A génműködés szabályozása

minden sejtben minden gén jelen van, ami az adott élőlényre jellemző

1-1 sejtben nem kell, hogy valamennyi működjön, csak az adott sejttípusra jellemzőekre van szükség,

és azokra is a megfelelő időben

MIÉRT KELL A GÉNEK MŰKÖDÉSÉT SZABÁLYOZNI?

nem működő géneketbe kell kapcsolni

(átírás, fehérjeszintézis lehet)

működő géneket ki kell kapcsolni

(átírás, fehérjeszintézis nem lehet)

a környezet változásával párhuzamosan,a sejt életének bizonyos szakaszaiban =

időben szabályozottan

A GÉNMŰKÖDÉS SZABÁLYOZÁSA

• prokariotákban egyszerűbb• eukariotákban sokkal bonyolultabb

ok 1: a mRNS-képzés és a fehérjeszintézis más helyszínen megy végbe

ok 2: az eukariota DNS kódoló szakaszai (exonok)nem kódoló szakaszokkal (intronokkal) vannak megszakítva, ezeket ki kell vágni a mRNS-ből(= mRNS érése)

PROKARIOTA PÉLDA

E. coli baktériumban atejcukor-operon (továbbiakban: lac-operon)

(1965: orvosi Nobel-díj François Jacob és Jacques Monod)

glükóztartalmú táptalajon nevelve:

szaporodás

laktóztartalmú táptalajra áthelyezve:

» szaporodás megáll, majd újraindul

» új enzimek jelenlétea baktériumokban!

(laktózfelvétel segítése, laktóz lebontása)

az új enzimek szintéziséhez új gének bekapcsolására volt

szükség!

E. coli kísérlet

Enzimindukció: környezet hatására új enzimek szintézise

Operon: a DNS-nek az a szakasza (működési egysége),mely tartalmaz- egy regulátorgént (szabályozó = gátló vagy serkentő)- egy promoter régiót (indító, az RNS-polimeráz

kapcsolódási helye)- egy operátor régiót (a szabályozás helye)- egy vagy több struktúrgént (enzime(ke)t kódoló szakasz)

Az E. coli DNS-ének lac-operonja

a regulátorgénről készülő gátló fehérje szabályozó funkciójú: ⇓

az operátor régióhoz kapcsolódik ⇓

és ott nem engedi az RNS-polimerázt végighaladni a DNS-en ⇓

nem készülhetnek laktózbontó enzimek

glükóz-táptalajon

laktóz táptalajon

a sejtbe bejutott laktóz a gátló fehérjéhez kapcsolódik ⇓

megváltoztatja a térszerkezetét, így az nem képes az operátor-régióhoz kapcsolódni (leválik onnan)

⇓az RNS-polimeráz végighaladhat a DNS-en (a struktúrgéneken)

⇓laktózbontó enzimek készülnek

az enzimek előállításához idő kell ⇓

ezért áll le egy darabig táptalaj-váltáskor a baktérium szaporodása

ha elfogy a laktóz, a gátló fehérje ismét az operátor régióhoz kapcsolódik

⇓nem készülhetnek laktózbontó enzimek

a galaktozidáz enzim elbontja

a laktózt » az E. colilebontó folyamataiba

kerülhet