Κ.2 :Γονιδιακη Ρυθμιση 44-45 Flashcards
(23 cards)
Τι είναι η γονιδιακή ρύθμιση και γιατί είναι απαραίτητη;
Ειναι ο ελεγχος της γονιδιακης εκφρασης . Ο όρος γονιδιακή έκφραση αναφέρεται συνήθως σε όλη τη διαδικασία με την οποία ένα γονίδιο ενεργοποιείται για να παραγάγει μία πρωτεΐνη. Όμως ,σε κάθε κύτταρο δεν παράγονται όλες οι πρωτεΐνες σε κάθε χρονική στιγμή. Επιπλέον, επειδή το κύτταρο χρειάζεται κάθε πρωτεΐνη σε συγκεκριμένη ποσότητα , οι Πρωτεΐνες ενός κυττάρου δεν παράγονται σε ίσες ποσότητες . Αν λοιπόν όλα τα γονίδιά δούλευαν με τον ίδιο ρυθμό ,ορισμένες πρωτεΐνες θα παράγονταν σε μεγάλες ποσότητες και άλλες σε ποσότητες που δεν θα επαρκούσαν . Έτσι ,είναι απαραίτητη η ύπαρξη και η λειτουργία ενός προγράμματος ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης ,που παρέχει τις οδηγίες για το είδος και την ποσότητα των πρωτεϊνών οι οποίες πρέπει να παραχθούν σε κάθε συγκεκριμένη χρονική στιγμή .
Που αποσκοπεί η γονιδιακή ρύθμιση στα βακτήρια;
Στα βακτήρια η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης αποσκοπεί κυρίως στην προσαρμογή του οργανισμού στις εναλλαγές του περιβάλλοντος έτσι ώστε να εξασφαλίζονται οι καλύτερες συνθήκες για τη βασική λειτουργία του που είναι η αύξηση και η διαίρεση .
Τι είναι η Κυτταρική διαφοροποίηση ;
Ειναι η διαδικασια η οποια συμβαινει στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης Και κατα την οποια τα κύτταρα εξειδικεύονται για να εκτελέσουν επιμέρους λειτουργίες
Πιο συγκεκτιμενα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού, σε αντίθεση με τα κύτταρα που ανήκουν σε ένα βακτηριακό στέλεχος και είναι πανομοιότυπα, διαφέρουν στην δομή και τη λειτουργία τους. Ενα ωάριο αφου γονιμοποιηθει διαιρείται με μίτωση και παράγει τρισεκατομμύρια κύτταρα, που έχουν τα ίδια γονίδια. Τα κυτταρα αυτα εξειδικευονται με την διαδικασια της κυτταρικης διαφοροποιησης .Τα κύτταρα ενός πολύπλοκου πολυκύταρου οργανισμού όπως τα νευρικά ,μυϊκά ,τα ηπατικά , παροτι διαφέρουν στη μορφή και τη λειτουργία τους έχουν όλα το ίδιο γενετικό υλικό άρα και τα ίδια γονίδιά . Μολονότι όμως όλα τα κύτταρα έχουν τις ίδιες γενετικές οδηγίες, έχουν αναπτύξει μηχανισμούς που τους επιτρέπουν να εκφράζουν την γενετική τους πληροφορία επιλεκτικά και να ακολουθούν μόνο τις οδηγίες που χρειάζεται κάθε χρονική στιγμή.
Γιατί η γονιδιακή ρύθμιση είναι πιο πολύπλοκη στους ευκαρυωτικους οργανισμούς;
Στους ευκαρυωτικους οργανισμους Κάθε κυτταρικός τύπος έχει εξειδικευμένη λειτουργία και πρέπει να υπάρχει πλήρης συντονισμός των λειτουργιών όλων των κυττάρων. Γι’ αυτό η τελειοποίηση των συστημάτων ελέγχου είναι αναγκαία
1) λόγω της μεγαλύτερης πολυπλοκότητας των ευκαρυωτικών κυττάρων
2) αλλά και επειδή πρέπει να ελέγχει προσεκτικά η ανάπτυξη των πολύ κυττάρων οργανισμών .
Κατα συνέπεια ,η ρύθμιση των γονιδίων στα ευκαρυωτικα κύτταρα γίνεται σε πολλά επίπεδα .
