Внутриклеточная automático de adn y proteínas

¿Cómo es el внутриклеточная automático?

En cada célula hay miles de genes. Nunca es así, para que todos trabajaban al mismo tiempo. Las células de los músculos, el hígado y el cerebro tienen el mismo conjunto de genes. Son diferentes, porque en ellos se trabajan diferentes genes. Todas las células son capaces de activar y desactivar los genes concretos en respuesta a las diferentes influencias externas. Es decir, el sistema que controla la actividad de los genes — es un sistema de control automático. Los científicos quieren entender, como tal automático funciona, para ser capaces de reparar su piratear. Por ejemplo, en las células humanas tienen un sistema de alrededor de tres centenares de genes y proteínas, que controla la división celular.Cuando se rompe y la célula comienza todo el tiempo de compartir, se produce el cáncer.

 



Una versión simplificada de genética de la red, la regulación de la división celular de la persona
 

En la "glándula" normalmente se utilizan impulsos eléctricos. Las señales en la biología, como regla general, químicas, es decir, el cambio de la concentración de alguna de las sustancias. En el sistema nervioso hay señales eléctricas, pero es sólo un accesorio de la кбыстрой lejana de transferencia, similar a la fibra en la técnica. La transmisión del impulso nervioso de una célula a otra se produce en forma química, y a largo plazo de la memoria y la compleja integración de señales en la neurona también química.

Donde hay señales, no habrá interferencia de las señales de su lugar y el ruido es una mierda, прилипающая a las señales. En electrónica, la llegada de las señales de dirección se asegura los cables y el aislamiento. Las pérdidas se producen debido a la circulación de capacitivas e inductivas de las relaciones entre los conductores. En la jaula de la bacteria y su contenido más o menos uniformemente mezclada, y cualquier señal química (miles de ellos) está disponible en cualquier momento. Las células animales y las plantas se dividen en compartimentos con diferentes composiciones químicas, pero los tipos de estos compartimentos menos de una docena y en cada una hay cientos y miles de sustancias diferentes.

La llegada de la señal en el lugar correcto de la célula se produce gracias a la molecular reconocer por el principio de "llave-cerradura". Una molécula de proteína puede aprender de otra proteína, la proteína puede reconocer una secuencia determinada de adn, la proteína puede identificar moléculas pequeñas, tales como el azúcar.Tal reconocimiento no siempre es perfecto exacta, por lo tanto, las moléculas, similares en forma a la dotación de un socio de reconocer, generarán una señal. Además de la injerencia, en electrónica ruido. Se producen por el movimiento térmico de los átomos, que aporta la cuota de caos en el movimiento de los electrones. En la jaula químicos ruido también están relacionados con el calor de los movimientos. Cuando la señal es débil, por ejemplo, diez de las moléculas de este tipo en toda la célula — estas moléculas se encuentran dispersos por la jaula por casualidad, y no por el hecho de que de manera uniforme. Como resultado de su concentración en alguna esquina de la jaula será por casualidad a oscilar, y es el ruido.
 

En concreto lo que se regula en la célula?La jaula se puede considerar como una planta, que produce todo lo que necesita el equipo y puede recoger de él de la misma planta. El equipo principal de los ribosomas son — las máquinas de cnc, que recogen todas las proteínas. La estructura de proteínas crudas grabada en la cinta —matriz de arn (arn). Ribosoma se mueve de arnm y de sus instrucciones recoge la cadena de la nueva proteína de distintos eslabones de la cadena de aminoácidos. La salida deящая de los ribosomas de las proteínas, la cadena se enrolla en el compacto de la maraña de madura de la proteína, que comienza a trabajar. Las proteínas pueden acelerar las reacciones químicas (enzimas), así como practicar el transporte de sustancias, la transmisión de las señales de protección y de muchas otras cosas.

 



el mrna se forman como una copia de las distintas secciones de la pared celular de adn. El adn se puede comparar con el archivo de la documentación de fabricación en la oficina del jefe del ingeniero y el mrna — con las copias de los dibujos, que se emiten en el taller. La fotocopiadora, que crea estas copias también es una proteína que se llama arn-polimerasa. Ella puede sentarse en el adn y comenzar su copia no en todas partes, y sólo en estaciones especiales de adn промоторах que se encuentran antes de cada gen o grupo de genes que trabajan juntos.

Activación y desactivación de los genes se define, sobre todo en la fase de aterrizaje de la arn polimerasa al promotor. Si el arn-polimerasa fácilmente se sienta en el promotor del gen que con él se hace un montón de arnm de las copias y los ribosomas producen una gran cantidad de moléculas de proteína, codificado a este genoma se activa. Si algo impedirá que el aterrizaje de la arn polimerasa, el gen estará apagado. Es decir, la activación y desactivación de genes ocurre en la etapa de la interacción de la arn polimerasa y промотора. Varias otras moléculas pueden ayudar o impedir su secuestro. Estas otras moléculas, principalmente especiales reguladores de proteínas, junto con el promotor y los tramos de adn constituyen un componente lógico, que puede integrar diferentes señales de entrada.
 

Elementos lógicos en el adn y las proteínas Quizás el más изученныйпример de los acervos del interruptor — лактозный operón e. coli. Los franceses jacob y el Mono por su investigación han sido galardonados con el premio nobel en 1965. E. coli, tal como lo sugiere su nombre, vive en el intestino.Esto puede ser el intestino de los más diversos animales, de las abejas antes de que el hombre. A ella allí tienen que comer lo que encontré en el propietario, por lo que puede hay un montón de diferentes nutrientes.
 



E. coli bajo el microscopio y en una placa de petri

E. coli puede crecer, por ejemplo, en un medio de cultivo, compuesta sólo de la glucosa y sales minerales y producir todos los aminoácidos y vitaminas. En lugar de la glucosa pueden ser otros azúcares (fructosa, солодовый azúcar — maltosa, azúcar de la leche es la lactosa y una docena de otros), así como los polisacáridos, como el almidón.

Para el aprendizaje de cada uno de estos azúcares son necesarios sus propias enzimas.La producción de estas enzimas, vale la pena iniciar, sólo cuando el azúcar hay en el entorno, de lo contrario, los materiales y la energía en la producción de estas enzimas se gasta en vano. Es decir, los genes de estas enzimas, la asimilación de los azúcares deben incluirse sólo cuando hay este azúcar. Para el aprendizaje de cada azúcar es necesario, como regla general, varias enzimas, y no uno. Sus genes se encuentran en la cadena de adn de al lado y su actividad se controla con un general reguladora de la parte de adn en el comienzo de la primera gen.Este grupo de trabajo en conjunto y de forma sincrónica administrados genes llamados "operón".
 



El esquema de лактозного оперона

Лактозный operón consta de tres genes. La primera (LacZ) codifica el transporte de la proteína, накачивающий la intolerancia a la lactosa en la jaula, y los otros dos (LacI y LacA) — las enzimas, la colaboración y el trabajo que transforma la lactosa en "la cesación de pagos de azúcar" — glucosa. A principios de лактозного оперона se encuentra la parte de la vinculación de la arn polimerasa (promotor), y el área de vinculación de organismos reguladores de las proteínas (el operador).

La actividad de лактозного оперона operado por dos señales.La primera señal es, obviamente, la concentración de lactosa. Si la lactosa no, y las enzimas de su asimilación no son necesarios. La segunda señal es un poco complicado. En uno de los experimentos de jacob y el Mono minimamente intestinal varita en un entorno que contiene y la intolerancia a la lactosa y la glucosa. En tales condiciones, la varita primero consume la glucosa, y лактозный operón ella está apagado. Cuando la glucosa se acaba, el crecimiento de las bacterias se suspende minutos de 15 a 20, y luego continúa ya gracias a la lactosa. Durante la pausa лактозный operón se enciende. Es decir, la segunda de reglamentación de la entrada desactiva лактозный operón, cuando la célula, hay disponibles más de azúcar de la lactosa (la asimilación de la glucosa no requiere de enzimas).

