20. Экспрессия генов у прокариот. Lac-оперон e. Colli

Работа lac-оперона бактерии E.coli – пример регулирования синтеза белков. Оперон – отдельный участок ДНК, управл-ий синтезом белков. Осн питательным веществом для E.coli является глюкоза, но если ее нет, а есть лактоза, то бактерия включает синтез белков, способствующих питанию в лактозной среде. Lac-оперон кодирует 3 фермента, 2 из которых участвуют в адаптации бактерии к жизни в лактозной среде: β-галактозидаза расщипляет лактозу на глюкозу и галактозу, гликозид-пермиаза способствует транспорту лактозы из внешней среды внутрь бактерии. Управление синтезом ферментов происходит на уровне транскрипции. Есть 2 участка ДНК: левый участок кодирует фермент-репрессор, правый – собственно lac-оперон. Оба участка начинаются промоторами, с которыми связывается РНК-полимераза, обеспечивающая транскрипцию и синтез соответствующих мРНК. В процессе синтеза мРНК РНК-полимераза перемещается слева направо. Заканчиваются эти участки терминаторами – точками остановки синтеза мРНК. Фермент-репрессор регулирет работу lac-оперона. Фермент –репрессор синтезируется постоянно с малой интенсивностью. Если нет лактозы, этот фермент связывается с опероном и препятствует продвижению РНК-полимеразы по правому участку ДНК (фермен-репрессор играет роль шлагбаума для РНК-полимеразы), т.е. синтезу ферментов lac-оперона. Если в клетке есть лактоза, то она связывается с молекулами фермента-репрессора, делает его неактивным и связывания фермента-репрессора с оператором не происходит. Если в клетке есть глюкоза, то она также препятствует работе РНК-полимеразы и синтезу ферментов lac-оперона. В результате синтез ферментов lac-оперона происходит только тогда, когда они действительно нужны: когда есть лактоза и нет глюкозы.

21. Стадии извлечения энергии из пищевых веществ

Процессы роста и поддержания жизни требуют затрат энергии, которые должны быть как-то возмещены. Организмы поглощают из окр. среды энергию в такой форме, чтобы ее можно было использовать в конкретных условиях их существования при данных значениях температуры и давления. Затем они возвращают в среду такое же количество энергии, но уже в менее доступной для них форме. Полезная форма энергии, которая требуется живой клетке, называется свободной энергией. Ганс Кребс описал 3 стадии генерирования энергии при окислении пит в-в: 1) Крупные молекулы пищи расщепляются на мелкие компоненты. Белки гидролизуются до 20 типов аминокислот; полисахариды – до простых сахаров (глюкоза); жиры распадаются на глицерол и жирные кислоты. Этот предварит-й п-с называется пищеварение, осуществляется в полости пищ. тракта под действием пищ-х ферментов. На этой стадии энергия не высвобождается. 2) Образовавшиеся небольшие компоненты поступают в клетки и подвергаются расщеплению в цитоплазме. Сахара, жирн. кислоты, глицерол и некоторые аминокислоты превращаются в пируват, в п-се гликолиза. Пируват, проникнув в митохондрии, образует там ацетил-СоА. На этой стадии происходит образование небольшого кол-ва АТФ и НАДФ. 3)цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование. Ацетил-СоА окисляется в ЦТК до СО2. При окислении каждой ацетильной группы происходит перенос на НАД и ФАД четырех пар электронов. В процессе переноса электронов от NADН и FADH к О2 происходит генерирование АТФ. Образуется большая часть АТФ.