Χαρακτηριστικά E.Coli
Ένα βακτηριακο κύτταρο E.Coli έχει περισσότερα από 4.000 γονίδιά . Μερικά γονίδια μεταγράφονται συνεχώς και κωδικοποιούν πρωτεΐνες, που χρειάζονται για τις βασικές λειτουργίες του κυττάρου.Αλλά γονίδια μετα- γράφονται μόνο όταν το κύτταρο αναπτύσσεται σε ειδικές περιβαλλοντικές συνθήκες, επειδή τα προϊόντα των γονιδίων αυτών είναι απαραίτητα για την επιβίωση του κυττάρου στις συνθήκες αυτές ένα παράδειγμα είναι το εξής. Τα βακτήρια E.Coli χρησιμοποιούν ως πηγή άνθρακα το σακχαρο γλυκοζη . Αν στο περιβάλλον αντί για γλυκόζη υπάρχει ο δισακχαρίτης λακτόζη το βακτήριο έχει την δυνατότα να το διασπάσει για να επιβιώσει και δεν θα πεθάνει παροτι γύρω του υπάρχει άφθονη τροφή . Ειδικοτερα Το βακτήριο λύνει το πρόβλημα αυτό ρυθμίζοντας την παραγωγή των κατάλληλων ενζύμων, που θα διασπάσουν την λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη.
Τι είναι το οπερόνιο της λακτόζης;
Οι αρχικές μελέτες της ρύθμισης των γονιδιων έγιναν το 1961 από τους Jacob και Monod . Οι ερευνητές περιέγραψαν την ικανότητα του βακτηρίου E.Coli να παραγάγει τα τρία απαραίτητα ένζυμα που χρειάζεται για να μεταβολίσει το δισακχαρίτη λακτόζη όταν δεν υπάρχει γλυκόζη στη τροφή του . Οι Jacob και Monod απέδειξαν με γενετικές μελέτες ότι τα γονίδιά που κωδικοποιούν αυτά τα τρία ένζυμα βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο πάνω στο γονιδίωμα του βακτηρίου και αποτελούν μια μονάδα , που την ονόμασαν οπερονιο της λακτόζης.
Το οπερονιο της λακτοζης περιλαμβανει :
Τρια δομικα γονιδια υπευθυνα για την παραγωγη των τριων ενζυμων που ειναι απαραιτητα για τον μεταβολισμο της λακτοζης σε γλυκοζη και γαλακτοζη
Ακομη εκτος απο τα δομικα γονιδα περιλαμβανονται και αλληλουχιες DNA που ρυθμιζουν την μεταγραφη τους . Οι αλληλουχίες αυτές που βρίσκονται μπροστά από τα δομικά γονίδια είναι κατά σειρά ένα ρυθμιστικό γονίδιο, ο υποκινητής και ο χειριστής.
Πως λειτουργεί το οπερονιο λακτόζης απουσία λακτοζης ;
Το οπερόνιο της λακτόζης δε μεταγράφετε ούτε μεταφράζεται όταν απουσιάζει από το θρεπτικό υλικό η λακτόζη. Τότε λέμε ότι τα γονίδια που το αποτελούν βρίσκονται υπό καταστολή. Δύο είναι τα ρυθμιστικά μόρια που με τα οποία επιτυγχάνεται η καταστολή . Μια αλληλουχία DNA, που ονομάζεται χειριστής και βρίσκεται μεταξύ του υποκινητή και του πρώτου γονιδίου, και μια ρυθμιστική πρωτεΐνη-καταστολέας. Όταν απουσιάζει η λακτόζη ο καταστολέας προσδένεται ισχυρά στο χειριστή και εμποδίζει την RNA πολυμεράση να αρχίσει την μεταγραφή των γονιδίων του οπερονίου . Ο καταστολέας κωδικοποιείται από ένα ρυθμιστικό γονίδιο , που βρίσκεται μπροστά από τον υποκινητή . Το ρυθμιστικό γονίδιο μεταγράφεται συνεχώς και παράγει λίγα μόρια του καταστολέα .Τα μόρια αυτά προσδένονταν συνεχώς στον χειριστή .
Πως λειτουργεί το οπερονιο της λακτοζης παρουσία λακτοζης ;
Όταν στο θρεπτικό υλικό υπάρχει μόνο λακτόζη ,τότε ο ίδιος ο δισακχαριτης προσδένεται στον καταστολεα και δεν του επιτρέπει να προσδεθεί στο χειριστή . Τότε η RNA πολυμεράση είναι ελεύθερη να αρχίσει την μεταγραφή . Δηλαδή η λακτόζη λειτουργεί ως επαγωγεας της μεταγραφής των γονιδίων του οπερονιου . Τότε τα γονίδιά αρχίζουν να εκφράζονται ,δηλαδή να μεταγράφονται και να συνθέτουν τα ένζυμα. Τα τρία ένζυμα μεταφράζονται ταυτόχρονα από το ίδιο μόριο mRNA το οποίο περιέχει κωδικονιο έναρξης και λήξης για κάθε ένζυμο . Συμπερασματικά ,η ίδια η λακτόζη ενεργοποιεί την διαδικασία για την αποικοδόμηση της . Όταν η λακτόζη διασπαστεί πλήρως ,τότε η πρωτεΐνη -καταστολεας είναι ελεύθερη να προσδεθεί στο χειριστή και να καταστείλει την λειτουργία των τριών γονιδιων .
