Трансляция, Транскрипция бактерий I III

Таким образом, процессы транскрипции и трансляции, служащие для выражения в онтогенезе генетической информации, не приводят к наследованию изменений, возникающих при их функционировании. Только изменения, происходящие в молекулах ДНК, могут сохраняться в ряду поколений, поскольку они воспроизводятся в процессе репликации. Следовательно, в основе эволюции прокариот лежит способность к изменению только их генетического материала. У прокариот весь генетический материал, необходимый для жизнедеятельности, локализован в одной хромосоме, т.е. бактериальная клетка гаплоидна. В определенных условиях в клетках бактерий может содержаться несколько копий хромосомы. [c.143]

Мы уже обсуждали ранее вопрос о разобщенности процессов транскрипции и трансляции, т. е. о том, чо т-РНК отделяется от матрицы ДНК и мигрирует в другую часть клетки для осуществления белкового синтеза. Однако не исключено, что процессы эти не обязательно должны быть разобщены, т. е. синтез белка может идти, нока т-РНК еще остается прикрепленной к гену. Такой процесс вполне возможен у бактерий или у многоклеточных животных, клетки которых имеют ядерные рибосомы. Эта точка зрения получила подтверждение в опытах с бесклеточной системой, в которой ДНК присоединяется к рибосомам с помощью т-РНК [198]. [c.282]

Рис. 9.4. У бактерий визуально можно наблюдать транскрипцию, сопряженную с трансляцией.

Как можно представить себе эволюционное происхождение этих фундаментальных различий Не исключено, что генетическая структура современных эукариот отражает наиболее древнюю структурную организацию, которая послужила также эволюционным предком и сегодняшних прокариотических организмов, например таких, как Е. соИ. Эволюция бактерий могла быть ответом на возникшие селективные условия, благоприятствовавшие быстрому росту и клеточному делению. Эволюционные преимущества в таких условиях могли оказаться достигнутыми благодаря слиянию ядра с цитоплазмой и сопряжению процессов транскрипции и трансляции. Это могло в конце концов привести и к выщеплению интронов, присутствие которых препятствовало бы правильной трансляции первичных транскриптов. [c.60]

Ограничения развития фага, обусловленные свойствами бактерии. Зависимость внутриклеточного развития бактериофага от наличия многих ферментов, а также структур бактерий, не всегда существенных для самой клетки, позволяет отбирать такие мутанты бактерий, в которых развитие фага блокировано на разных стадиях — транскрипции, трансляции, репликации НК, сборке зрелых частиц. У таких мутантов адсорбция фага обычно не нарушена. Следует отметить, одиако, что среди фагоустойчивых мутантов с нарушением внутриклеточного развития фага обычно выявляют лишь те мутанты, которые переносят осуществление определенных стадий развития фага. Обычным отбором не удается выявить мутанты, которые, ограничивая развитие фага, и сами погибают. Между тем именно такие мутанты были бы хорошим средством для гашения вспышки фаголизиса. Действительно, ранняя гибель инфицированной бактерии без образования даже минимального количества жизнеспособного фага способствовала бы тому, что вторичные мутанты фага, способные обойти такой тип устойчивости, отбирались бы редко. [c.203]

Во-первых, генетическая информация каждого гена бактерий, записанная в последовательности оснований ДНК, при транскрипции переписывается на иРНК. Затем при трансляции она дословно переводится в первичную структуру белка, т. е. последовательность аминокислот полипептидной цепи. Как уже известно (гл. 15), такая ситуация встречается не всегда и у эукариот дело обстоит иначе. [c.478]

Рис. 29-19. Сопряжение процессов транскрипции и трансляции у бактерий. Еще до окончания транскрипции ДНК РНК-полимеразой образующаяся мРНК начинает транслироваться рибосомами. Это оказывается возможным благодаря тому, что в бактериях мРНК не надо транспортировать из ядра в цитоплазму.

