34. Регуляция на уровне транскрипции. Конечный продукт как регулятор биосинтеза lac-оперон:

Очень важным регуляторным элементом любого оперона является область ДНК, именуемая промотором. Этот участок оперона обеспечивает взаимодействие (связывание) с РНК-полимеразой для начала транскрипции (т. е. синтеза молекулы информационной РНК). От особенностей промотора зависит эффективность транскрипции. Мутации в области промотора, изменяя его активность, могут повышать или понижать экспрессию оперона. Данное свойство промоторов также

используется в создании более активных продуцентов.

Ген I-даёт белок репрессор, который имеет сродство к промоторной области,т.е. он закрывает ту область ДНК ,мешая движению РНК-полимеразы.

1-область узнавания активатора;2-область узнавания полимеразы;3-оператор;

1,2,3-промотор;4- терминатор(место связывания фактора В

К промотору должна прикрепиться ДНК-зависимая РНК-полимераза.

Lac Z-β-галаксидаза(разрушает дисахарид лактозу до глюкозы и галактозы)

Lac Y-β-галоктозидпермиаза

Lac A-не участвует в утилизации лактозы.

Если лактоза есть в среде:происходит открытие оператора и начинается транскрипция РНК-полимеразы,т.е. утилизация лактозы.При обрботке молока гактозидазой-это молоко можно использовать для питания маленьких детей и людей,которые не могут утилизировать лактозу.

Если убрать терминатор –усилится синтез белка,если убрать оператор-усилится синтез белка.

При наличии в среде и лактозы и глюкозы будет происходить утилизация глюкозы сначала.В промоторной области есть ещё одна часть которая активируется(область узнавания активатора)

Мутации в последовательностях гена-регулятора или оператора приводят в определённых случаях к нарушению либо образования полноценного репрессора,либо нарушение его сродства к оператору.

Триптофановый оперон:

trpR P O trpL trpE trpD trpC trpD trpA

--------------------------------------------- и РНК

Пять стурктур генов trp E-trp A

P – промотор, О – оператор

trpR – ген регулятор, синтезирует апорепрессор, он неактивен в свободном состоянии. Он не может связываться и не способен таким образом препятствовать началу транскрипции.

Когда триптофан накапливается выше опред. Уровня он взаимодействует с апорепрессором и активирует его . Далее этот апорепрессор присоед к оператору и подавляет транскрипцию. Синтез триптофана прекращается.

Триптофановый оперон:с помощью аналога триптофана можно получить устойчивые к ингибирующему действию триптофана мутанты,характеризующиеся повышенной продукцией данной аминокислоты.Генетический анализ показывал,что у таких мутантов повреждён ген-регулятор распологающийся на значительном расстоянии от контролируемых им генов триптофанового оперона.

35. Роль внешних факторов в регуляции метаболизма продуцентов.

Существенное влияние на рост культуры и метаболические процессы оказывают факторы внешней среды, активизирующие или ингибирующие действие клеточных ферментов.

1). Состав и концентрация компонентов питательной среды обеспечивает метаболические реакции необходимыми субстратами. Недостаток вызывает лимитирование ферментов клетки субстратом. Избыток - субстратное насыщение и ингибирование роста в результате повышения осмотического давления.

2). Концентрация продуктов метаболизма – замедляет протекание биохимических реакций.

3). рН среды – важным условием нормальной жизнедеятельности микроорганизмов является поддержание постоянного значения внутриклеточного рН (для ацидофилов 6,0-7,0; алкалофилов 9,0-10,0; нейтралофилов 7,5). Значение рН оказывает существенное влияние на синтез того или иного метаболита. В ряде случаев оптимум для роста культуры и образования продукта неодинаков. С увеличением температуры культивирования диапозон переносимых значений рН сужается.

4). Температура – оказывает влияние на эффективность конверсии субстрата в клеточную массу, скорость роста, состав внутри- и внеклеточных метаболитов. Температурный режим предопределяет выбор микроорганизмом того или иного метаболического пути (Bacillus cereus: 30-320C – гликолиз; 7-10оС – пентозофосфатный путь). Снижение температуры менее оптимальной для роста культуры приводит к замедлению диффузии растворенных веществ через мембрану и понижению энзиматической активности. Температуры, превышающие оптимум роста, как правило, стимулируют продукцию метаболитов.

5). Осмотическое давление и активность воды. Увеличение концентрации растворенных веществ приводит к повышению осмотического давления. Метаболическая реакция микроорганизма на повышение осмотического давления может быть двух типов:

транспорт соли через мембрану в цитоплазму;

синтез в клетке органических веществ, повышающих осмотическое давление в цитоплазме.

Осморегуляторные механизмы могут вовлекать 5 групп веществ: неорганические ионы, аминокислоты, дисахариды, полиолы, бетаины.

Со значением осмотического давления связан показатель активности воды (отношение давления водяного пара раствора к давлению водяного пара чистого растворителя). Для большинства микроорганизмов границы жизнедеятельности определяются значениями аw = 0,6-1,0/

6). Содержание растворенного кислорода – обеспечивает метаболические процессы аэробов, являясь акцептором ионов Н+; замедляет или полностью подавляет развитие анаэробов.

7). Содержание растворенного диоксида углерода – необходимо для метаболизма автотрофов, для гетеротрофов может как стимулировать, так и подавлять метаболические процессы.

8). Вязкость среды – определяет диффузию питательных веществ из объема среды к поверхности клетки.