Operons amin'ny fandrindrana ny fototarazon'ny bakteria
Ny fandrindrana ny fototarazo dia ny fahafahan'ny sela "mampandeha" na "mampijanona" ny fanehoana ny fototarazo araka izay ilaina. Ao amin'ny bakteria, tena ilaina io fandrindrana io satria miaina anaty tontolo miovaova haingana izy ireo—mety hitombo na hihena tampoka ny fisian'ny otrikaina, mety hipoitra tampoka ny toe-javatra mampiady saina, ary tsy maintsy mamaly tsara ny bakteria mba ho tafavoaka velona. Ny foto-kevitra fototra iray manazava ny fomba fandrindran'ny bakteria ny fanehoana ny fototarazo dia ny operon. Ny operon dia mamela ny fototarazo maromaro miaraka amin'ny asa mifandraika ho fehezina ho singa tokana, ahafahan'ny bakteria mitsitsy angovo sy manafaingana ny valinteny mifanaraka.
Fahatakarana ny Operans
Ny operon dia singa miasa ao amin'ny ADN ao amin'ny bakteria izay ahitana vondron-jenezy ara-drafitra izay hita ao anaty filaharana tokana ary aseho miaraka eo ambany fifehezan'ny singa mpanara-maso iraisana. Amin'ny ankapobeny, ny fototarazo ao amin'ny operon dia mamokatra mRNA polycistronic tokana—midika izany fa ny molekiola mRNA tokana dia mitondra ny fampahalalana ho an'ny fandikana proteinina maromaro miaraka. Izany dia tsy mitovy amin'ny zavamananaina eukaryotic maro, izay mazàna mamokatra mRNA monocistronic (mRNA iray ho an'ny proteinina tokana).
Ny foto-kevitra momba ny operôna dia nalaza voalohany tamin'ny alalan'ny fanadihadiana momba ny Escherichia coli (E. coli), indrindra fa ny lac operôna, izay mifehy ny fampiasana laktose. Ny fikarohan'izy ireo dia naneho fa ny bakteria dia afaka mandrindra ny fanehoan-kevitry ny fototarazo mifototra amin'ny fisian'ny substrate, ary io mekanisma io dia mahakasika ny fifandraisan'ny proteinina mifehy amin'ny ADN amin'ny toerana voafaritra.
Singa fototra amin'ny Operon
Amin'ny ankapobeny dia misy singa manan-danja maromaro ny operôna:
1. Mpandrindra
Ny promoter dia filaharan'ny ADN izay ifatoran'ny RNA polymerase mba hanombohana ny fandikana. Ny tanjaky ny promoter (ny fomba mora ifatoran'ny RNA polymerase) dia misy fiantraikany amin'ny tahan'ny fandikana.
2. Mpampiasa
Ny mpandraharaha dia ampahan'ny ADN izay miasa toy ny "switch" satria io no toerana ifandraisan'ny proteinina mpandrindra, toy ny repressors. Rehefa mifamatotra amin'ny mpandraharaha ny repressor, dia matetika voasakana ny fandikana.
3. Ireo fototarazo ara-drafitra
Ireo dia gène izay mandrindra ny proteinina miasa, ohatra ny anzima ho an'ny metabolisman'ny akora iray, proteinina fitaterana ao amin'ny fonon'ny sela, na singa ao amin'ny biosynthesis.
4. Ireo fototarazo mpandrindra (matetika hita any ivelan'ny operon)
Ireo fototarazo mpandrindra dia mandika ireo proteinina mpandrindra toy ny repressors na activators. Ireo vokatra avy amin'ny fototarazo mpandrindra dia afaka mifatotra amin'ny mpandraharaha na faritra hafa amin'ny ADN mba hifehezana ny transcription.
Ankoatra ireo singa fototra etsy ambony ireo, ny operon sasany koa dia manana toerana fifamatoran'ny activator, mpamarana ny transcription, ary singa hafa izay manatsara ny fanaraha-maso ny fanehoana.
Nahoana no mahasoa ny bakteria ny operon?
Manome tombony maro amin'ny fampifanarahana ny operons:
– Fandrindrana ny fanehoana: Azo atao ny maneho miaraka ireo fototarazo tafiditra amin'ny lalan'ny metabolika iray, ka tsy misy proteinina vokarina "very maina" raha tsy misy ny mpiara-miasa aminy.
