

Gen-Umordnung

Wichtig ist auch die Möglichkeit des Bewegens und Kombinieren des Materials, mit dem es in der Lage ist, Transkription und Replikation. Dieser Prozess wird genetische Rekombination bezeichnet. Durch welche Mechanismen ist es möglich? Lassen Sie uns die Antwort auf diese Frage auf dem Antikörper Beispiel. Sie werden von B-Lymphozyten erzeugt, die zu einer Art eines bestimmten Klon gehören. Und im Fall von Kontakt mit dem Körper des Antigens an der der Antikörper komplementär ist mit der aktiven Stelle der Bindung mit anschließender Proliferation von Zellen passiert. Warum ist es, dass der menschliche Körper die Fähigkeit hat, eine Vielzahl von Proteinen zu schaffen? Möglich wird dies durch Rekombination und somatische Mutationen. Aber es könnte eine Folge der vom Menschen verursachten Veränderungen in der DNA-Struktur sein.

Änderung RNA

Gene Expression – ist der Prozess, durch den eine bedeutende Rolle Ribonukleinsäure spielt. Wenn wir die mRNA notwendig ist zu beachten, dass nach der Transkription Primärstruktur kann variieren in Betracht ziehen. Die Sequenz von Nukleotiden in den Genen der gleichen. Aber in verschiedenen Geweben können mRNA erscheinen Substitutionen, Einfügungen oder einfach wird Verlust Paare auftreten. Als ein Beispiel aus der Natur kann Apoprotein B, erzeugt in den Zellen des Dünndarms und der Leber führen. Was ist die Bearbeitung einen Unterschied? Die Version vom Darm produziert, hat 2152 Aminosäuren. Während der Leber Inhalt bietet Version 4563 Salden! Und trotz dieser Unterschiede haben wir genau Apoprotein B.

Veränderungen der mRNA-Stabilität

Wir haben fast zu dem Schluss gekommen, dass es möglich war, in Proteinen und Polypeptiden zu tun. Aber seien wir ehrlich noch an, wie feste mRNA-Stabilität werden kann. Um dies zu tun, zunächst muss er den Kern verlassen und aus dem Zytoplasma bekommen. Dies wird durch die vorhandenen Poren erreicht. Eine große Anzahl von mRNA wird durch Nukleasen gespalten. Diejenigen, die dieses Schicksal zu entkommen, organisieren Komplexe mit Proteinen. Lebensdauer der eukaryotischen mRNA variiert über einen weiten Bereich (bis zu mehreren Tagen). Wenn mRNA stabilisiert, dann kann mit einer festen Rate zu beachten, dass die erhöhte Anzahl der neu-Proteinprodukt gebildet. Gen-Expressionsniveau in diesem Fall nicht ändert, sondern, was noch wichtiger ist, der Körper wird mit mehr Effizienz betreiben. Mit Hilfe molekularbiologischer Techniken kann das Endprodukt codiert werden, was eine erhebliche Lebensdauer haben wird. So ist zum Beispiel möglich, eine β-Globin funktioniert etwa 10 Stunden (das ist sehr viel für sie) zu erstellen.

Prozessgeschwindigkeit

Das ist im allgemeinen Genexpressionssystem betrachtet. Nun bleibt nur die verfügbaren Informationen zu ergänzen, das Wissen, wie schnell die Prozesse sowie langlebige Proteine. Lassen Sie uns sagen, dass die Kontrolle der Genexpression halten wird. Es sollte beachtet werden, dass die Auswirkungen auf die Geschwindigkeit nicht die primäre Methode der Regulierung Vielfalt und Menge der Proteinprodukt angesehen wird. Obwohl seine Veränderung, um dieses Ziel zu erreichen, ist nach wie vor verwendet. Als Beispiel wird die Synthese eines Proteinproduktes in Retikulozyten. Hämatopoetischen Zelldifferenzierung auf der Ebene des Nucleus entzogen (und somit die DNA). Die Ebene der Genregulation im Allgemeinen abhängig von irgendeiner Art von Anschlussmöglichkeiten gebaut, um aktiv die laufenden Prozesse zu beeinflussen.

Die Dauer der

Wenn ein Protein synthetisiert wird, hängt die Zeit, in der er leben wird auf der Protease. Es kann nicht genau wie möglich genannt werden, weil in diesem Fall im Bereich von wenigen Stunden bis zu ein paar Jahren. Proteolyse Geschwindigkeit ist sehr unterschiedlich, je nachdem, welche Zelle es ist. Enzyme, die katalysieren können Prozesse sind in der Regel schnell „verwendet.“ Aus diesem Grunde sind sie auch durch den Körper in großen Mengen erzeugt. Auch auf dem Protein Lebensdauer kann den physiologischen Zustand des Körpers beeinflussen. Auch, wenn das defekte Produkt erstellt wurde, wird es schnell das Schutzsystem eliminiert. So können wir sicher sagen, dass das einzige, was wir sagen können – das ist die Standard Lebensdauer im Labor erhalten wird.

Abschluss

Dieser Bereich ist sehr vielversprechend. Zum Beispiel kann die Expression von fremden Genen helfen Erbkrankheiten zu heilen, und negative Mutation zu beseitigen. Trotz der Anwesenheit von umfangreichem Wissen über das Thema, können wir getrost sagen, dass die Menschheit noch ganz am Anfang nur ist. Gentechnik erfuhr erst vor kurzem die notwendigen Teile von Nukleotiden zuzuordnen. Vor 20 Jahren war es eine der größten Veranstaltungen dieser Wissenschaft – geschaffen wurde das Schaf Dolly. Nun wird Forschung an menschlichen Embryonen durchgeführt. Wir können mit Zuversicht sagen, dass wir an der Schwelle der Zukunft sind, wo es keine Krankheiten und physiologische Not ist. Aber bevor wir uns dort zu finden, müssen Sie sehr gut sein zum Wohl des Wohlstands zu arbeiten.