|
ادامه بخش اول:
رمزهای وراثتی
1-7- تنظیم بیان ژن
بدن ما از صدها سلول مختلف شامل سلولهای عصبی، ماهیچه ای، پیوندی، خونی
و .... ساخته شده است. همه این سلولها نتیجه تقسیمات متوالی سلول اولیه
ای به نام تخم هستند. بنابر این خزانه ژنتیکی همه این سلولها یکی است.
با این حال شکل و کار همه آنها متفاوت است. برای مثال تمام سلول های
بدن شما دارای ژنهای رمز گردان هموگلوبین هستند، ولی فقط گلبولهای
قرمز خون، فراورده ای به نام هموگلوبین تولید می کند که در هیچ سلول
دیگری وجود ندارد. علت این تفاوتها در چگونگی بیان ژنهاست. به این معنی
که در هر سلول فقط ژنهای خاصی که متناسب با کار سلول هستند بیان می
شوند و سایر ژنها خاموش می باشند. خاموش بودن ژنها به این معنی است که
از روی آنها
mRNA
و پروتئین ساخته نمیشود. به این ترتیب فنوتیپ سلول و فرد متناسب با
خاموش و یا روشن بودن ژنها ( تنوع پروتئین ها) تعریف می شود.
نکته37:
هموگلوبین دارای چهار زنجیره پلی پپتیدی است. دو زنجره
α
و دو زنجیره
β.
بنابر این همو گلوبین دارای دو ژن
α
و
β
خواهد بود.
بیان ژنها در سطوح مختلفی از جمله رونویسی، پس از رونویسی، ترجمه و یا
پس از ترجمه کنترل می شود. کار آمد ترین و به صرفه ترین سطح کنترل
بیان ژنها ، تنظیم در سطح رونویسی است که هم در سلول های پرو کاریوتی
و هم در سلول های یوکاریوتی مشاهده می شد.
1-7-1- تنظیم
بیان ژن در پروکاریوتها
1-7-1-1-
اپران
باکتری
E.Coli
به طور مرسوم از قند گلوکز برای تأمین انرژی استفاده می کند. اما در
صورتی که با کمبود گلوکز مواجه شود و در محیط حاوی لاکتوز( قند شیر)
قرار گیرد، می تواند از لاکتوز به عنوان منبع انرژی استفاده کند.
E.Coli
دارای آنزیمهایی است که می تواند لاکتوز را جذب و تجزیه نماید. اما
این آنزیمها در شرایط حضور گلوکز و نبود لاکتوز ساخته نمی شوند.
مولکولهای لاکتوز، تحریک کننده بیان ژنهایی هستند که آنزیمهای تجزیه
کننده لاکتوز را می سازند. ژن آنزیمهای تجزیه کننده لاکتوز در
اپران لک
قرار دارند.
تعریف: مجموعه ژن یا ژنهای ساختمانی و یک بخش تنظیمی مربوط به آن در
سلول پروکاریوتی،
اپران
نام دارد. مدل اپران در سال 1961، توسط موناد و ژاکوب ارائه شد.
نکته38:
RNAپلی
مراز می تواند راه انداز ژن را شناسایی کرده و رونویسی را از نقطه آغاز
شروع کند. اما چنانچه مانعی (
مهار کننده
) بر سر راه
RNA
پلیمراز قرار گیرد، رونویسی متوقف می شود.
ساختار اپران :
بخش ساختمانی : می تواند از یک یا چند ژن ساخته شده باشد.
بخش تنظیمی: (تنظیم تجلی ژن)
-
را ه انداز ( پروموتر) محلی که
RNA
پلیمراز آن را شناسایی
می کند و برای شروع رونویسی آماده می شود
-
اپراتور( عمل کننده) : محلی که بین نقطه آغاز رونویسی و راه انداز
که مهار کننده روی آن می باشد و از انجام رونویسی جلوگیری می
کند.
پروتئین تنظیم کننده:
پروتئینی است که ژن کد کننده آن ( ژن تنظیم کننده ) در محلی دورتر از
اپران قرار دارد و کار آن ممانعت از رونویسی است. این پروتئین
مهارکننده
یا
رپرسور
هم نامیده می شود.
عامل تنظیم کننده:
هر
مولکول شیمیایی که با اتصال به مهار کننده، موجب جدا شدن آن از اپراتور
شود، عامل تنظیم کننده نام دارد.
1-7-1-2-
اپران لک
این اپران از سه ژن مختلف ساخته شده است(
اپران چند ژنی).
نکته39:
در صورتی که اپران فقط از یک ژن ساخته شده باشد
تک ژنی
نام دارد.