Таким методом, не прибегая к выделению мРНК в чистом виде, удалось показать, что существует очень нестабильная РНК, которая по своей последовательности соответствует одной из цепей ДНК и которая связывается с рибосомами. Мы можем предположить, что транскрипция происходит так, как это изображено на рис. 5.3. Чтобы спаривание оснований было возможным, ДНК должна быть расплетена в соответствующем участке. Одна из расплетенных цепей при этом используется в качестве матрицы. По ходу транскрипции расплетенный участок передвигается вдоль ДНК. Затем РНК отделяется от ДНК, и прежняя двухцепочечная структура восстанавливается. Все нуклеиновые кислоты синтезируются в направлении от 5 -конца к З -концу. Следовательно, транскрипция и трансляция у бактерий происходят в одном направлении. А это означает, что у бактерий трансляция мРНК может начаться раньше, чем завершится транскрипция. [c.65]

Накопление Г в клетках бактерий характеризует их стрессовое состояние, вызванное ухудшением условий роста, и инициирует перестройку метаболизма бактерий, необходимую для адаптации клеток к дефициту аминокислот и др источников питания При зтом подавляется синтез рнбосомных и тРНК, транскрипция генов, кодирующих структуру рибосомных белков и белковых факторов трансляции, транспорт углеводов, синтез липидов и дыхание Одновременно усиливается транскрипция оперонов, ответственных за биосинтез аминокислот, и ускоряется распад клеточных белков [c.618]

Сходным образом осуществляется регуляция О.в. на уровне биосинтеза ферментов. При этом субстрат или продукт р-ции регулирует активность белкового репрессора, подавляющего транскрипцию (синтез матричной РНК на ДНК-матрице) соответствующего оперона (участок ДНК, кодирующий одну молекулу матричной РНК под контролем белка-репрессора). Примером регуляции при помощи положит. прямой связи может служить в данном случае управление расщеплением лактозы. Появление в среде лактозы инактивирует у бактерии Es heri hia oli соответствующий репрессор и тем самым разрешает транскрипцию оперона, кодирующего ферменты, катализирующие расщепление лактозы. Пример регуляции при помощи отрицат. обратной связи - управление биосинтезом гистидина. Избыток гистидина активирует репрессор, ингибирующий транскрипцию оперона, кодирующего ферменты биосинтеза гистидина. Если репрессор и белки, синтез к-рых он подавляет, кодируются одним опероном, то отрицат. обратная связь осуществляется без участия внеш. модуляторов активности репрессора. Аналогичным образом осуществляется регуляция биосинтеза белка на уровне трансляции (синтез белка ка РНК-матрице). Такой механизм регуляции позволяет синтезировать белок в строгом соответствии с потребностью в нем на данном этапе существования организма. [c.317]

Модель строения бактериальной хромосомы должна объяснять также прохождение в клетке процессов транскрипции и трансляции. Согласно существующим представлениям суперспирализован-ные петли соответствуют неактивным в данное время участкам ДНК и находятся в центре нуклеоида. По его периферии располагаются деспирализованные участки, на которых происходит синтез информационной РНК (иРНК), при этом, поскольку у бактерий процессы транскрипции и трансляции идут одновременно, одна и та же молекула иРНК может быть одновременно связана с ДНК и рибосомами (рис. 19). [c.58]

При включении бактериальных генов вместе с их регуляторными участками в Е. соП они, как правило, экспрессируются, давая мРНК и белок. Это происходит потому, что в сигнальных последовательностях, управляющ>1Х транскрипцией и трансляцией в различных прокариотических организмах, много общего. Однако экспрессия генов эукариот в бактериях наблюдается очень редко, если не создавать специальные условия. Регуляторные сигналы эукариот сильно отличаются от регуляторных сигналов бактерий [c.436]

С помощью бактерий были получены с высоким выходом некоторые белки — продукты генов животных и-их вирусов. Так,,, были созданы штаммы Е. соИ, у которых 20% всего- клеточного белка составляли коровый антиген вируса гепатита В, гор -МОН роста человека или главный капсидный антиген вируса ящура. У одного из сконструированных штаммов В. suhtblis-последний составлял около 1% синтезируемого этой бактерией белка. Однако добиться экспрессии в бактериальных клетках генов некоторых белков животных или их вирусов совсем непросто, даже если эти гены сопряжены с сигналами инициации транскрипции и трансляции, которые обеспечивают в норме-высокий уровень экспрессии генов прокариот. Причины такой. неэффективной экспрессии не всегда ясны, но в некоторых случаях удалось установить, что протеазы бактерий быстро разрушают белки животных и вирусов. В подобных ситуациях можно повысить выход, применяя несодержащие протеаз мутанты.. При выработке проинсулина, предшественника инсулина, неко торая защита от протеаз обеспечивается тем, что полипептид, секретируется в периплазматическое пространство у клеточной стенки Е. oll. На N-конце молекулы препроинсулина находится последовательность гидрофобных аминокислот, с помощью которой (с одновременным ее отщеплением) осуществляется транспорт этой молекулы через мембрану в периплазм [c.319]

