Galería de mapas mentales Capítulo 5 Mapa mental de la regulación de la expresión genética procariótica
Biología molecular Regulación de la expresión de genes procarióticos, incluidas características de expresión génica, características de regulación de la expresión génica, regulación del nivel transcripcional, etc.
Editado a las 2023-11-08 17:37:49,This is a mind map about bacteria, and its main contents include: overview, morphology, types, structure, reproduction, distribution, application, and expansion. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
This is a mind map about plant asexual reproduction, and its main contents include: concept, spore reproduction, vegetative reproduction, tissue culture, and buds. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
This is a mind map about the reproductive development of animals, and its main contents include: insects, frogs, birds, sexual reproduction, and asexual reproduction. The summary is comprehensive and meticulous, suitable as review materials.
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Regulación de la expresión de genes procarióticos.
Características de la expresión genética.
La expresión genética es específica de la condición.
Los niveles de expresión de muchos genes (genes inducibles y reprimibles) se ven afectados por el estado nutricional y factores ambientales.
La transcripción genética se realiza principalmente en unidades de operón.
Consiste en un promotor, un gen operador y un grupo de genes estructurales funcionalmente relacionados controlados por él.
La especificidad de la transcripción genética está determinada por el factor σ.
Acoplamiento de transcripción y traducción.
Características de regulación de la expresión genética.
La expresión genética está regulada en múltiples enlaces.
La transcripción (especialmente el inicio y el alargamiento de la transcripción) es el vínculo más importante en la regulación de la expresión génica.
Los factores de transcripción son proteínas de unión al ADN.
Los efectos de los factores de transcripción incluyen regulación negativa y regulación positiva.
Regulación negativa: proteína represora
Regulación positiva: proteína activadora
Los procariotas dependen principalmente de la regulación negativa
Existe un mecanismo regulatorio coordinado.
Hay un mecanismo de control de atenuación.
Existe un mecanismo de control de respuesta a emergencias.
Regulación a nivel transcripcional.
Regulación de la síntesis de ARN.
elementos regulatorios
Elemento que actúa en cis - ADN
promotor, terminador
Promotor: secuencia de ADN que puede ser reconocida, combinada e iniciada por la ARN polimerasa para iniciar la transcripción genética.
Terminador: secuencia de ADN que le da a la ARN polimerasa una señal para terminar la transcripción.
gen operador
A menudo adyacente al promotor o superpuesto con la secuencia del promotor.
Es el sitio de unión de las proteínas represoras.
La proteína represora se une al gen operador, impidiendo la unión de la ARN polimerasa al promotor, inhibiendo así la transcripción de genes estructurales.
sitio de unión de activina
A menudo se encuentra aguas arriba del promotor.
Es el sitio de unión de las proteínas activadoras.
Cuando las proteínas activadoras se unen a este sitio, mejoran la actividad de iniciación de la transcripción de la ARN polimerasa.
elemento de acción trans - proteína reguladora
proteína represora
represor, regulador negativo
Combinada con el gen operador, la ARN polimerasa no puede unirse al promotor o no puede iniciar la transcripción después de la unión.
Media la regulación negativa
proteína activadora
activador, regulador positivo
Se une al sitio de unión de la proteína activadora para mejorar la actividad de iniciación de la transcripción de la ARN polimerasa.
Media la regulación positiva
efector
inductor
efector que causa la expresión del operón
Proteína represora pasivada → inducción reguladora negativa
proteína activadora → inducción de regulación positiva
correpresor
efector que apaga el operón
Proteína represora activada → represión reguladora negativa
Activador pasivado → represión regulatoria positiva
Control de iniciación (control del promotor)
Regulación del inicio de la transcripción a nivel de operón.
sistema regulador negativo represor
Operón inducible (operón lactosa, catabolismo)
Con la lactosa, la proteína represora codificada por el gen regulador está activa, se une al gen operador y el gen se desactiva.
Sin lactosa, la proteína represora codificada por el gen regulador pierde actividad y no puede unirse al gen manipulado, provocando la expresión génica.
Operón represor (operón triptófano, anabolismo)
Sin trp, la proteína represora está inactiva, no puede unirse al gen operador y el gen se activa.
Una gran cantidad de trp, trp se une a la proteína represora y luego se une al gen operador, desactivando el gen.
Sistema de regulación positiva cAMP-CAP.
conceptos clave
CAP: La proteína activadora del gen catabólico, también conocida como CRP (proteína receptora CAMP), es un regulador positivo necesario para que algunos promotores inicien la transcripción.