Ποια η σημασία της Μελέτης της γονιδιακής ρυθμίσης στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς;
Η ρύθμιση της έκφρασης των γονιδιων στα ευκαρυωτικα γίνεται με ιδιαίτερα πολύπλοκους μηχανισμούς και αποτελεί σήμερα αντικείμενο συστηματικής ερευνητικής μελέτης . Η πλήρης διαλεύκανση των μηχανισμών αυτών θα δώσει απαντήσεις στο πως ,όταν οι μηχανισμοί αυτοί απορρυθμίζονται ,τα κύτταρα βγαίνουν από το αυστηρό προγραμμα της λειτουργίας τους και γίνονται καρκινικά .
Ποσά είναι τα επίπεδα γονιδιακής ρύθμισης στους ευκαρυωτικους οργανισμούς ;
Στα ευκαρυωτικα κύτταρα η γονιδιακή ρύθμιση γίνεται σε τέσσερα επίπεδα .
Στο επίπεδο της μεταγραφής
Στο επίπεδο μετά τη μεταγραφή
Στο επίπεδο της μετάφρασης
Στο επίπεδο μετά τη μετάφραση
Στο επίπεδο της μεταγραφής .
Ένας αριθμός μηχανισμών ελέγχουν ποια γονίδιά θα μεταγραφούν και/ή με ποια ταχύτητα θα γίνει η μεταγραφή . Το DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων δεν οργανώνεται σε οπερονια ,αλλά κάθε γονίδιο έχει τον δικό του υποκινητή και μεταγράφεται αυτόνομα . Η RNA πολυμεραση λειτουργεί ( όπως και στους προκαρυωτικους οργανισμούς ) με τη βοήθεια πρωτεϊνών , που ονομάζονται μεταγραφικοι παράγοντες . Ομως στους ευκαρυωτικους οργανισμούς οι μεταγραφικοι παράγοντες παρουσιάζουν τεράστια ποικιλία . Κάθε κυτταρικός τύπος περιέχει διαφορετικά είδη μεταγραφικών παραγόντων . Διαφορετικός συνδυασμός μεταγραφικών παραγόντων ρυθμίζει τη μεταγραφή κάθε γονιδίου . Μόνο όταν ο σωστός συνδυασμός των μεταγραφικών παραγόντων προσδεθεί στον υποκινητή ενός γονιδίου , αρχιζει η RNA πολυμεραση τη μεταγραφή ενός γονιδίου .
Στο επίπεδο μετά τη μεταγραφή
Περιλαμβάνονται οι μηχανισμοί με τους οποίους γίνεται η ωρίμανση του προδρόμου mRNA και καθορίζεται η ταχύτητα με την οποία το ώριμο mRNA αφήνει τον πυρήνα και εισέρχεται στο κυτταρόπλασμα .
Στο επίπεδο της μετάφρασης
Ο χρόνος που ζουν τα μόρια mRNA στο κυτταρόπλασμα δεν είναι ο ίδιος για όλα τα είδη RNA ,επειδή μετά από κάποιο χρονικό διάστημα αποικοδομούνται . Επίσης ποικίλλει και η ικανότητα πρόσδεσης του mRNA στα ριβοσωματα .
Στο επίπεδο μετά τη μετάφραση
Ακόμη και όταν γίνει η πρωτεινοσυνθεση και παραχθεί η κατάλληλη πρωτεΐνη μπορεί να πρέπει να υποστεί τροποποιήσεις για να γίνει βιολογικά λειτουργική .