Регуляция синтеза ш-РНК. А priori ясно, что транскрипция должна по времени предшествовать трансляции (во всяком случае, транскрипция какой-то первой группы нуклеотидов, пусть даже эта группа очень мала). Таким образом, на этом уровне транскрипция, безусловно, может лимитировать трансляцию. Неясно, однако, можем ли мы считать, что в дальнейшем эти два процесса протекают независимо как во времени, так и в пространстве. Нетрудно, нанример, представить себе, что если реакционно-способная неустойчивая молекула т-РНК почему-либо не включится в работу трансляционной системы, то транскрипция сразу же прекращается или продукт транскрипции инактивируется (скажем, вследствие гидролиза, фосфоролиза или взаимодействия с другими компонентами клетки). Недавние эксперименты, проведенные на различных бактериальных системах, показывают, что транскрипция и трансляция — тесно связанные процессы. Одной интересной особенностью срштеза РНК у бактерий является зависимость этого синтеза (у так называемых жестко контролируемых штаммов) от присутствия в среде полного набора всех аминокислот. Если отсутствует хотя бы одна аминокислота, необходимая для роста данного ауксотрофа, то синтеза РНК не происходит. Такой жесткий контроль определяется наличием особого гена R ), место которого на генетической карте можно определить с помощью обычных методов. Мутации в этом гене (ЙС" ) приводят к появлению штаммов, у которых уже не наблюдается столь четкой зависимости между содержанием аминокислот в среде и синтезом РНК. На уровне транскрипции действуют, вероятно, и такие регуляторные меха- [c.505]

Еще один механизм регуляции, обнаруженный значительно позднее, — регуляция с помощью антисмысловых РНК. Специальный тип маленьких молекул РНК имеет последовательность оснований, комплементарную сегменту РНК-мишени, связываясь с которой, антисмысловые РНК могут блокировать репликацию ДНК, транскрипцию или трансляцию. Такие РНК кодируются антисмысловыми генами (antisense genes). Оказалось, что этот способ регуляции широко распространен среди бактерий и вирусов. Такой регуляции могут подвергаться репликация плазмид, синтез белков-поринов, репродукция фага I.. [c.237]

Что же такое ГПГ Напомним, что вся информация об организме — от бактерии до человека — хранится (точнее, кодируется) в его ДНК. Знаменитая двойная спираль молекулы ДНК состоит всего из 4 оснований А (аденин), Т (тимин), Г (гуанин) и Ц (цитозин). Две нити ДНК связаны углеводородными мостиками , соединяющими между собой (по принципу ключ — замок ) соответствующие друг другу по химическому строению концы оснований (А — Т и Г — Ц). Допустим, нить ДНК представлена последовательностью ТТТАТТГТТГЦТ. Разобьем ее на слова из трех букв ТТТ АТТ ГТТ ГЦТ — это и есть генетический код, в котором каждое слово (триплет, или кодон) кодирует определенную аминокислоту. Так, выбранная последовательность кодирует короткий пептид (небольшой белок) из четырех аминокислот фенилаланина, изолейцина, валина и аланина. Когда говорят об экспрессии генов (реализации в клетке закодированной в ДНК информации), подразумевают, что кодоны считываются специальными ферментами клетки с образованием промежуточной информационной молекулы и-РНК (этап транскрипции), считывание триплетов которой (этап трансляции) происходит в рибосомах с образованием белков. [c.81]

Размер полисом зависит от многих факторов. У бактерий они иногда очень большие и состоят из десятков рибосом, одновременно занятых трансляцией. Частично это зависит от большого размера мРНК (которые могут кодировать более одного белка). Частично это связано с эффективностью трансляции мРНК рибосомами. Поскольку рибосомы могут прикрепляться к бактериальной мРНК раньше, чем завершится ее транскрипция, полисомы, вероятно, связаны с ДНК. [c.70]

У бактерий транскрипция и трансляция взаимосвязаны. Конкретные значения скорости процессов зависят от температуры, но обычно они согласуются друг с другом. Например, при 37°С транскрипция мРНК происходит со скоростью 2500 нуклеотидов в 1 мин, что соответствует образованию 14 кодонов в 1с. Полз ченное значение очень хорошо совпадает со скоростью белкового синтеза, составляющего приблизительно 15 аминокислот в 1 с. При индукции экспрессии нового гена соответствующая мРНК появляется обычно в клетке через 2,5 мин, а соответствующий белок можно обнаружить через 0,5 мин. [c.116]

Рис. 9. . Транскрипция, трансляция и деградация мРНК у бактерий происходит одновременно.

