در این مطلب گفتار سوم ( تنظیم بیان ژن ) از فصل دوم ( جریان اطلاعات در یاخته ) زیست دوازدهم را بررسی می کنیم:
درسنامه کامل شامل قیدها، نکات، نکات ترکیبی، نکات تستی و نکات شکل ها
تست های کنکور های سال های اخیر
انیمیشن تنظیم بیان ژن در پروکاریوت ها
- بودجه بندی کنکور های سال های اخیر این فصل:
| تعداد کل سوالات | مستقل | ترکیبی | مباحث مهم | |||||||||
| کنکور داخل و خارج 98 | 6 | 4 | 2 | مراحل پروتئین سازی - مقابسه رونویسی و تنظیم بیان ژن یاخته های یوکاریوتی و پروکاریوتی - ترجمه - تنظیم رونویسی اشرشیاکلای - مقایسه انواع رناها | ||||||||
| کنکور داخل و خارج 99 | 4 | 4 | 0 | |||||||||
| کنکور داخل و خارج 1400 | 8 | 6 | 2 | |||||||||
توی این فصل پیچیده ترین سیستم رمزنگاری دنیا رو بررسی می کنیم! همه ی مباحث این فصل اهمیت زیادی دارن و خیلی هم با فصل یک و هفت همین کتاب دوازدهم ترکیب میشن! طراحای کنکور علاقه شدیدی به مراحل ترجمه و رونویسی دارن برای همین خیلی مهمه که همه مراحل این فرایند ها رو کاملا بلد باشید. در ضمن! تنظیم بیان ژن در باکتری اشرشیاکلای از مباحث شدیییدا مورد علاقه طراحان کنکوره! خیلی خوب یادش بگیرید.
در این گفتار نحوه تنظیم بیان ژن در پروکاریوت ها و یوکاریوت ها رو بررسی خواهیم کرد و تفاوت ها و شباهت های اونها رو می فهمیم.
**یادتون باشه می تونید در انتهای مطلب نظرات و سوالات خودتونو از این مبحث مطرح کنید تا بهشون پاسخ بدم.
درسنامه کامل نکات جریان اطلاعات در یاخته - تنظیم بیان ژن
تـنـظـیـم بـیـان ژن
قیدها:
- همه یاخته های پیکری بدن از تقسیم رشتمان یاخته تخم ایجاد می شوند.
- در هر یاخته تعدادی از ژن ها فعال و سایر ژن ها غیر فعال هستند.
نکات ترکیبی:
- جهش در توالی های تنظیمی ژن بر نحوه ی تنظیم بیان ژن موثر است. چون می تواند محصول ژن را افزایش یا کاهش دهند.
- عامل اصلی تمایز، تنظیم بیان ژن است.
- دقت کنید نمی توانیم بگوییم که هر ژن در انسان در هر یاخته پیکری یافت می شود! -> گویچه های قرمز
- مثال تنظیم بیان ژن در یک یاخته: یکی از یاخته های انسولین ساز جزایر لانگرهانس ->
--> وقتی که قند خون بالاست -> ژن انسولین بیشتر بیان می شود.
--> وقتی که قند خون پایین است -> ژن انسولین کمتر بیان می شود.
- یکی از ویژگی هایی که در همه جانداران یافت می شود ( پاسخ به محیط ) -> عامل آن تنظیم بیان ژن می باشد.
- مثالی دیگر از تنظیم بیان ژن در یک سلول : سلول ها وقتی سالم هستند، اینترفرون نوع I ترشح نمی کنند اما وقتی آلوده به ویروس شدند، ژن اینترفرون نوع I بیان می شود!
- تنظیم بیان ژن می تواند موجب ایجاد یاخته های مختلفی از یک نوع یاخته شوند : سلول های سرلادی که به انواغ بافت ها تمایز می یابند / سلول های روپوستی که در اندام های هوایی به یاخته های نگهبان روزنه، کرک و ترشحی،،، و در ریشه به یاخته های تارکشنده تمایز می یابند.
تـنـظـیـم بـیـان ژن در پـروکـاریـوت هـا
قیدها:
- به طور معمول تنظیم بیان ژن در مرحله رونویسی انجام می شود.
- در مواردی هم ممکن است یاخته با تغییر در پایداری ( طول عمر ) رنا یا پروتئین، فعالیت آن را تنظیم کند.