Γονιδιακη εκφραση
Ο ορος γονιδιακη εκφραση αναφερεται συνηθως σε ολη τη διαδικασια με την οποια ενεργοποιειται ενα γονιδιο για να παραγαγει μια πρωτεινη
Τι ειναι η γονιδιακη ρυθμιση ;
Ειναι ο ελεγχος της γονιδιακης εκφρασης οπου ο όρος γονιδιακή έκφραση αναφέρεται συνήθως σε όλη τη διαδικασία με την οποία ένα γονίδιο ενεργοποιείται για να παραγάγει μία πρωτεινη 
Γιατι ειναι απαραιτητη η γονιδιακη ρυθμιση ;
Ειναι ο ελεγχος της γονιδιακης εκφρασης (οπου ο όρος γονιδιακή έκφραση αναφέρεται συνήθως σε όλη τη διαδικασία με την οποία ένα γονίδιο ενεργοποιείται για να παραγάγει μία πρωτεινη ) Ομως σε καθε κυτταρο δεν παραγονται ολες οι πρωτεινες καιε χρονικη στιγμη . Επιπλεον επειδη το κυτταρο χρειαζεται καθε πρωτεινη σε συγκεκριμενη ποσοτητα , οι πρωτεινες δεν παραγονται σε ισες ποσοτητες . Αν λοιπον ολα τα γονιδια δουλευαν με τον ιδιο ρυθμο καποιες πρωτεινες θα παραγονταν σε μεγαλες ποσοτητες , ενω αλλες σε ποσοτητες πιυ δεν θα επαρκούσαν . Για αυτο και ειναι απαραιτητη η υπαρξη και η λειτουργια ενος προγραμματος ρυθμισης της γονιδιακης εκφρασης που παρεχει τις οδηγιες για το ειδος και την ποσοτητα των πρωτεινων που πρεπει να παραχθουν καθε χρονικη στιγμη .
Τι ελεγχουν τα κυτταρα με το προγραμμα ρυθμισης της γονιδιακης εκφρασης
Με τη ρυθμισης της γονιδιακης εκφρασης τα κυτταρα ελεγχουν :
1) το ειδος των πρωτεινων που παραγονται
2) την ποσοτητα των πρωτεινων που παραγονται καθε χρονικη στιγμη
Όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού παρόλο που προέρχονται από το ίδιο αρχικό κύτταρο το ζυγωτό διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τη μορφή και την λειτουργία γιατί; 
Λόγω της κυτταρικής διαφοροποίησης κατά την οποία τα κύτταρα εξειδικεύονται στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης προκειμένου να εκτελέσουν επιμέρους λειτουργίες. Οπότε μολονότι όλα τα κύτταρα έχουν τις ίδιες γενετικές οδηγίες έχουν αναπτύξει μηχανισμούς που τους επιτρέπουν να εκφράζουν την γενετική τους πληροφορία επιλεκτικά και να ακολουθούν μονο τις οδηγίες που χρειάζονται κάθε χρονική στιγμή
Που αποσκοπεί η γονιδιακή ρύθμιση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς
Α . Αποσκοπει στην κυτταρικη διαφοροποιηση ,δηλαδη στη διαδικασια κατα την οποια τα κτταρα εξειδικεύονται , στα αρχικα σταδια της εμβρυογενεσης για να εκτελεσουν επιμερους λειτουργιες . Τακυτταρα εχουν ιδιο γνετικο υλικο αλλα διαφορετικη δομη και λειρουργια
β . Ακομη στο οτι καθε κυτταρικος τυπος εχει εξειδικευμενη λειτουργια καιπρεκει να υπαρχει πληρης συντονισμος των λειτουργιων ολων των κυτταρων .
γ. Στον προσεκτικο ελεγχο της αναπτυξης των πολυκυτταρων οργανισμων
δ. Στην προσαρμογη στις αλλαγες του περιβαλλοντος
Τι ειναι τα οπερονια;
Τα οπερονια ειναι ομαδες γονιδιων που υποκεινται σε κοινο ελεγχο της εκφρασης τους, δηλαδη εχουν κοινο υποκινητη , μεταγραφονται και μεταφραζονται ταυτοχρονα και συμμετεχουβ στην ιδια μεταβολικη οδο . Τα οπερονια υπάρχουν μονο στο γονιδιωμα των προκαρυωτικων οργανισμων και αφορουν γονιδια τα οποια ελέγχουν την συνθεση ενζυμων που παίρνουν μερος σε μια μεταβολικη οδο ,οπως η διασπαση της λακτοζης ή η βιοσυνθεση διαφορων αμινοξεων .
Ποτε εγιναν οι αρχικες μελετες της ρυθμισης των γονιδιων
Και απο ποιυς συνοπτικα
Οι αρχικές μελέτες της ρύθμισης των γονιδιων έγιναν το 1961 από τους Jacob και Monod . Με εγνετικες μελετες απεδειξαν … το οπερονιο της λακτοζης
Τι περιλαμβανει το οπερονιο της λακτοζης ;
Κ