Мембраны, окружающие ядра эукариотических клеток, защищают связанный с ДНК тонкий механизм контроля от многих происходящих в цитоплазме химических изменений. Кроме того, они позволяют пространственно разобщить две ключевые стадии экспрессии генов 1) синтез РНК по матрице ДНК (транскрипцию ДНК) и 2) использование этих последовательностей РНК для синтеза определенных белков (трансляцию РНК). В прокариотических клетках нет такой компартментации и трансляция РНК с образованием белка происходит по мере образования РНК при транскрипции, начинаясь раньще, чем завершился синтез РНК. У эукариот, напротив (за исключением митохондрий и хлоропластов, которые в этом отнощении, как и в других, ближе к бактериям), указанные этапы пути от гена к белку строго разобщены транскрипция происходит в ядре, трансляция - в цитоплазме. РНК, прежде чем включиться в процессы синтеза белка, должна покинуть ядро. Для этого, находясь в ядре, РНК претерпевает сложный процесс созревания (процессинг), в ходе которого одни части молекулы РНК удаляются, а другие модифицируются. [c.41]

Данные по механизмам синтеза белка в митохондриях, полученные за последние примерно два десятилетия, еще более убедительно свидетельствуют в пользу эндосимбиотиче-ской гипотезы [176, 1055, 1620, 1643, 1851, 1999]. Оказалось, что механизмы транскрипции информации с ДНК на РНК и трансляции с РНК на, белок сильно напоминают соответствующие механизмы у бактерий. По крайней мере в животных клетках митохондриальная ДНК, так же как и бактериальная, имеет двухцепочечную кольцевую форму. Рибосомы имеют тот же вес, что и бактериальные рибосомы, а синтез белка подавляется теми же веществами, которые подавляют синтез белка у бактерий однако соединения, подавляющие управляемый ядром синтез белка в эукариотических клетках, не влияют на митохондриальный синтез белка. [c.186]

В разд. 18.1 рассматриваются различные типы клеточных препаратов, обычно используемых в энзимологических исследованиях, после чего следует описание того, как измеряется активность ферментов вообще и ферментов шести основных классов в частности (разд. 18.2). С помощью ферментов можно изучать различные процессы регуляции, связанные с изменениями их активности в разд. 18.3 рассматриваются эти процессы в целом, а также два основных типа регуляции — аллосте-рический и путем ковалентной модификации. Присутствие и отсутствие тех или иных ферментов у определенной бактерии зависит, разумеется, от ее генотипа. Но даже если у бактерии имеются определенные гены, их транскрипция и трансляция с образованием соответствующих молекул фермента могут и не происходить. Здесь следует учитывать факторы, участвующие в регуляции генетической экспрессии и, следовательно, синтеза ферментов, рассмотренные в разд. 18.4. И наконец, поскольку ферментативные реакции редко протекают в бактериальных клетках как изолированные процессы и чаще всего являются частью сложной сети метаболических путей и циклов с взаимозависимыми этапами, мы сочли нужным рассмотреть здесь некоторые общие и специальные методы анализа путей метаболизма (разд. 18.5). [c.375]