در شرایط حضور گلوکز و نبود لاکتوز، مهار کننده روی اپراتور نشسته و
جلوی رونویسی
RNA
را می گیرد. در شرایطی که لاکتوز در محیط باشد، تعدادی از مولکولهای
لاکتوز در درون باکتری به مولکول دیگری به نام
آلولاکتوز
تبدیل می شوند. به طور طبیعی میل ترکیبی پروتئین تنظیمی ( مهار کننده)
برای
اتصال
با
آلولاکتوز
( عامل تنظیم کننه) بیشتر از میل آن برای اتصال با اپراتور است.
زمانی که آلولاکتوز در مجاورت مهار کننده باشد، مهار کننده از اپراتور
جدا شده و به آلولاکتوز متصل می شود. به این ترتیب مسیر حرکت
RNA
پلیمراز باز شده و رونویسی آغاز می شود. محصول اپران لک ، پروتئین
هایی است که در انتقال لاکتوز به داخل سلول و تجزیه آن دخالت دارند. با
پایان پذیرفتن لاکتوز موجود در محیط، تراکم آلولاکتوز در سلول هم کاهش
می یابد. به این ترتب مهار کننده آزاد شده و دوباره با اتصال به
اپراتور، اپران را خاموش می کند.
1-7-2-
تنظیم بیان ژن در یوکاریوتها
در سلول های یوکاریوتی، اپران وجود ندارد. اما سیستم های تنظیمی پیچیده
تری در آنها مشاهده می شود. در یوکاریوت ها هم مهمترین سطح کنترل بیان
ژنها، تنظیم در سطح رونویسی است. اما از آنجایی که رونویسی در هسته و
سنتز
پروتئین
در داخل
سیتوپلاسم انجام می شود، فرصت بیشتری برای تنظیم بیان ژن وجود دارد.
نکته40:
در یوکاریوتها، آنزیم
RNA
پلیمراز به تنهایی قادر به شناسایی راه انداز نیست.
RNA
پلیمراز، راه انداز را به کمک پروتئین های مخصوصی به نام
عوامل رونویسی
شناسایی می کند. یکی از عوامل رونویسی،
فعال کننده
نام دارد. فعال کننده به بخشی از ژن به نام
افزاینده
که ممکن است صدها نوکلئوتید با راه انداز فاصله داشته باشد متصل می
شود. عوامل دیگر رونویسی به نواحی مجاور راه انداز وصل می شوند. مجموعه
عوامل رونویسی فوق موجب ایجاد یک حلقه با لوپ در
DAN
می شوند. به این ترتیب همه عوامل در کنار یکدیگر قرار می گیرند. عوامل
موجود در افزاینده موجب فعال شدن عوامل متصل به راه انداز می شوند و
شرایط را برای عمل
RNA
پلی مراز و شروع رونویسی مهیا
می سازند.
1-7-3-
جهش
یا موتاسیون
انواع جهش ها از نظر بزرگ و یا کوچک بودن در صفحه 3 مورد بررسی قرار
گرفت.
نکته41:
جهشی که فقط یک نوکلئوتید در آن تغییر کند،
جهش نقطه ای
نامیده می شود.
نکته42:
هر گاه یک نوکلئوتید به ژن اضافه یا کم شود،
جهش از نوع تغییر غالب
یا
تغییر در چهار چوب
خواهد بود. به این ترتیب رمز ژنتیکی به هم میخورد و تمام اسید
های آمینه ای که بعد از آن جهش کد می شوند نادرست خواهند بود.
نکته43:
جهش ها را از نظر محل وقوع در ژن هم تقسیم بندی می کنیم:
1-
جهش ساختمانی
الف: جهش موجب کاهش فعالیت پروتئین می
شود.
ب : جهش فعالیت پروتئین را متوقف می
کند.
2-
جهش تنظیمی
الف: بیان ژن کاهش می یابد یا متوقف
می شود.
ب : بیان ژن افزایش می یابد.
نکته44:
جهش ها را از جهت دیگری هم می توان تقسیم بندی کرد:
الف: جهش فعال: موجب تغییر در
بیان ژن می شوند.
ب: جهش خاموش:
جهش هایی که تأثیری در بیان ژن ندارند. مثل تبدیل
UGU
به
UGC
که هر دو اسید
آمینه
سیستئین را کد می کنند. و یا تبدیل
UAA
به
UAG
که هر دو کدون خاتمه هستند.
یاد آوری
: انواع جهش:
1- جهش های کوچک یا جهش در سطح
DNA
یا جهش های نقطه ای
الف: حذف یک نوکلئوتید. ب: اضافه شدن یک نوکلئوتید. ج: جایگزین
شدن یک نوکلئوتید به جای نوکلئوتید دیگر.
2-
جهش های بزرگ یا جهش در سطح کروموزوم:
الف: حذف. ب: مضاعف شدن. ج: واژگونی . د: جابجایی.
نکته45:
جهش های حذف و اضافه شدن یک نوکلئوتید موجب تغییر در غالب یا چهارچوب
خواندن
DNA
می شود.
بازگشت به صفحه درسنامه زیست شناسی
|
