Van de vele genen die aanwezig zijn in een typische bacteriele cel, zijn sommige zo
belangrijk dat ze altijd actief zijn in groeiende cellen, worden constitutieve genen
genoemd
Bv. ribosomale genen of genen die coderen voor de enzymen van de glycolye
Voor de meeste andere genen wordt expressie zo gereguleerd dat de hoeveelheid
van het uiteindelijke genproduct, eiwit of RNA, zorgvuldig moet worden afgestemd
op de behoefte van de cel aan dat product
=> een aantal van deze regulerende genen codeert voor enzymen voor metabole
processen die, in tegenstelling tot de glycolyse, niet constant nodig zijn
=> een manier om de intracellulaire concentraties van die enzymen te
reguleren is door transcriptie te staten en te stoppen op basis van de
cellulaire behoeften
=> helpt bacterien zich aan te passen aan de omgeving
=> wordt adaptieve enzymsynthese genoemd
Katabolische en anabolische paden worden respectievelijk gereguleerd door inductie en
repressie
Bacterien gebruiken verschillende methoden om de enzymsynthese te reguleren afhankelijk
van of een bepaald enzym betrokken is bij een ataole (afbraak) of anabole (synthetisch) pad
=> enzymen die dergelijke paden katalysere, worden vaak worden vaak
gecoordineerd gereguleerd
=> de synthese van alle enzymen die bij een bepaalde route betrokken zijn
worden samen in-of uitgeschakeld
,Katabolische paden en substraat inductie
Het doe van katabole enzymen is om specifieke substraten af te breken, vaak een
manier om energie te verkrijgen
Figuur geeft de stappen weer in de katabole route die de disacharide
lactose afbreekt tot eenvoudige suikers die kunnen worden
gemetaboliseerd bij de glycolyse
=> centrale stap in deze route is de hydrolyse van lactose in de
monosachariden glucose en galactose
=> wordt gekatalyseerd door het enzym beta-galactosidase
=> voordat lactose gehydrolyseert kan worden moet het eerst in de cel worden
getransporteerd
=> het eiwit galactoside is verantwoordelijk voor dit transport en de synthese
ervan wordt gecoordineerd gereguleerd met beta-galactosidase
=> beta-galactosidase is enkel nuttig wanneer cellen toegang hebben tot lactose
=> de synthese van beta-galactosidase wordt ingeschakeld in de aanwezigheid
van lactose maar wordt uitgeschakeld in zijn afwezigheid
=> het inschakelen van enzymsynthese wordt substraatinductie
genomd en enzymen waarvan de syntehse op deze manier wordt
gereguleerd worden induceerbare enzymen genoemd
De meeste katabole routes in bacteriele cellen worden geregeld door
substraatinductie van hun enzymen
Anabole paden en eindproductrepressie
De regulatie van anabole paden is gewoon het omgekeerde van de katabole paden
voor anabole paden is de hoeveelheid enzym dat geproduceerd werd geproduceerd
door een cel omgekeerd gecorreleerd met de intracellulaire concentratie van het
eindproduct van de route
Bv. wanneer de concentratie van tryptofaan toeneemt, is het voordeliger voor de cel
om zijn metabole hulpmiddelen te bezuinigen door zijn productie van de enzymen
die betrokken zijn bij de synthese van tryptofaan te verminderen
=> deze controle wordt mogelijk gemaakt door het vermogen van het
eindproduct van een anabole route om de verdere productie van de enzymen
die betrokken zijn bij de vorming te onderdrukken/repress (verminderen of
stoppen)
Repressie verwijst naar een vermindering in expressie van een gereguleerd gen
=> echte genetische repressie heeft altijd een effect op eiwitsynthese en niet enkel
op eiwitactiviteit
Feedback inhibitie: de eindproducten van een biosynthetische route hebben vaak
ook een remmend effect op de enzymactiviteit
=> deze feedback inhibitie verschilt van repressie in zowel mechanisme als resultaat
=> bij feedback inhibitie zijn er nog steeds enzymmoleculen aanwezig maar
hun katalytische activiteit wordt geremd
=> bij repressie van eindproducten worden de enzymmoleculen niet meer
gemaakt
,Triggers voor inductie en repressie
Een kenmerk van zowek inductie als repressie van eiwitsynthese is dat de controle wordt
veroorzaakt door kleine organische moleculen die aanwezig zijn in de cel of in de omgeving
van de cel
=> voor katabole routes zijn deze moleculen bijna altijd substraten en ze werken als
inducoren van genexpressi en dus ook van de eiwitsynthese
=> voor anabole routes zijn de relevante moleculen meestal eindproducten en ze
werken als onderdrukking van genexpressie en dus ook van enzymsynthese
De genen die betrokken zijn bij lactose katabolisme zijn georganiseerd in een induceerbare
operon