Sitio CAP: sitio de unión de CAP
AMPc: AMP cíclico, segundo mensajero intracelular, inductor
Efecto de la glucosa: las bacterias utilizan preferentemente la glucosa como fuente de carbono.
El complejo CAP-cAMP promueve la transcripción
Los niveles de AMPc están inversamente relacionados con los niveles de glucosa.
control
Reducir la actividad del AMPc y la CAP está inactiva
Sólo cuando cAMP-CAP se une al sitio CAP en el ADN se puede abrir el operón lactosa y se pueden expresar los genes.
La glucosa inhibe la actividad de la adenilil ciclasa a través de metabolitos, lo que reduce el contenido de AMPc, lo que hace que CAP no pueda unirse al ADN, el operón de la lactosa está cerrado, los genes no se expresan, el contenido de β-galactosidasa es bajo y no se utiliza la lactosa.
Regulación dual del operón lactosa: está regulado por sistemas positivos y negativos al mismo tiempo. Sólo cuando cAMP-CAP se une al sitio de unión de CAP y la proteína represora se separa del operador puede comenzar la expresión de genes estructurales.
Regulación de terminación (regulación de atenuador)
El acoplamiento de la transcripción y la traducción es la base de la regulación de la atenuación.
concepto
Atenuación: mecanismo regulador negativo logrado por un atenuador en la región líder de un operón que detiene la transcripción en curso. Sólo existe en procariotas.
Atenuador: secuencia de nucleótidos en el ADN que puede causar la terminación prematura de la transcripción (región 123-150)
Péptido líder: Es un polipéptido compuesto por 14 aminoácidos, que contiene dos triptófano trp
control
Concentraciones bajas de triptófano → Leer más
Alta concentración de triptófano → atenuación
Escasez de otros/todos los aminoácidos → atenuación
Doble regulación negativa del operón triptófano: la regulación represiva y la regulación de atenuación se complementan
Enlace: El primero actúa sobre el enlace de inicio de la transcripción y el segundo actúa sobre el enlace de alargamiento de la transcripción.
Señal: el primero es el nivel de triptófano; el segundo es el nivel de ARNt de triptofanilo.
Características: El primero es eficaz y económico; el segundo es sutil y rápido.
operón árabe
genes estructurales
araBAD
elementos regulatorios
dos promotores
promotor de araBAD araPBAD
promotor araC araPC
Otros cuatro elementos reguladores araO2, araO1, araI1, araI2
mecanismo de control
Sin arabinosa: La proteína reguladora se une a I1 y O2, bloqueando la transcripción del gen de la arabinosa y produciendo un efecto regulador negativo.
Con arabinosa: la proteína reguladora se convierte en un activador que se une a I1 e I2, activando la transcripción del gen de la arabinosa. El inicio de la transcripción también requiere la participación conjunta de CAMP-CRP. producir efectos regulatorios positivos
Características
AraC tiene funciones duales, es a la vez una proteína represora y una proteína activadora.
Puede desempeñar funciones regulatorias tanto negativas como positivas.
La propia AraC también está sujeta a regulación autóloga
Control estricto
respuesta de emergencia bacteriana
condición desencadenante
Las bacterias a veces enfrentan emergencias como la falta de aminoácidos: una falta total de aminoácidos.
respuesta de emergencia
Detiene casi todas las reacciones bioquímicas que producen diversos ARN, azúcares, grasas y proteínas.
mecanismo de control
Inductor: ARNt vacío
Señal de emergencia: nucleótido de punto mágico
Mecanismo: el ARNt vacío regula la tasa de síntesis de proteínas y ARN.
Control de nivel de traducción
Efectos de la estabilidad del ARNm en la traducción.
El ciclo de reproducción bacteriana es de 20 a 30 minutos y requiere una rápida síntesis o degradación del ARNm para adaptarse a los cambios ambientales.
La mayoría de los ARNm bacterianos tienen una vida corta.
La vida útil del ARNm está regulada por proteínas de unión a ARN.
5‘El impacto de la UTR en la traducción
Secuencia SD: una secuencia rica en nucleótidos de purina (9-12 pb) antes del codón de inicio del ARNm
Riboswitch: un elemento estructural de ARN en el ARNm que puede unirse a metabolitos libres u otros ligandos de moléculas pequeñas para provocar cambios conformacionales en el ARNm, regulando así la expresión génica.
Regulación homeopática: cambios de forma propios causados por la combinación del dominio aptámero y moléculas pequeñas
Transregulación: el cambio en su propia forma causado por la conexión a un fragmento de ARN o ADN antisentido
Efectos reguladores del ARN antisentido.
Los genes que se transcriben para producir ARN antisentido se denominan genes antisentido.