– Fahombiazan'ny angovo: Mitaky loharanon-karena betsaka ny famokarana proteinina. Amin'ny alalan'ny operon, misoroka ny fandaniam-bola ny bakteria rehefa tsy manohana ny fampiasana io lalana io ny toe-javatra manodidina.
– Valiny haingana: Satria fehezin'ny singa tokana ny fototarazo, ny fiovana kely eo amin'ny fitsipika (ohatra, ny fifamatoran'ny repressor) dia mety hanova ny fanehoana fototarazo maromaro indray mandeha.
Rafitra fanaraha-maso: Rafitra fampidirana sy famoretana
Amin'ny ankapobeny, ny fandrindrana ny operon dia azo zaraina ho sokajy roa lehibe mifototra amin'ny lojika fanaraha-maso azy: ny operon azo ampidirina sy ny operon azo resena.
1. Operona azo ampidirina: Ohatra amin'ny Operona lac
Ny lac operon ao amin'ny E. coli no mandrindra ny fahapotehan'ny laktose. Ny fototarazo fototra mandrafitra azy dia ny lacZ, lacY, ary lacA:
– ny lacZ dia mandika ny β-galactosidase izay mandrava ny laktose,
– ny lacY dia mandika ny permease izay manampy amin'ny fampidirana laktose ao amin'ny sela,
– ny lacA dia mandika ny transacetylase (asa fanampiny).
Raha tsy misy laktose, dia mifamatotra amin'ny mpandraharaha ny proteinina mpamadika (vokatry ny fototarazo lacI), ka manakana ny RNA polymerase ary miteraka tsy fisian'ny na tsy fahampian'ny fandikana. Rehefa misy laktose, dia miova ho allolactose (mpampirisika) ny sasany amin'ny laktose, izay mifamatotra amin'ny mpamadika. Io fifamatorana io dia manova ny endriky ny mpamadika, ka mamela azy hisaraka amin'ny mpandraharaha. Vokatr'izany, afaka mandika ny fototarazo lac ny RNA polymerase, ary manomboka mamokatra anzima mpanasaraka laktose ny bakteria.
Maneho fitsipika sarotra kokoa ihany koa ny lac operon amin'ny alàlan'ny famoretana ny catabolite. Rehefa misy ny gliokaozy (loharanon-kery tiana indrindra), dia mihena ny haavon'ny cAMP, ka manakana ny fiforonan'ny CAP-cAMP complex tsara indrindra. Raha tsy misy io activator io, na dia misy aza ny laktose, dia tsy ho tsara indrindra ny fanehoana ny lac operon. Noho izany, ny bakteria dia manome laharam-pahamehana ny gliokaozy noho ny fampiasana laktose.
2. Operona azo resena: Ohatra amin'ny Operona trp
Ny trp operon no mandrindra ny biosynthesis ny asidra amine tryptophan. Tsy tahaka ny lac operon, ny trp operon dia miasa amin'ny ankapobeny rehefa ambany ny tryptophan, satria mila manamboatra ny tenany ny sela. Rehefa avo ny tahan'ny tryptophan, ny tryptophan dia miasa toy ny corepressor: mifamatotra amin'ny trp repressor izy, ka mampihetsika ny fahafahan'ny repressor mifamatotra amin'ny operator, ka mampijanona ny transcription.
Tsotra ny lojika: raha betsaka ny tryptophan dia tsy mila angovo izy hanamboarana azy; maty ny operon.
Fitsipika fanampiny: Fampihenana
Ao amin'ny operon sasany, anisan'izany ny operon trp, dia misy mekanisma fanampiny antsoina hoe attenuation. Ity mekanisma ity dia miankina amin'ny fifandraisana henjana eo amin'ny transcription sy ny translation ao amin'ny bakteria (samy mety hitranga miaraka). Ao amin'ny operon trp, ny filaharan'ny "mpitarika" dia afaka mamorona rafitra hairpin eo amin'ny mRNA. Ity rafitra ity dia afaka miasa ho toy ny famaranana mialoha ny transcription.