Het klassieke voorbeeld van een induceerbaar enzymsysteem komt voor bij de E.Coli
en omvat een groep van enzymen die betrokken zijn bij lactose katablisme
=> de enzymen die de stappen (in de figuur) katalyseren
De controle an lactose katabolisme omvat 2 soorten genen
=> de eerste genen zijn die die coderen voor enzymen die betrokken
zijn bij de opname en het metabolisme van lactose
=> tweede is een regulerend gen waarvan het product de activiteit
van een de eerste set genen controleren
De genen die betrokken zijn bij lactose metabolisme zijn:
=> lacZ gen
=> codeert voor beta-galactosidase
=> enzym die lactose en andere beta-galactosiden hydrolyseert
=> lacY gen
=> codeert voor galactoside permease
=> plasmamembraaneiwit dat lactose transporteert in de cel
=> lacA gen
=> codeert voor een transacetylase
=> voegt een acetylgroep toe aan lactose wanneer het wordt
opgenomen in de cel
De lacZ, lacY en lacA genen liggen naast elkaar in het bacteriele chromosoom en
worden alleen tot expressie gebracht als er een inductor zoals lactose aanwezig is
=> de 3 genen behoren tot een enkele regulerende eenheid, een operon
=> een groep genen met gerelateerde functies zijn geclusterd met DNA
sequenties die ervoor zorgen dat de genen tegelijkertijd kunnen worden aan-
en uitgeschakeld
De organisatie van functoneel gerelateerde genen in operons is vaak waargenomen
bij prokaryoten en komt minder vaak voor bij eukaryoten
=> in de C.Elegans wordt zo’n 15% van de genen gevonden in operons maar ze zijn
niet altijd functioneel gerelateerd
, Het lac operon wordt negatief gereguleerd door de lac repressor
Een belangrijk kenmerk van het operon model is dat genen met metabool
gerelateerde functes zijn geclusterd zodat hun transcritpie kan worden gereguleerd
als een enkele eenheid
Onderzoek: bestuderen van het vermogen van inductoren zoals lactose om de
productie van de enzymen die betrokken zijn bij lactose metabolisme in te schakelen
=> besluit: om inductie te laten plaatsvinden moet er een aanvullend gen aanwezig
zijn, een regulerend gen die lacI genoemd wordt
=> terwijl normale bacterien beta-galactosidase, galactosidepermease en
transacetylase alleen produceren wanneer er een inductor aanwezig is, gaan
bacterien waarbij het lacI gen verwijderd is, cellen hebben die altijd deze
eiwitten produceren, ookal is er inductor afwezig
=> conclusie: lacI gen codeert voor een product dat normaal de
expressie van lacZ, lacY en lacA genen remt en dus reguleert
=> wordt een repressor proteine genoemd
Figuur:
=> lac operon bestaat uit lacZ, lacY en lacA genen
waarvoor een promotor ligt (Plac) en een speciale
nucleotide sequentie die operator (O) genoemd
wordt
=> O overlapt de promotor
=> transcriptie van het lac operon begint bij de promotor, die de plaats is waar RNA
polymerase aanhecht en gaat daarna langs de operator en de lacZ, lacY en lac A
genen
=> het netto resultaat is : een enkele molecule van mRNA die codeert voor de
polypeptideproducten van alle 3 de genen
=> zo’n mRNA moleculen wordt polycistronisch genoemd
het voordeel van verwante genen te clusteren in een operon voor transcriptie is dat
het de synthese van verschillende polypeptiden in een enkele stap laat controleren
=> een cruciale stap in de interactie tussen een operatorplaats en een repressor eiwit
Voordelen van het kopen van samenvattingen bij Stuvia op een rij:
√ Verzekerd van kwaliteit door reviews
Stuvia-klanten hebben meer dan 700.000 samenvattingen beoordeeld. Zo weet je zeker dat je de beste documenten koopt!
Snel en makkelijk kopen
Je betaalt supersnel en eenmalig met iDeal, Bancontact of creditcard voor de samenvatting. Zonder lidmaatschap.
Focus op de essentie
Samenvattingen worden geschreven voor en door anderen. Daarom zijn de samenvattingen altijd betrouwbaar en actueel. Zo kom je snel tot de kern!
Veelgestelde vragen
Wat krijg ik als ik dit document koop?
Je krijgt een PDF, die direct beschikbaar is na je aankoop. Het gekochte document is altijd, overal en oneindig toegankelijk via je profiel.
Tevredenheidsgarantie: hoe werkt dat?
Onze tevredenheidsgarantie zorgt ervoor dat je altijd een studiedocument vindt dat goed bij je past. Je vult een formulier in en onze klantenservice regelt de rest.
Van wie koop ik deze samenvatting?
Stuvia is een marktplaats, je koop dit document dus niet van ons, maar van verkoper silkedesaeger. Stuvia faciliteert de betaling aan de verkoper.
Zit ik meteen vast aan een abonnement?
Nee, je koopt alleen deze samenvatting voor €2,99. Je zit daarna nergens aan vast.
