42. Регуляция транспорта лактозы. Лактозный оперон

Примером активного транспорта служит концентрирование лактозы в клетках кишечной палочки.

Эта система известна как р-галактозидпермеазная система. Энергия используется для снижения сродства пермеазы к лактозе на внутренней стороне ЦПМ по сравнению с ее сродством к тому же субстрату на внешней. В результате скорость выхода вещества наружу становится меньше, чем скорость его поступления внутрь клетки, и концентрация лактозы в клетке возрастает. Если блокировать образование энергии, то р-галактозидпермеазная система теряет способность осуществлять активный транспорт и переключается на облегчённую диффузию, обнаруживая одинаковое сродство к В-галактозидам по обе стороны мембраны. Транспорт, обусловленный фосфорилированием.

lac operon

Лактозный оперон (lac operon) состоит из трех структурных генов, промотора, оператора и терминатора. Принимается, что в состав оперона входит также ген-регулятор, который кодирует белок-репрессор.Структурные гены лактозного оперона — lacZ, lacY и lacA.

• lacZ кодирует фермент β-галактозидазу, которая расщепляет дисахарид лактозу на глюкозу и галактозу,

• lacY кодирует β-галактозид пермеазу, мембранный транспортный белок, который переносит лактозу внутрь клетки.

• lacA кодирует β-галактозид трансацетилазу, фермент, переносящий ацетильную группу от ацетил-КoA на бета-галактозиды.

Негативной индукцией: Если в клетке концентрация глюкозы достаточная,то активация лактозного оперона не происходит.В клетках происходит синтез белка репрессора(лак и),если клетки растут на глюкозе,то белок репрессор связывается с оператором и рнк-полимераза не работает и транскрипции оперона не происходит.Если добавить лактозу,то лактоза будет индуктором(лактоза связывается с репрессором и освобождает оператор.)

Позитивной индукцией: Даже в случае, когда в плазматической мембране клетки отсутствует фермент β-галактозидпермеаза, лактоза из окружающей среды может попадать в клетку в небольших количествах. В клетке две молекулы лактозы связываются с белком-репрессором, что приводит к изменению его конформации и далее к диссоциации белка-репрессора от операторного участка. Может осуществляться транскрипция генов лактозного оперона. При снижении концентрации лактозы новые порции белка-репрессора взаимодействуют с операторными последовательностями и препятствуют транскрипции. Веществом-индуктором служит лактоза; при её связывании с белком-репрессором происходит его диссоциация от операторного участка.

То что давали на спецкурсе:

Отсутствие глюкозы приводит в кл-ах накопления АМФ.АМФ связывается с белком(бак-белок),они взаимодействуют с бак-сайтом и обеспечивает более эффективную работу РНК-полимеразу.

43. Диауксия и катоболитная репрессия.

Диауксия- приспособление микроорганизмов к росту в средах, содержащих два разных источника углерода. При диауксии микроорганизмы используют сначала один из источников (с помощью конститутивного фермента, а затем — другой (с помощью адаптивного фермента). диауксия является одним из проявлений эффекта катаболитной репрессии. Напр., при выращивании E. coli в среде, содержащей лактозу и глюкозу, усвоение лактозы начинается только после полной утилизации глюкозы. Впервые диауксия была описана у E. coli Ж. Моно.

Катаболитная репрессия-замедление или остановка синтеза ферментов, участвующих в катаболизме. Напр., у бактерий в присутствии глюкозы репрессируется лактозный оперон, кодирующий ферменты метаболизма лактозы. Осуществляется это за счет снижения уровня цАМФ в результате активации глюкозой фосфодиэстеразы (превращает цАМФ в АМФ) и подавления активности аденилатциклазы (превращает АТФ в цАМФ). Замедление или остановка синтеза ферментов, участвующих в катаболизме сахаров при выращивании бактерий в присутствии глюкозы, т.е. неспособность бактерий усваивать различные углеводы (лактозу, арабинозу, галактозу и т.п.) в присутствии глюкозы как более эффективного источника энергии.