Este tipo de ARN complementario que interfiere con la función del ARNm se llama micARN o ARN antisentido.
Regulación negativa mediante la unión de secuencias de ARN complementarias a ARNm diana específicos
Efectos de codones raros en la traducción.
Las proteínas que utilizan codones raros con mayor frecuencia tienen tasas de expresión más bajas
Las proteínas que utilizan codones raros con mayor frecuencia en las células son en su mayoría proteínas reguladoras, mientras que los genes estructurales utilizan codones raros con menos frecuencia.
Impacto de los genes superpuestos en la traducción.
Los códigos superpuestos garantizan que dos genes consecutivos sean traducidos por el mismo ribosoma
La traducción acoplada es un medio importante para garantizar que dos productos genéticos sean iguales en cantidad
Otras formas de controlar los niveles de traducción
cambio de marco ribosómico
Salto de código ribosomal
rescate de ribosomas
Conocimiento común sobre la regulación de la expresión genética.
concepto de expresión genética
La expresión genética típica es el proceso en el que los genes producen proteínas biológicamente activas mediante transcripción y traducción.
Algunos genes sólo se transcriben pero no se traducen. El proceso de transcripción y síntesis de ARN a partir de genes que codifican ARNr y ARNt también pertenece a la expresión genética.
patrón de expresión genética
expresión constitutiva
Definición: Rara vez se ve afectado por factores ambientales internos y externos. Solo se ve afectado por el promotor y la ARN polimerasa y puede expresarse continuamente en todas las células en cualquier etapa del desarrollo individual. Es necesario en todo el proceso de vida.
Gen: gen de limpieza
tipo
Algunos productos genéticos, como tRNA, rRNA, RNA pol
Enzimas implicadas en el metabolismo básico.
Casi todos los componentes básicos de las células.
expresión específica de tejido
Definición: Se refiere a un tipo de expresión genética que es propenso a cambios en los niveles de expresión debido a cambios ambientales.
expresión inducible
El fenómeno del aumento de los niveles de expresión genética en respuesta a cambios en las condiciones ambientales se llama inducción.
genes inducibles
expresión inhibidora
El fenómeno de reducción de los niveles de expresión genética a medida que cambian las condiciones ambientales se llama represión.
genes reprimibles
expresión colaborativa
Definición: Bajo el control de un determinado mecanismo, un grupo de genes funcionalmente relacionados deben coordinarse y expresarse juntos, lo que se denomina expresión coordinada.
La expresión de operones y reguladores procarióticos es expresión coordinada.
patrones de expresión genética
especificidad de tiempo
Definición: De acuerdo con los requisitos funcionales, la expresión de un gen específico ocurre estrictamente en una secuencia de tiempo específica, lo que se denomina especificidad temporal de la expresión genética.
La especificidad temporal de la expresión génica en organismos multicelulares también se denomina especificidad de etapa.
especificidad espacial
Definición: Durante todo el proceso de crecimiento individual, un determinado producto genético aparece secuencialmente en diferentes espacios tisulares del individuo, lo que se denomina especificidad espacial de la expresión génica, también conocida como especificidad celular o tisular.
regulación de la expresión genética
Definición: La misma información genética (los mismos genes estructurales) contenida en varias células del cuerpo expresa selectiva y programáticamente un número específico de genes específicos según diferentes etapas de desarrollo, diferentes células de tejido y diferentes estados funcionales del cuerpo.
factores regulatorios
secuencia de ADN
proteína
ARN pequeño
Mecanismo regulatorio
Interacciones entre moléculas de ácido nucleico.
Interacciones entre ácidos nucleicos y moléculas de proteínas.
interacciones entre moléculas de proteínas
elementos regulatorios
elemento cis-actuante
No codifica ninguna proteína en sí, sino que solo proporciona un sitio de acción para interactuar con factores de acción trans.
Las secuencias que existen en las secuencias flanqueantes de genes que pueden afectar la expresión génica incluyen promotores, secuencias reguladoras potenciadoras y elementos inducibles. Su función es participar en la regulación de la expresión génica.
elemento de transacción
Proteínas que pueden reconocer o unirse directa o indirectamente a las secuencias centrales de varios elementos que actúan en cis, participando así en la regulación de la eficiencia de la transcripción de los genes diana.
nivel de control
punto de control básico
activación estructural de genes
Iniciación de la transcripción
etapa más importante
Procesamiento y transporte postranscripcional.
Procesamiento de traducción y post-traducción
significado biológico
Adaptarse al medio ambiente, mantener el crecimiento y la proliferación (procariotas, eucariotas)
Mantener la ontogenia y la diferenciación (eucariota)