73. Последовательность событий в процессе деления клетки

Процесс клеточного деления у прокариот включает следующие события в определенной очередности:

1) накопление «критической» клеточной массы;

2) репликация ДНК генома;

3) построение новой клеточной оболочки;

4) построение клеточной перегородки;

5) расхождение дочерних клеток.

Некоторые из этих событий протекают одновременно, другие строго последовательно или вообще могут отсутствовать.

Регуляция клеточного деления складывается из регуляции каждого из этих событий и организации их взаимодействия, при котором в клеточном делении устанавливается последовательность процессов и вырабатываются сигналы для инициации следующего по порядку процесса.

74. Характеристики процесса репликации днк. Способы влияния на этот процесс.

- матричный – последовательность синтеза цепи ДНК однозначна, определяется последовательностью материнской цепи в соответствии с принципом комплементарности

- полуконсервативный - одна цепь молекулы ДНК, образующейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая – материнская

- идет в направлении от 5’ к 3’

- полунепрерывный – одна цепь ДНК синтезируется непрерывно, а вторая – в виде набора отдельных коротких фрагментов Оказаки

- начинается с определенных участков ДНК, которые называются сайтами инициации репликации

(другой вариант)

Характеристика процесса репликации

1. Комплементарность

2. Репликация у бактерий в большинстве случаев двунаправленная

3. Репликация начинается в точке «origin» (начало репликации).У бактерий в кольцевом геноме имеется только одна точка «origin», тогда как у эукариотических хромосом их множество.

4. Достраивается в ходе репликации 3ʹ-конец цепи ДНК

5. Прерывистость синтеза ДНК на запаздывающей цепи. Днк-лигаза сшивает однонитчатые фрагменты ДНК (фрагменты оказаки) между собой.

6. Потребность в РНК- затравке для запуска синтеза ДНК.

Многие изменения в структуре ДНК происходят под действием химических веществ, присутствующих в окружающей среде. Это алкилирующие агенты (азотистые соединения, алкилсульфонаты, нитрозомочевина), которые модифицируют предпочтительно Г-остатки, соединения, встраивающиеся между соседними парами оснований и приводящие к появлению вставок и делеций во время репликации; бифункциональные агенты, способные образовывать ковалентные сшивки между двумя цепями ДНК и блокировать их расхождение при репликации. Не менее разрушительны физические воздействия – поглощение Т или Ц УФ-света приводит к образованию циклобутановых димеров между соседними пиримидинами; ионизирующая радиация (космические лучи) способствует образованию высокореакционоспособных свободных радикалов, оказывающих на ДНКсамые разнообразные воздействия; рентгеновские лучи – вызывают в ДНК одно-и-двуцепочечные разрывы, а также другие повреждения, характерные для воздействия свободных радикалов.

75. Общая схема регуляции на стадии транскрипции

76. Лактозный оперон и условия его функционирования.

Схема негативной индукции Жакоба и Моно

Lac-оперон E. coli содержит 3 гена, отвечающие за образование белков, участвующих в переносе в клетку дисахарида лактозы и в ее расщеплении.

Z - - галактозидаза (расщепляет лактозу на глюкозу и галактозу).

Y- - галактозидпермеаза (переносит лактозу через мембрану клетки).

А - тиогалактозидтрансацетилаза (ацетилирует галактозу).

В отсутствие в клетке лактозы lac- оперон выключен. Активный белок - репрессор, кодируемый в моноцистронном опероне (LacI) , не имеющем оператора, связан с оператором lac-оперона. Поскольку оператор перекрывается с промотором, даже посадка РНК-полимеразы на промотор невозможна.

Как только некоторое количество лактозы попадает в клетку, две молекулы субстрата (лактозы) взаимодействуют с белком - репрессором, изменяют его конформацию - и он теряеет сродство к оператору. Тут же начинается транскрипция lac-оперона и трансляция образующейся mРНК; три синтезируемых белка участвуют в утилизации лактозы.

Когда вся лактоза переработана, очередная порция репрессора, свободного от лактозы, выключает lac-оперон.

Эта схема называется так потому, что контролирующим транскрипцию фактором является негативный фактор, "выключатель" - белок - репрессор. Индукция (включение) происходит при потере сродства белка - репрессора к оператору.

Существует и позитивная регуляция работы lac-оперона E. coli.

Схема позитивной индукции

Аra-оперон E. сoli.

В нем 3 цистрона, которые кодируют ферменты, расщепляющие сахар арабинозу. В норме оперон закрыт. Белок - репрессор связан с оператором.

Когда в клетку попадает арабиноза, она взаимодействует с белком - репрессором. Белок - репрессор меняет конформацию и превращается из репрессора в активатор, взаимодейсивующий с промотором и облегчающий посадку РНК-полимеразы на промотор.

Эта схема регуляции называется позитивной индукцией, поскольку контролирующий элемент - белок - активатор "включает" работу оперона.

(другой вариант) Lac-оперон состоит из кодирующей области, представленной тремя

структурными генами, ответственными за синтез ферментов: β-галактозидазы, β-галактозидпермеазы и β-галактозидтрансацетилазы; а также из промоторно-операторной области. Оператор представляет собой небольшой участок ДНК, граничащий с первым структурным геном. С оператором может связываться белок-репрессор, блокируя инициацию транскрипции. Промотор – это небольшой участок ДНК перед оператором. Он служит местом связывания ДНК-зависимой РНК-полимеразы и от него начинается транскрипция ДНК. Оператор и промотор в некоторой степени перекрываются таким образом, что когда репрессор связан с ДНК в области оператора, то РНК-полимераза не может связаться с промотором и транскрипция структурных генов не происходит. Следовательно, промотор, оператор и структурные гены образуют оперон. Транскрипционная активность входящих в оперон генов регулируется специальным геном-регулятором, или регуляторным геном (ген R),который может располагаться рядом со структурными генами или на некотором расстоянии от них. Ген R кодирует синтез специфического белка-репрессора. Репрессор – аллостерический белок, имеющий два центра связывания: один центр узнает оператор, другой – взаимодействует с эффектором или индуктором. Для Lac-оперона индуктором является лактоза, которая связывается с репрессором, переводит его в неактивную форму, в результате чего репрессор отсоединяется от оператора.