Operon Definition
un operon este un grup de gene legate funcțional care sunt controlate de un operator partajat. Operonii constau din mai multe gene grupate împreună cu un promotor și un operator. Operonii sunt prezenți în procariote (bacterii și arhaea), dar sunt absenți în eucariote. În unele situații, mai mulți operoni sunt controlați de aceeași proteină de reglementare; în aceste cazuri operonii formează un regulon. Operonii au fost identificați pentru prima dată ca un mod de control al expresiei genelor în 1961 de François Jacob și Jacques Monod.,Operonii sunt regiuni ale ADN-ului care conțin grupuri de gene înrudite. Acestea sunt alcătuite dintr-o regiune promotor, un operator și mai multe gene conexe. Operatorul poate fi localizat fie în interiorul promotorului, fie între promotor și gene. ARN polimeraza inițiază transcrierea prin legarea la regiunea promotorului. Locația operatorului este importantă, deoarece reglementarea acestuia permite sau previne transcrierea genelor în ARNm.,
funcția Operon
un operon este un pachet complet pentru expresia genelor și sinteza polipeptidelor. Prin combinarea genelor înrudite, toate polipeptidele necesare pentru o anumită funcție sunt sintetizate ca răspuns la un singur stimul. De exemplu, bacteria Escherichia coli conține un număr de gene grupate în operons și regulons: Lac operon care este implicată în lactoză degradarea, operon Trp, care este implicat în biosinteza triptofanului, și Lui operon care este implicată în histidină biosinteza., Aceste operoni sunt activate atunci când sunt necesare produsele genetice.
Operonii pot fi sub control negativ sau pozitiv. Controlul negativ implică oprirea operonului în prezența unui represor; acest lucru poate fi represibil sau inductibil. Un operon repressible este unul care este de obicei pe, dar care poate fi reprimat în prezența unei molecule represoare. Represorul se leagă de operator în așa fel încât mișcarea sau legarea ARN polimerazei este blocată și transcrierea nu poate continua. Un operon inductibil este unul care este de obicei oprit., În absența unui inductor, operatorul este blocat de o moleculă represoare. Când inductorul este prezent, acesta interacționează cu proteina represoare, eliberând-o de operator și permițând transcrierea să continue. Repressible operons sunt în general implicate în anabolizanți cai, sau sinteza de o componentă esențială, în timp ce inductibile operons sunt în general implicate în căile catabolice, sau descompunerea de substanțe nutritive. Controlul pozitiv al unui operon este atunci când expresia genelor este stimulată de prezența unei proteine de reglementare.,
Lac Operon
Lac operon este exemplul clasic de operon și este responsabil pentru degradarea lactozei proteice din lapte. Operonul Lac este un operon inductibil; în absența lactozei, operatorul este blocat de o proteină represoare. Operonul este alcătuit dintr-un promotor cu operator și trei gene (lacZ, lacY și lacA) care codifică β-galactozidaza, permeaza și transacetilaza., Cele trei gene sunt implicate în descompunerea lactozei în metaboliții săi: β-galactozidaza descompune lactoza în glucoză și galactoză, în timp ce celelalte două proteine ajută la procesul metabolic. Expresia operonului Lac este controlată de gena de reglementare lacI, situată imediat adiacentă regiunii promotoare. LacI codifică o proteină represoare alosterică care menține operonul Lac „oprit”.
pentru ca operonul Lac să fie pornit, o moleculă inductor trebuie să inactiveze proteina represoare., Molecula inductorului din acest sistem este alolactoza, un izomer al lactozei. Când lactoza și izomerul său sunt prezente în celulă, alolactoza se va lega de site-urile alosterice ale proteinei represoare, schimbându-i conformația și făcând-o inactivă. Pe măsură ce proteina represoare se detașează de operator, ARN polimeraza se poate lega de promotor, poate apărea transcripția și cele trei gene de degradare a lactozei pot fi sintetizate.
figura prezintă structura de Lac operon și adiacente lacR represor gene.,operonul Lac este, de asemenea, supus unei reglări genetice pozitive. În timp ce îndepărtarea proteinei represoare în prezența lactozei este necesară pentru sinteza genelor lacZ, lacY și lacA, expresia genelor va rămâne scăzută. Nivelul expresiei genelor este controlat de cantitatea de sursă de energie preferată, glucoza, din celulă. Acest control este reglat de o proteină de reglementare alosterică, proteina Activatoare catabolite (CAP). Când nivelurile de glucoză din celulă sunt scăzute, molecula organică ciclică AMP este în concentrație ridicată., AMP ciclic activează CAP prin legarea la site-urile alosterice, determinând CAP să se atașeze la promotorul Lac operon. Spre deosebire de proteinele represoare, legarea CAP la operonul Lac stimulează expresia genelor. Când nivelurile de glucoză din celule cresc, nivelurile AMP ciclice din celulă scad, iar proteina Activatoare se va disocia de promotor. Transcrierea va reveni la niveluri scăzute sau se va opri dacă proteina represor reatașează.
figura descrie operonul Lac și modul în care expresia sa genetică este sub control atât pozitiv, cât și negativ.,
Trp Operon
TRP operon este responsabil pentru sinteza aminoacidului tritofan atunci când nu este disponibil în mediu. Operonul Trp este alcătuit dintr-un promotor cu un operator și cinci gene care codifică enzimele pentru sinteza triptofanului. Operonul Trp este reglat de gena de reglementare trpR, o genă care se află la o distanță de operonul Trp.
operonul Trp este un exemplu de operon represibil; este pornit dacă nu este oprit de o proteină represoare. Proteina represoare este sintetizată de trpR., În timp ce proteina represoare este întotdeauna prezentă în celulă, ea este sintetizată într-o formă inactivă. Când este prezent un corepresor, în acest caz triptofan, acesta se leagă de proteina represoare într-un sit alosteric. Aceasta modifică conformația proteinei astfel încât se poate lega de operator și poate bloca transcripția prin prevenirea legării ARN polimerazei de promotor. În acest fel, celula economisește energie prin faptul că nu produce triptofan atunci când este deja prezentă.,
figura descrie operon Trp cu represor gene, promoter, operator, și cinci triptofan-sintetizarea gene.
test
1. Care dintre următoarele organisme conțin operoni?
A. drojdie
B. bivalve
C. copaci
D. archaea
2. Cum este reglementat Lac operon?
A., controlul pozitiv
B. controlul negativ
C. inductibil
D. toate cele de mai sus
3. Sunt operonii represibili sub control pozitiv sau negativ?
A. pozitiv
B., negativ