Даже если генетические возможности микроорганизма позволяют ему продуцировать определенный фермент, при этом еще не гарантируется его синтез (транскрипция и трансляция). Синтез многих ферментов и ферментных систем зависит от присутствия или отсутствия определенных регуляторных компонентов, или триггеров , образующихся эндогенно или вносимых в культуральную среду. Вещества, стимулирующие транскрипцию, называют индукторами, а сам процесс стимуляции называют индукцией. В тех случаях, когда индукторов нет, говорят о деиндукции. Другие вещества, называемые репрессорами, напротив, предотвращают транскрипцию, а сам процесс предотвращения транскрипции называют репрессией в отсутствие репрессора происходит дерепрессия. Описаны различные типы репрессии у бактерий простая репрессия по типу обратной связи, или репрессия конечным продуктом мультивалентная репрессия, присущая определенным ферментам, участвующим в синтезе аминокислот с разветвленной цепью координированная репрессия, когда все ферменты, участвующие в биосинтезе, согласованно репрессируются в присутствии высоких концентраций продукта реакции (например, триптофана или гистидина). Описанные ниже эксперименты иллюстрируют некоторые типы регуляции синтеза бактериальных ферментов путем индукции и репрессии. [c.414]

В настоящее время известны многие системы векторов для экспрессии генов эукариотов в клетках бактерий или млекопитающих [для обзора см. 9.17]. Векторы, которые использовались для экспрессии клонированных генов вируса гриппа, содержали в дополнение к последовательностям ДНК, необходимых для их репликации в клетках-хозяевах, контролирующие элементы, которые стимулировали эффективную транскрипцию экзогенных генов и трансляцию образующихся мРНК. [c.162]

Цитоплазматическая наследственность впервые была открыта при изучении сегрегации мутантных признаков хлоропластов у растений. Однако наши знания о генах хлоропластов на молекулярном уровне и сейчас еще недостаточны. Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, у растения имеются две отдельные цитоплазматические генетические системы, и часто трудно бывает определить, принадлежит ли данный мутантный ген митохондриям или пластидам. Во-вторых, ДНК хлоропластов больше и намного сложнее митохондриальной ДНК животных и дрожжей (табл. 9-2), что затрудняет анализ находящихся в ней генов. Однако есть и преимущества близкое сходство генетических систем хлоропластов и бактерий позволяет осуществлять точную транскрипцию или трансляцию (или то и другое вместе) ДНК и тРНК хлоропластов с помощью бактериальной системы транскрипции-трансляции. Декодирование ДНК хлоропластов in vitro в экстракте бактериальных клеток можно использовать для идентификации генов, кодирующих определенные белки. [c.63]

Общий признак всех бактериофагов — внутриклеточный паразитизм определяется зависимостью фагов от аппаратов транскрипции и трансляции генетического материала, от систем репликации бактерии, от наличия особых бактериальных структур, необходимых для сборки зрелых частиц фага. В то же время следует отметить, что уровень такой зависимости для разных бактериофагов разный. Некоторые из них (например, Т-четиые фаги Es heri hia oli) несут в своем геноме многие гены, функционально сходные с определенными бактериальными генами такие фаги более автономны, поскольку способны развиваться в клетках бактерий, не обладающих функциями соответствующих генов. [c.169]

Число обнаруживаемых у бактерий белковых и низкомолекулярных факторов, влияющих на эффективность транскрипции различных генов, постоянно увеличивается. Выявлено участие в регуляции активности РНК-полимеразы белковых факторов трансляции, формилметионил-тРНК и гуанозинтетрафосфата, которые обеспечивают сопряжение процессов синтеза РНК и белка, активируя или подавляя выражение определенных генов. Кроме основного сигма-фактора найдены дополнительные сигма-субъединицы, способные переключать транскрипцию с одних групп генов на другие, очевидно, за счет изменения узнающих свойств РНК-полимеразы. [c.23]

На сегодня существуют три способа конструирования, обеспечивающие трансляцию чужеродной генетической информации в клегках бактерий. Первый способ — внедрение чужеродного структурного гена, лишенного собственных регуляторных областей, внутрь хорошо экспрессируемого бактериального гена. Точка внедрения должна быть достаточно удалена от места инициации трансляции, чтобы новая нуклеотидная последовательность не мешала эффективной инициации транскрипции и трансляции бактериального гена. При такой конструкции можно ожидать, что уровень экспрессии гибридного белка будет близок уровню экспрессии исходного гена. Недостаток метода — трудность последующего расщепления гибридного белка и выделения конечного продукта (рис. 28, а). [c.157]

Смотреть страницы где упоминается термин Трансляция, Транскрипция бактерий I III: [c.935] [c.942] [c.261] [c.122] [c.115] [c.234] [c.956] [c.236] [c.493] [c.506] [c.237] [c.116] [c.319] [c.194] [c.359] [c.359] [c.134] [c.156] [c.183] [c.23] [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология