A regulação genética é responsável por controlar sua atividade genética. Você pode descobrir exatamente como isso funciona e quais são as diferenças entre procariontes e eucariontes aqui.
Nem todas as proteínas enzimáticas são sempre necessárias nas células. Por um lado, isso se deve ao fato de que células diferentes têm funções diferentes, razão pela qual precisam de enzimas diferentes para realizar sua tarefa. Por outro lado, certas proteínas só são necessárias em situações especiais, como para divisão celular.
Há um gene fornece o “projeto” para uma proteína enzimática, nem todos os genes são, portanto, sempre necessários. É por isso que a regulação genética existe. Eles permitem que os genes sejam ativados ou desativados conforme necessário. Os genes que não estão constantemente ativos são chamados de genes regulados. Os genes que estão sempre ativos são chamados de genes constitutivos.
A regulação genética simplesmente explicada
Todas as células do nosso corpo têm a mesma composição genética. Mas eles têm funções muito diferentes. Portanto, eles também precisam de proteínas (enzimas) muito diferentes para poder realizar suas tarefas. A informação para a produção de proteínas é armazenada nos genes . Para determinar quando qual célula produz certas proteínas, a expressão dos respectivos genes deve ser regulada. Você chama o controle da expressão gênica de regulação gênica; É assim que seu corpo determina quando ativar ou desativar um gene. Porque alguns genes só são ativos em situações especiais.
Definição de Genregulation
O termo regulação gênica refere-se à regulação da expressão gênica, ou seja, o controle da atividade gênica.
Regulação gênica em eucariontes e procariontes
Você pode diferenciar entre regulação gênica em eucariotos e regulação gênica em procariontes . Nos procariontes, os genes são frequentemente organizados nos chamados operons. Os eucariotos, por outro lado, têm muitas opções regulatórias diferentes no caminho do gene para a proteína ( biossíntese de proteínas ).
A regulação gênica dos procariontes é particularmente importante na adaptação às mudanças nas condições ambientais . Para que as bactérias possam sobreviver a longo prazo, é importante que elas possam se adaptar às mudanças nas concentrações de nutrientes ou oxigênio. Em geral, um organismo expressa apenas os genes de que precisa atualmente. Desta forma, ele pode economizar energia. Nos procariontes, os genes para regulação são organizados em unidades funcionais específicas no DNA . Você chama essa unidade de operon . É por isso que você fala do chamado modelo operon quando se trata de regulação . Um operon consiste nos seguintes três ou quatro blocos de construção:
- Promotor : regula o início da transcrição interagindo com a RNA polimerase
- Operador : regula a transcrição por fatores reguladores de ligação (repressor/ativador)
- Genes Estruturais : Genes regulados pelo operon
- Gene regulador : códigos para ativadores e repressores (fatores reguladores)
Regulação gênica por indução de substrato
Na indução de substrato, o substrato induz a expressão gênica. Para fazer isso, ele se liga ao repressor e o desativa. Você pode ver exatamente como isso funciona usando o exemplo do operon lac na bactéria E. coli. Nas bactérias, o operon da lactose é responsável por quebrar o açúcar do leite. Você também se refere ao açúcar do leite como lactose . Os genes estruturais produzem uma enzima que quebra a lactose. Dependendo da concentração, os genes para isso são ativados ou desativados. Para isso você diferencia entre os casos “A lactose não está disponível” e “A lactose está disponível”.
Se não houver lactose , a célula não precisa produzir uma enzima para quebrá-la. O gene regulador produz um repressor ativo . Isso se liga ao operador e, portanto, impede a expressão do gene. Isso ocorre porque a ligação ao operador impede que a RNA polimerase leia a fita de DNA. Assim, nenhuma enzima degradante da lactose é produzida.
Se a lactose estiver presente, a célula deve produzir a enzima para quebrá-la. O repressor agora é inativado pela lactose . Isso acontece quando a lactose se liga ao segundo sítio de ligação do repressor. Você chama o local de ligação de centro alostérico .
A ligação do substrato leva a uma mudança na estrutura espacial do repressor. Como resultado, ele não pode mais se ligar ao DNA. A RNA polimerase pode ler a fita sem impedimentos e produzir a enzima que degrada a lactose . Em outras palavras, a lactose induz a transcrição da enzima. Portanto, neste caso, você também o chama de indutor . Se lactose suficiente foi quebrada, o repressor torna-se ativo novamente e inibe a transcrição novamente.
Na regulação gênica por indução de substrato, o repressor é inativado por um substrato. Isso resolve o transcrição certos genes estruturais.
Um exemplo de regulação gênica através da indução de substrato é a quebra da lactose pela bactéria E. coli. Se as bactérias estão em um meio nutriente que contém lactose, elas produzem enzimas que são necessárias para quebrar a lactose.
Se não houver bactérias E. coli no meio de cultura, essas enzimas não serão produzidas. Nesse caso, a própria lactose desencadeia a síntese de certas enzimas (indução), é o chamado indutor.
Se não houver lactose no meio de cultura da bactéria, o repressor impede transcrição os genes estruturais.
Regulação genética através da repressão do produto
Na repressão do produto, o produto final impede a transcrição de genes estruturais. Isso funciona ativando um repressor. Você pode pensar nisso como o inverso da indução do substrato. Você pode ver o processo a partir do exemplo do operon triptofano (operon Trp). É responsável pela síntese do aminoácido triptofano em E. coli.