Rehefa avo ny tryptophan, dia mihetsika haingana mihoatra ny faritra mpitarika ny ribosome, ka mamela ny hairpin terminator hiforona, ary mijanona ny transcription alohan'ny handikana tanteraka ny gène structural. Rehefa ambany ny tryptophan, dia mijanona eo amin'ny codon tryptophan ny ribosome, ka manakana ny hairpin terminator tsy hiforona ary mamela ny transcription hitohy. Amin'izany fomba izany, ny sela dia mahazo fifehezana tsara ny haavon'ny fisian'ny tryptophan.
Operons sy ny tambajotra fanaraha-maso ny fototarazo mivelatra kokoa
Na dia toa tsotra aza ny foto-kevitry ny operôna, ny fandrindrana ny fototarazon'ny bakteria dia tambajotra sarotra raha ny marina. Maro amin'ireo operôna no tsy fehezin'ny represseur tokana, fa fehezin'ny mpandrindra maromaro, anisan'izany ny activators, sensors momba ny tontolo iainana, ary rafitra roa misy singa izay misy proteinina kinases sy mpandrindra ny valinteny. Ireo rafitra ireo dia ahafahan'ny bakteria mizatra amin'ny pH, ny mari-pana, ny tsindry osmotika, ny fisian'ny azota, ny akora misy poizina, ary ny famantarana avy amin'ny mikraoba hafa.
Ankoatra izany, ny bakteria dia afaka manova ny fahafahan'ny ADN miditra amin'ny alalan'ny proteinina mifamatotra amin'ny nokleoida ary mampiasa RNA kely manelingelina (sRNA) mba hanakanana na hanatsarana ny fandikana ny mRNA kendrena. Na izany aza, ny operon dia mbola fototra tena ilaina amin'ny fandaminana ny fototarazo miasa ho singa mifehy tokana.
Ny maha-zava-dehibe ny Operons amin'ny Bioteknolojia sy ny Fahasalamana
Tena ilaina amin'ny bioteknolojia ny fahatakarana ny operôna. Maro amin'ireo rafitra fanehoana fototarazo ao amin'ny laboratoara no mampiasa mpandrindra sy mpandraharaha nalaina avy amin'ny operôna bakteria, toy ny rafitra mifototra amin'ny lac azo ampidirina mba hamokarana proteinina recombinant. Amin'ny fitsaboana, ny fandrindrana ny operôna dia mifandraika amin'ny pathogenicity bakteria ihany koa - ny fototarazo sasany amin'ny virulence sy ny fanoherana ny antibiotika dia fehezin'ny operôna mba hiasa haingana rehefa ao anatin'ny mpampiantrano ny bakteria na tratran'ny fanafody.
Ankoatra izany, ny fandalinana ny operôna dia manampy ireo mpikaroka hahatakatra ny fomba fivoaran'ny bakteria amin'ny alàlan'ny fampivondronana ireo fototarazo izay miara-miasa. Ireo vondron-fototarazo voalamina ho operôna dia matetika mifindra amin'ny alàlan'ny famindrana fototarazo mitsivalana, ka mamela ny fahaiza-manao metabolika vaovao hipoitra haingana dia haingana ao amin'ny vondron'ny bakteria.
Famaranana
Tetikady fanaraha-maso ny fototarazo miavaka sy mahomby ao amin'ny bakteria ny operôna, izay ahafahan'ny fototarazo maromaro maneho azy ireo amin'ny fomba mirindra eo ambanin'ny fanaraha-maso tokana. Amin'ny alàlan'ny singa toy ny mpandrindra, mpandraharaha, fototarazo ara-drafitra, ary proteinina mifehy, ny bakteria dia afaka mamaly haingana sy mahomby amin'ny fiovan'ny tontolo iainana. Ny operôna lac sy trp dia mampiseho lojika fanaraha-maso roa lehibe - ny fampidirana sy ny famoretana - izay hatsaraina amin'ny alàlan'ny mekanisma fanampiny toy ny famoretana catabolite sy ny fihenan'ny hery. Ny fahatakarana ny operôna dia tsy vitan'ny hoe manome fahatakarana fototra momba ny biolojia molekiolan'ny bakteria fa manome fototra sarobidy ho an'ny fampiharana bioteknolojia, fikarohana momba ny fototarazo, ary paikady hitsaboana aretina mifindra.
Raha tianao, afaka manampy sary maneho ny singa operon aho, tabilao fampitahana lac vs trp, na lisitry ny boky sy gazety mba hanamafisana ity lahatsoratra ity.
