İçeriğe atla

lac operon


Laktoz operonu (lac operon) E. coli ve birçok diğer enterik bakteri tarafından laktozun taşınması ve metabolizması için gerekli olan bir operon dur. Çoğu bakteri için glukoz tercih edilen karbon kaynağı olsa da, lac operonu beta-galaktozidaz aktivitesi aracılığıyla glukozun kullanılamadığı durumlarda laktozun etkili bir şekilde sindirilmesini sağlar.[1] Lac operonunun gen regülasyonu açıkça anlaşılan ilk genetik düzenleyici mekanizmadır, bu yüzden prokaryotik gen regülasyonunun önde gelen bir örneği haline gelmiştir. Bu nedenle, genellikle giriş seviyesindeki moleküler ve hücresel biyoloji derslerinde tartışılır. Bu laktoz metabolizma sistemi, François Jacob ve Jacques Monod, bir biyolojik hücrenin hangi enzimi sentezleyeceğini nasıl bildiğini belirlemek için kullanılmıştır. Lac operonu üzerine yaptıkları çalışma, 1965'te Fizyoloji veya Tıp dalında Nobel Ödülü kazandı.[1]

Bakteriyel operonlar, bir mRNA transkriptinden birden fazla protein üretebilen polisistronik transkriptlerdir. Bu durumda, bakteri için bir şeker kaynağı olarak laktoz gerektiğinde, lac operonunun üç geni ifade edilebilir ve ardından proteinleri çevrilebilir: lacZ, lacY ve lacA. lacZ geninin ürünü β-galaktozidaz olup, disakkarit laktozsu, glukoz ve galaktoza ayırır. LacY, hücreye laktozun taşınmasını sağlamak için beta-galaktozit permeaz kodlar ve bir zar proteinidir, son olarak lacA β-galaktozit transasetilazı kodlar.

Layout of the lac operon.

lac operonu. Üst: Baskılanmış, Alt: Aktif. 1: RNA polimeraz, 2: Represör, 3: Promotör, 4: Operatör, 5: Laktoz, 6: lacZ, 7: lacY, 8: lacA.

Laktozun veya glikoz gibi tercih edilen bir enerji kaynağının mevcut olmaması durumlarında enzimlerin üretilmesi tamamen gereksiz hale gelir. lac operonu, bu operondan kodlanan enzimlerin üretimi için hücrenin yalnızca ihtiyaç duyduğu durumlarda enerji harcamasını sağlamak üzere iki aşamalı bir kontrol mekanizması kullanılır.[2] Laktozun ortamda bulunmadığı durumlarda lac baskılayıcı olan lacI, lac operonu tarafından kodlanan enzimlerin üretimini durdurur.[3] lacI, ancak bir co-indükleyici bağlandığı durumlarda daima eksprese edilir. Dolayısıyla, sadece küçük co-indükleyici moleküllerin varlığında transkripsiyona uğrar. Glikozun ortamda bulunduğu durumlarda, enzimlerin üretimi için gerekli olan Katabolit Aktivatör Protein (CAP) devre dışı kalır ve EIIAGlc laktoz permeaz enzimini inhibe ederek laktozun hücre içine taşınmasını engeller. Bu ikili kontrol mekanizması, diauxie olarak adlanırılan hücrelerin farklı iki büyüme evresinde glikoz ve laktozun ardışık olarak kullanılmasına sebep olur. == Kaynakça == {{kaynakça}} [[Kategori:Gen ifadesi]]

  1. ^ a b An Introduction to Genetic Analysis. 11. Freeman, W.H. & Company. 2015. ss. 400-412. ISBN 9781464109485. 
  2. ^ "Prokaryotic Gene Expression". ndsu.edu. 1997. 27 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Mayıs 2017.  Yazar |ad1= eksik |soyadı1= (yardım)
  3. ^ "Prokaryotic Gene Expression". ndsu.edu. 26 Mart 2010 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 19 Mayıs 2017. 

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Lipaz</span> Lipitleri hidroliz eden enzim

Lipaz, lipitlerin ester bağlarının hidrolizini katalizleyen bir enzimdir. Lipazlar esterazların bir alt sınıfıdır.

<span class="mw-page-title-main">Plazmid</span> Hücre içindeki küçük DNA molekülü

Plazmidler; bakteriler, arkeler ve ökaryotlar arasında birçok mikroorganizmada bulunan dairesel veya çizgisel ekstrakromozomal replikonlardır. Bakterilerin genetik bilgiyi aktarması, hızlı evrimleşmelerini ve adaptasyonlarını kolaylaştırması için önemli araçlardır. Hedeflenen genleri ekleyerek, değiştirerek veya silerek mikroorganizmaları manipüle etmek ve analiz etmek için önemli araçlar olarak hizmet eder. Prokaryotik hücrelerde bulunurlar ve kromozomlardan bağımsız olarak çoğalırlar. Ek olarak, plazmidler hücreler arasında aktarılabilir, bu da onları prokaryotik evrimde önemli itici güçler olarak kabul eder ve onları yanal gen aktarımına aracılık eden güçlü ajanlar yapar. Antibiyotik direnci gibi yeni işlevler sağlayarak konakçı evrimini hızlandırmakla kalmazlar, aynı zamanda artan gen ifade seviyeleri ve kopya sayısı değişiklikleri yoluyla mutasyonların edinim oranlarına da yol açabilirler. Plazmid genomları genellikle, aynı aileden ilgili plazmidler arasında korunan ve replikasyon ve hareketlilik gibi önemli plazmide özgü işlevlerle ilişkili çekirdek lokusların bir omurgasını içerir. Etkili yatay gen transfer (HGT) vektörleri olarak görev yapar.

<span class="mw-page-title-main">Glukoz</span> izomer grubu

Basit bir şeker (monosakkarit) olan glukoz yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir. Hücreler onu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanırlar. Glukoz fotosentezin ana ürünlerinden biridir ve hücresel solunum onunla başlar.

<span class="mw-page-title-main">Laktoz</span>

Laktoz, doğada yalnız sütte bulunan süt şekeri de denilen bir disakkarit. Sütün en önemli karbonhidratıdır. Sütün aromasında önemli bir payı bulunmaktadır.

<span class="mw-page-title-main">Siklik adenozin monofosfat</span>

Siklik adenozin monofosfat, kısaltma cAMP ve cyclic AMP olarak da bilinir. cAMP adenozin trifosfat (ATP) tan elde edilir ve çeşitli organizmalarda cAMP bağımlı yolda hücre içi sinyal iletiminde kullanılır.

Bakteriyel konjugasyon hücre teması yoluyla bakteriler arasında genetik malzeme aktarımıdır. Transformasyon ve transdüksiyon gibi bu da bir yatay gen transferi mekanizmasıdır.

<span class="mw-page-title-main">Transkripsiyon (genetik)</span> bir DNA parçasının RNAya kopyalanması süreci

Transkripsiyon, yazılma veya yazılım, DNA'yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA'da bulunan genetik bilginin bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA'ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir.

RNA polimerazlar, bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir nükleotidil transferaz enzimidir, bir RNA molekülünün üç ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.

DNA metilasyonu DNA'nın bir kimyasal değişimdir, kalıtsal olup sonradan ilk dizi geri gelecek şekilde çıkartılabilir. Bu özelliği nedeniyle epigenetik koda aittir ve en iyi karakterize edilmiş epigenetik mekanizmadır. Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz ile öz-başka ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Kitin</span>

Kitin önemli polisakkaritlerden biridir. Eklembacaklılar tarafından dış iskeletin kurulmasında kullanılan ve mantarların hücre çeperini oluşturan karbonhidrata kitin denir.

<span class="mw-page-title-main">Gen ifadesinin düzenlenmesi</span>

Gen ifadesinin düzenlenmesi ya da gen ifadesinin denetimi, hücrelerin ve virüslerin genlerindeki bilgiyi gen ürünlerine çevirmesini kapsayan süreçler için kullanılan bir terimdir. İşlevsel bir genin ürünleri RNA veya protein olabilir; bilinen mekanizmaların en temeli protein kodlayan genlerin düzenlenmesidir. Gen ifadesinin, DNA-RNA transkripsiyonundan, proteinin translasyon sonrası değişimlerine kadar olan herhangi bir adımı değiştirilip, ayarlanabilmektedir.

<span class="mw-page-title-main">Gen düzenleyici ağ</span>

Gen düzenleyici ağ veya genetik düzenleyici ağ (GRN), bir hücre içinde (RNA ve protein ifadesinin ürünleri yoluyla) dolaylı olarak birbirleri ile etkileşim gösteren DNA bölümlerinin ve hücre içindeki diğer maddelerin bir koleksiyonu veya derlemesi olup ağlardaki hangi genlerin transkripsiyon sonucu mRNA'ya dönüştürüleceğini belirler. Genel olarak, her mRNA molekülü, belirli bir protein (veya protein dizilerinin) oluşturmak için yola çıkar. Bazı durumlarda bu protein, yapısal proteine dönüşür ve belirli yapısal özellikler oluşturmak için hücre zarında veya hücre içerisinde birikmeye başlar. Başka durumlarda protein bir enzim olacaktır ve bir besin kaynağını veya toksini parçalayarak yıkıma uğratmak gibi belirli bir tepki için kataliz görevini gören bir mikro-makineye dönüşecektir. Bazı proteinler ise sadece diğer genleri uyararak onları aktive etmek görevine sahip olup transkripsiyon faktörleri olarak düzenleyici ağlarda veya ardışık bağlantılardaki ana aktivatörlerdir. Diğer genlerin başlangıç uçlarındaki promotör bölgeye bağlanma ve böylece başka bir proteinin üretimini başlatma suretiyle onları etkinleştirirler ve bu, bu şekilde devam eder. Bazı transkripsiyon faktörleri önleyici olup inhibitör'dür.

<span class="mw-page-title-main">François Jacob</span> Fransız biyokimyager (1920-2013)

François Jacob, Fransız biyolog. 1965 yılında Jacques Monod ve André Lwoff ile birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü kazanmıştır.

V(D)J rekombinasyonu, bağışıklık sisteminin immunoglobulin (Ig) ve T hücre reseptörlerinin (TCR) üretiminin erken evrelerindeki genetik rekombinasyon mekanizmalarıdır.

<span class="mw-page-title-main">Katabolit Aktivatör Protein</span>

Katabolit aktivatör protein, ,N-terminalde bir ligand bağlama alanı bulunduran her bir alt ünitesi ile çözelti içerisinde homodimer olarak bulunan bir transkripsiyonel aktivatördür, ayrıca proteinlerin dimerizasyonundan ve C-terminaldeki DNA bağlama alanından da sorumludur. 2 cAMP molekülü, proteinin DNA'ya affinitesini artıran allosterik efektörler gibi negatif işbirliği ve fonksiyonu ile dimerik CAP proteinine bağlanır. Hücre içerisine taşınan glukoz miktarı düşük olduğunda sitozolik cAMP seviyesi yükselir.

<span class="mw-page-title-main">GUS raporlayıcı sistem</span> Raporlayıcı gen sistemi

GUS raporlayıcı sistem bir raporlayıcı gen sistemi. özellikle bitki moleküler biyolojisinde ve mikrobiyolojide kullanılır. Birkaç tür GUS raporlayıcı gen tahlili mevcuttur. Tahlillerin farkı kullanılan subsratların farklı olmasıdır. GUS boyaması terimi bu tahlillerin en yaygınıdır ve histokimyasal bir teknik olarak geçer.

Operon, genetikte tek bir promotörün kontrolü altında bir gen kümesi içeren DNA'nın işlevsel bir birimidir. Genler birlikte bir mRNA ipliğine yazılır ve daha sonra ya sitoplazmada birlikte translasyona uğrar veya ayrı ayrı translasyona uğrayan monosistronik mRNA'ları oluşturmak için her biri tek bir gen ürününü kodlayan birkaç mRNA ipliği gibi uçbirleştirmeye tabi tutulur. Bunun sonucu, operonda bulunan genler ya birlikte ifade edilirler ya da hiç ifade edilmezler. Bir operonu tanımlamak için birkaç genin birlikte transkripsiyonunu gerekir.

<span class="mw-page-title-main">Amilin</span>

Amilin veya adacık amiloid polipeptidi (IAPP), 37 kalıntılı peptit hormonudur. Pankreasın β hücrelerinden yaklaşık 100:1 (insülin:amilin) oranında insülin ile eşgüdümlü olarak salgılanmaktadır. Amilin, mide boşalmasını yavaşlatarak ve tokluğu artırarak glisemik düzenlemede rol oynamaktadır, böylelikle yemek sonrasında kan şekeri düzeylerindeki ani artışları önlemektedir.

<span class="mw-page-title-main">Dopamin beta-hidroksilaz</span> Katalize edici enzim

Dopamin beta-monooksijenaz olarak da bilinen dopamin beta-hidroksilaz (DBH), insanlarda DBH geni tarafından kodlanan bir enzimdir. Dopamin β-hidroksilaz, dopaminin norepinefrine dönüşümünü katalize eder.

Moleküler klonlamada vektör, yabancı bir nükleik diziyi yapay olarak çoğaltılabileceği ve/veya ifade edilebileceği başka bir hücreye taşımak için bir araç olarak kullanılan herhangi bir parçacıktır. Yabancı DNA içeren bir vektör rekombinant DNA olarak adlandırılır. Dört ana vektör türü plazmidler, viral vektörler, kozmidler ve yapay kromozomlardır. Bunlar arasında en yaygın kullanılan vektörler plazmidlerdir. Tüm tasarlanmış vektörlerde ortak olan bir replikasyon orijini, bir çoklu klonlama bölgesi ve seçilebilir bir işaretleyicidir.