نکات ترکیبی:
- در یوکاریوت ها هم ممکن است همانند پروکاریوت ها با تغییر در پایداری ( طول عمر ) رنا، تنظیم بیان ژن انجام شود.
تـنـظـیـم رونـویـسـی در پـروکـاریـوت هـا
قیدها:
- وقتی لاکتوز در محیط وجود دارد باکتری باید آنزیم های تجزیه کننده آن را بسازد.
نکات:
- دقت کنید که لاکتوز یک دی ساکارید است و همان قند شیر می باشد.
- به این مورد توجه کنید که تنظیم بیان ژن همواره موجب توقف تولید آنزیم نمی شود! بلکه ممکن است میزان رونویسی را کاهش دهد.
تـنـظـیـم مـنـفـی رونـویـسـی
نکات:
- دقت کنید که مولکول مهار کننده علاوه بر اینکه وقتی لاکتوز در محیط وجود ندارد به آن متصل می شود، وقتی هم که لاکتوز و گلوکز با هم در محیط وجود دارند هم به اوپراتور متصل می شود! چون اولویت با گلوکز است!
نکات ترکیبی:
- با توجه به این مورد که پس از اتصال لاکتوز به پروتئین مهار کننده، شکل آن تغییر می کند، می توانیم به این نکته مهم پی ببریم که تغییر شکل پروتئین ها علاوه بر هنگام تغییر ph و افزایش دما، در هنگام اتصال برخی مواد به به برخی پروتئین ها و یا هنگام عبور برخی مواد از کانال های پروتئینی هم دیده می شود.
نکات شکل:
- دقت کنید مهار کننده مانع اتصال رنابسپاراز نمی شود! بلکه مانع از حرکت آن می شود.
- به این نکته مهم توجه کنید که لاکتوز موجود در محیط از غشای باکتری عبور می کند و وارد سیتوپلاسم آن می شود.
- در این شکل مشاهده می کنیم که سه تا ژن که پشت سر هم قرار دارند، ساخت آنزیم های تجزیه کننده لاکتوز را رمز می کنند.
-- نتیجه می گیریم که در باکتری ها ممکن است چند ژن، یک راه انداز داشته باشند.
- از رونویسی این سه ژن تنهای یک مولکول رنا تولید می شود، نه سه تا!
- این رنای پیک سه تا کدون آغاز و سه تا کدون پایان دارد و از روی آن سه تا رشته ی پلی پپتیدی ساخته می شود.
-- سه تا ژن -> یک رنای پیک -> سه تا رشته ی پلی پپتیدی
- دقت کنید جایگاه آغاز رونویسی در ژن اول و توالی پایان در ژن سوم قرار دارد و ژن دوم این وسط هیچی ندارد!
- ورود نوعی دی ساکارید ( لاکتوز یا مالتوز ) به یاخته اشرشیاکلای -> می تواند باعث افزایش غلظت فسفات در یاخته شود.
-- یک نکته خیلی مهم و تستی! اگر در جمله بالا به جای یاخته، می گفتیم می تواند باعث افزایش غلظت فسفات در هسته می شود، این جمله غلط می شد! چرا؟
تـنـظـیـم مـثـبـت رونـویـسـی
قیدها:
- مشخص شده اگر در محیط باکتری، قند مالتوز وجود داشته باشد، درون باکتری آنزیم هایی ساخته می شوند که در تجزیه آن دخالت دارند.
- در عدم حضور مالتوز این آنزیم ها ساخته نمی شوند.
- در حضور قند مالتوز، انواعی از پروتئین به نام فعال کننده وجود دارند که به توالی های خاصی از دنا متصل می شوند.
نکات:
- دقت کنید که اولویت باکتری گلوکز است و اگر گلوکز در محیط باشد حتی اگر مالتوز هم داشته باشیم، آنزیم های تجزیه کننده مالتوز تولید نمی شوند و باکتری به تجزیه گلوکز ادامه خواهد داد.
نکات شکل:
- در یک رنای پیک ممکنه چند کدون آغاز و چند کدون پایان داشته باشیم.
- رنابسپاراز تحت هیچ شرایطی ( چه مالتوز باشد و چه نباشد ) از روی جایگاه اتصال فعال کننده عبور نمی کند؛ اما رنابسپاراز می تواند زمانی که لاکتوز در دسترس باکتری است و مهار کننده به اوپراتور متصل نیست، از روی اوپراتور عبور می کند.
- رنابسپاراز بدون حضور پروتئین فعال کننده، نمی تواند راه انداز را پیدا کند و به آن متصل شود ( مشابه رنابسپاراز های یوکاریوت ها ).
تست های کنکور جریان اطلاعات در یاخته - رونویسی
| تست شماره 1 |
- با توجه به ژن های تجزیه کننده لاکتوز در باکتری E.coli، کدام گزینه برای تکمیل عبارت زیر مناسب است؟ ( سراسری 99 )
« ترکیبی که به عنوان .......... شناخته می شود، .......... »
1- مهار کننده - به توالی خاصی از DNA بیش از نوعی قند تمایل دارد.
2- آنزیم ویژه رونویسی - نیازمند پروتئین های برای شناسایی راه انداز است.
3- فعال کننده - پس از اتصال به نوعی قند، به جایگاه ویژه خود اتصال می یابد.
4- محرک فعالیت رنابسپاراز ( RNA پلیمراز ) - نوعی دی ساکارید به حساب می آید.
| تست شماره 2 |
- کدام گزینه، عبارت زیر را به طور مناسب کامل می کند؟ ( سراسری 98 )
« در صورت حضور قند مالتوز در محیط باکتری اشرشیاکلای و به دنبال اتصال فعال کننده به ......... »
1- راه انداز، عوامل رونویسی بر روی توالی افزاینده قرار می گیرند.
2- مالتوز، مهار کننده تغییر شکل می دهد و از اپراتور جدا می گردد.
3- رنابسپاراز ( RNA پلیمراز )، ژن های مربوط به سنتز مالتوز رونویسی می شوند.
4- توالی خاصی از دنا ( DNA )، اولین نوکلئوتید مناسب برای رونویسی مورد شناسایی قرار می گیرد.
| پاسخ تشریحی شماره 1 |
- گزینه 4 صحیح است.
در این ژن ها، لاکتوز محرک فعالبت رنابسپاراز به طور غیر مستقیم است چون مسیر عبور آن را از روی اپراتور خالی می کند. همان طور که می دانید لاکتوز نوعی دی ساکارید است.
بررسی سایر گزینه ها:
1- مهارکننده همواره به اپراتور تمایل دارد و این لاکتوز است که با اتصال به مهارکننده همواره به اپراتور تمایل دارد و این لاکتوز است که با اتصال به مهار کننده در آن تغییر شکل می دهد.
2- شناسایی راه انداز توسط پروتئین ویژه، مخصوص یوکاریوت ها و ژن های تجزیه مالتوز است.
3- ژن های تجزیه لاکتوز، به پروتئین فعال کننده نیازی ندارند.
| پاسخ تشریحی شماره 2 |
گزینه 4 صحیح است.
سیستم ژن های تجزیه کننده مالتوز در باکتری اشرشیاکلای به صورت تنظیم مثبت رونویسی بوده تا در صورت کمبود گلوکز، باکتری بتواند با تجزیه مالتوز، نیاز خود را برطرف کند، در این ژن ها، برای پیدا شدن، ابتدا پروتئین های متنوع فعال کننده به جایگاه اتصال خود در قبل از راه انداز متصل می شوند و سپس به اتصال رنابسپاراز به راه انداز کمک می کنند. در حقیقت مالتوز به فعال کننده، سبب چسبیدن فعال کننده به جایگاه اتصال خود در دنا شده و سپس به اتصال رنابسپاراز به راه انداز و حرکت آن به سمت نقطه شروع رونویسی کمک می کند. در این ژن ها، عوامل رونویسی ( گزینه 1 )، مهار کننده ( گزینه 2 )، و سنتز مالتوز ( گزینه 3 ) وجود ندارد.
انیمیشن رونویسی
جهت فهم بهتر شما عزیزان، کلیپی از منابع خارجی برای شما تهیه و بارگزاری کردم که می تواند شما را برای مرور و تثبیت بیشتر مطلب کمک کند. همچنین قسمت هایی از کلیپ را که طبق متن کتاب می باشد را ترجمه کردم و در قالب زیرنویس در کلیپ قرار دادم.
امیدوارم که به خوبی استفاده کنید و برایتان مفید باشد.
صفحه اینستاگرام ما
دوستان عزیزم ما تصمیم گرفتیم برای اینکه بتوانیم ارتباطمان را با هم بیشتر کنیم و قدم به قدم کنارتان باشیم، صفحه ی اینستاگرام متا را بسازیم و همراهتان باشیم. برای دیدن صفحه ما روی لینک زیر کلیک کنید.