O gene regulador inicialmente produz um repressor inativo. Enquanto não houver triptofano , o repressor permanece inativo . A RNA polimerase pode, assim, ler o DNA. Desta forma, as enzimas necessárias para a produção de triptofano podem ser produzidas.
O resultado é um aumento na concentração de triptofano . Isso faz com que o aminoácido se ligue ao repressor. Neste caso , a ligação ativa o repressor . Há uma mudança estrutural na proteína. Agora, o repressor pode se ligar ao DNA e evitar mais transcrição pela polimerase. Como resultado, o triptofano não é mais produzido. Quanto maior a concentração de triptofano, mais ele inibe sua própria síntese.
Na regulação gênica pela repressão do produto final, o produto final active um repressor e, assim, suprime o w os genes estruturais.
Para dar um exemplo de genes reguladores através da repressão do produto final é uma síntese de triptofano na bactéria E. coli.
Os genes estruturais do operon trip codem enzimas que são necessárias para a síntese do aminoacido trip. Quanto mais triptofano é produzido, mais uma síntese das enzimas é surpresa.
O produto final das reações, o triptofano, suprime assim uma síntese das características para os efeitos. Em princípio, genes estruturais, reguladores e operadores têm a mesma função na repressão do produto final que na indução de substrato. A diferença é que o repressor está inicialmente inativo. Só é ativado quando combinado com triptofano e pode se ligar ao operador. Então ele os inibe os genes estruturais. Se um repressor concentrado na célula cair e o repressor cair novamente, pode ocorrer novamente.
Em eucaristia, a regulação gênica pode ocorrer em diferentes níveis e de muitas maneiras.
Os chamados intensificadores podem fazer isso acelera o DNA enquanto Silenciador o Vá devagar. Em nível de tradução genes podem ser regulados. Por exemplo, mais ou menos de mRNA podem ser fitas refletindo a Biossíntese de proteína sinfluenciado.
Mesmo depósito Biossíntese de proteínas a regulação gênica ainda pode ocorrer pela ativação ou desativação de proteínas enzimáticas.
Regulação gênica em eucariotos
Em contraste com o modelo de operon em procariontes, a regulação gênica em eucariotos serve principalmente para controlar o desenvolvimento das células. Para fazer isso, seu corpo precisa regular exatamente quando qual célula expressa qual gene. Para controlar isso com a maior precisão possível, vários mecanismos regulam a expressão gênica em todos os níveis. O nível mais importante é a transcrição. Vamos dar uma olhada nos regulamentos mais importantes. Exemplos disso são a metilação, fatores de transcrição ou a estabilidade do mRNA.
metilação
Uma maneira de regular a atividade do gene é empacotar o DNA firmemente. A metilação das proteínas especiais no DNA ( histonas ), por exemplo, leva a uma estrutura de DNA mais compacta. A metilação é uma modificação química. Isso altera a estrutura da cromatina . Isso torna o DNA inacessível à RNA polimerase. Cromatina é o que você quer dizer com DNA enrolado em histonas. No entanto, certas enzimas também podem metilar bases no DNA diretamente. Isso impede a transcrição e esses genes são “silenciados”, por assim dizer. Se você quer saber mais detalhes sobre metilação, este é o vídeo certo para você.
O fator de transcrição
Fatores de transcrição são proteínas que se ligam ao DNA. É assim que eles podem ativar e desativar os genes. Desta forma, eles regulam a expressão gênica. A ligação a um chamado intensificador acelera a transcrição. Em contraste, a ligação a um silenciador retarda a transcrição.
A coisa mais importante sobre a regulação genética em resumo!
- Nem todas as proteínas enzimáticas são sempre necessárias em todas as células. A regulação gênica pode controlar quais proteínas são sintetizadas e quando. Assim, os genes serão ligados ou desligados conforme necessário.
- O foco principal deste artigo é a regulação gênica em procariontes.
- A regulação gênica dos procariontes é chamada de modelo operon. As partes centrais deste modelo são o operon, constituído pelos genes promotor, operador e estrutural, e o repressor, que é codificado pelo gene regulador.
- O repressor pode se ligar ao operador e assim o transcrição impedir os genes estruturais. Assim, as enzimas codificadas pelos genes estruturais não são sintetizadas.
- O repressor é uma proteína alostérica: se uma molécula específica se liga ao seu segundo sítio de ligação, a estrutura espacial do primeiro sítio de ligação do operador muda.
- No modelo do operador, distinguimos entre dois tipos de repressão gênica: indução de substrato e repressão do produto final.
- Na indução de substrato, um substrato se liga ao repressor e o inativa –> o transcrição dos genes estruturais podem ocorrer, as enzimas correspondentes são sintetizadas
- Na repressão do produto final, o produto final de uma reação enzimática ativa o repressor –> morre transcrição das enzimas é inibida, as enzimas correspondentes não são mais sintetizadas
- Em eucariotos, a regulação gênica pode ocorrer de várias maneiras e em vários níveis: transcrição e tradução pode ser acelerado ou desacelerado, proteínas já sintetizadas podem ser ativadas ou desativadas.