Otros experimentos han demostrado que лактозный operón no reacciona con la glucosa. En lugar de ello, dentro de las células de e. coli nivel de hambre (literalmente, "вкусность" disponibles azúcares) se codifica especial de señalización de la sustancia. Se llama "el ciclo de adenosin-monofosfato", o el amp cíclico. Hasta que la varita crece en la glucosa, el amp cíclico en la jaula casi no existe. Si no hay glucosa, pero hay maltosa o almidón (un poco más de трудноусвояемые de la sustancia), se produce un poco de la camp. Si no maltosa, pero hay fructosa o lactosa, el nivel de la camp en la casilla superior. Si no hay ningún azúcares, pero es el ácido láctico es aún mayor, y por último, si nada sabroso no tiene que comer la glicerina, el nivel de la camp será el más alto.Así, лактозным опероном controlan dos señales: la concentración de lactosa y la concentración de camp.

Como estas señales actúan sobre la actividad de los genes? Gen activo: es aquel en el que el arn-polimerasa produce gran cantidad de matriz de puntos de arn. La arn polimerasa comienza a trabajar sobre los datos опероном siempre con el aterrizaje en la misma región de adn (que se llama un "promotor"). Donde hay lugar para la lactosa y el amp cíclico? La arn polimerasa no puede reconocer todos los cientos de señales que regulan la actividad de miles de genes. Para ello, existen reguladores de las proteínas (que se denominan "factores de transcripción"). En la gestión de лактозным опероном participan dos reguladores de proteínas, uno para cada señal de entrada: лактозный represor y катаболический activador.
 



Лактозный represor (púrpura) en el adn

Лактозный el represor es una proteína que es capaz de comunicarse con лактозой, o con una determinada secuencia de adn. En el genoma de e. coli hay dos de estas secuencias, ambas en el comienzo de la лактозного оперона, a ambos lados de la промотора. Las moléculas de лактозного репрессора firmemente agrupados entre sí en grupos de cuatro proteínas de la molécula.La vinculación de este cuarteto con el adn tuerce el hilo de adn en un lugar fresco, el lazo, en la que resulta del promotor.La arn polimerasa no puede sentarse en un hilado de promotor y el gen se encuentra apagado. Si en la celda aparece la lactosa, se la asocia con лактозным репрессором y de él se desprende del adn, liberando el promotor de la arn polimerasa — operón comienza a trabajar. Así funciona el regulador de entrada de оперона de la concentración de lactosa.
 



Катаболический activador de adn

Катаболический activador de una manera similar que responde a la concentración de camp. La verdad es que hay pocas diferencias en los detalles:
 

• катаболический activador se sienta en el adn de un poco de costado de промотора y no se superpone. Por el contrario, se refuerza la vinculación de la arn polimerasa con el promotor y aumenta la actividad de оперона.
• катаболический activador vincula el amp cíclico y el adn. Sin el amp cíclico no puede ponerse en contacto con el adn.
• катаболический activador es necesario para la plena actividad лактозного оперона, pero sin él operón va a trabajar alrededor de un 5% del total de la actividad. Лактозный represor de la misma regula el operón en el rango de 0% a 100%.
• las moléculas de катаболического activador se unen a la pareja, y no en cuatro.

Es decir, podemos escribir la tabla de verdad para лактозного оперона:
 



Лактозный operón funciona casi como un componente lógico AND. Sólo el 5% de la actividad en el estado lactosa+, el amp cíclico — " ligeramente caer de la imagen perfecta. publicado

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Autor: Miguel Nikitin

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Fuente: m.geektimes.ru/post/282582/