Βιολογία, Κατεύθυνση, Αντιγραφή, Μεταγραφή, Μετάφραση, Γενετικός κώδικας

1. Πέτρος Καραπέτρος
1ο ΓΕΛ Ν.ΨΥΧΙΚΟΥ
2016-2017
Αντιγραφή, έκφραση και ρύθμιση της
γενετικής πληροφορίας

2. Ημισυντηρητικός τρόπος αντιγραφής
 Κάθε αλυσίδα λειτουργεί ως
καλούπι για τη σύνθεση μίας νέας
συμπληρωματικής. Έτσι,
προκύπτουν δύο θυγατρικά μόρια
πανομοιότυπα με το μητρικό,
καθένα εκ των οποίων αποτελείται
από μία παλιά και μία καινούργια
αλυσίδα.

3. Θέσεις έναρξης αντιγραφής
 Η αντιγραφή του DNA αρχίζει από καθορισμένα σημεία, που
ονομάζονται θέσεις έναρξης της αντιγραφής.
 Το βακτηριακό DNA έχει μία μόνο θέση έναρξης.

4. Θέσεις έναρξης αντιγραφής
 Στα ευκαρυωτικά κύτταρα κάθε χρωμόσωμα έχει πολυάριθμες
θέσεις έναρξης της αντιγραφής. Το DNA των χρωμοσωμάτων
αντιγράφεται ταυτόχρονα σε εκατοντάδες σημεία σε όλο το μήκος
του και στη συνέχεια τα τμήματα που δημιουργούνται ενώνονται
μεταξύ τους.

5. DNA ελικάσες…. δρουν πρώτες
 Ξετυλίγουν στις θέσεις έναρξης της
αντιγραφής τις δύο αλυσίδες
σπάζοντας τους δεσμούς
υδρογόνου μεταξύ των δύο
αλυσίδων.
 Δημιουργία θηλιάς, η οποία
αυξάνεται και προς τις δύο
κατευθύνσεις.

6. Ένζυμα αντιγραφής
 Πριμόσωμα: ειδικό σύμπλοκο από πολλά ένζυμα, το οποίο συνθέτει στις
θέσεις έναρξης της αντιγραφής μικρά τμήματα RNA, συμπληρωματικά προς τις
μητρικές αλυσίδες, που λέγονται πρωταρχικά τμήματα.
 DNA πολυμεράσες:
 Επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα προσθέτωντας δεοξυριβονουκλεοτίδια στο 3’
άκρο της δεοξυριβόζης του τελευταίου νουκλοετίδίου κάθε αναπτυσσόμενης
αλυσίδας.
 Αντικαθιστούν τα πρωταρχικά τμήματα RNA με DNA.
 Επιδιορθώνουν λάθη, απομακρύνοντας νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθέτησαν κατά
παράβαση του κανόνα της συμπληρωματικότητας και τοποθετούν τα σωστά.
 DNA δεσμάση
 Συνδέει τα τμήματα της ασυνεχούς αλυσίδας.
 Συνδέει τα τμήματα που προκύπτουν στις διάφορες θέσεις έναρξης της αντιγραφής.
 Επιδιορθωτικά ένζυμα.

7. Συνεχής και ασυνεχής σύνθεση
 Σε κάθε τμήμα DNA που γίνεται η αντιγραφή, η σύνθεση είναι
συνεχής στη μία αλυσίδα και ασυνεχής στην άλλη, διότι:
 Η θηλιά που δημιουργείται στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής
αυξάνεται σταδιακά και προς τις δύο κατευθύνσεις.
 Οι DNA πολυμεράσες συνδέουν τα νέα νουκλεοτίδια με 3’-5’
φωσφοδιεστερικό δεσμό και κάθε νεοσυνθετόμενη αλυσίδα έχει
προσανατολισμό 5’3’.
 Σε κάθε διπλή έλικά που παράγεται οι δύο αλυσίδες είναι
αντιπαράλληλες.

8. Συνεχής και ασυνεχής σύνθεση
3'
5'
5'
3'
replication direction
Okazaki fragment
3'
5'
leading strand
3'
5'
3'
5'
replication fork

10. DNA ελικάση
Πριμόσωμα
Διχάλα
αντιγραφής
5
5
5
3
3
3
Πρωταρχικό
τμήμα RNA
Συνεχής σύνθεση

11. Μητρικό DNA
5
3
5
3
5
3
Συνεχής επιμήκυνση
με προσανατολισμό 5  3
5
3
5
3
DNA πολυμεράση
Πρωταρχικό τμήμα RNA
5
3
Θέση έναρξης αντιγραφής
Θέση έναρξης αντιγραφής
Συνεχής
Ασυνεχής
Κατευθύνσεις
αντιγραφής
Συνεχής
Ασυνεχής
Συνοπτικά
Πρωταρχικό τμήμα

12. 5
3
5
3 Το πριμόσωμα δημιουργεί ένα
πρωταρχικό τμήμα RNA.
Μητρική
αλυσίδα
1
Ασυνεχής σύνθεση

13. 5
3
5
3 Το πριμόσωμα δημιουργεί
ένα πρωταρχικό τμήμα RNA.
Πρωταρχικό τμήμα
για το κομμάτι 1
Μητρική
αλυσίδα
DNA πολυμεράση
πολυμερίζει το κομμάτι 1.
5
3
5
3
1
2
Ασυνεχής σύνθεση

14. 5
3
5
3 Το πριμόσωμα δημιουργεί
ένα πρωταρχικό τμήμα.
Πρωταρχικό τμήμα
για το κομμάτι 1
Αλυσίδα
καλούπι
Κομμάτι 1
DNA πολ/ση πολυμερίζει
το κομμάτι 1.
DNA πολ/ση
αποσπάται.
5
3
5
3
5
3
5
3
1
2
3
Που πρόκειται να βρεθεί η DNA πολ/ση στη συνέχεια??
Ασυνεχής σύνθεση

15. Πρωταρχικό τμήμα για το κομμάτι 2
Κομμάτι 2 DNA pol III
πολυμερίζει το κομμάτι 2.
5
3
5
3 4
Τώρα που δημιουργήθηκαν τα τμήματα της ασυνεχούς αλυσίδας, τι
πρόκειται να συμβεί στη συνέχεια; Και πρόκειται να το κάνει αυτό;;;

16. Πρωταρχικό τμήμα για το κομμάτι 2
Κομμάτι 2 DNA πολ/ση πολυμερίζει
το κομμάτι 2.
DNA πολ/ση αντικαθιστά
το RNA με DNA.
5
3
5
3
5
3
5
3 4
5

17. Πρωταρχικό τμήμα για το κομμάτι 2
Κομμάτι 2 DNA πολ/ση πολυμερίζει
το κομμάτι 2.
Συνολική κατεύθυνση αντιγραφής
DNA πολ/ση αντικαθιστά
το RNA με DNA.
DNA δεσμάση
συνδέει τα
κομμάτια DNA.
5
3
5
3
5
3
5
3
5
3
5
3 4
6
5

18. Η αντιγραφή είναι ακριβής διαδικασία
 Οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν λάθη που συμβαίνουν
κατά τη διάρκεια της αντιγραφής, απομακρύνοντας
νουκλεοτίδια και τοποθετώντας τα σωστά.
 Πιθανότητα λάθους τοποθέτησης από DNA πολυμεράση: 1 στα
100.000 νουκλεοτίδια.
 Επιδιορθωτικά ένζυμα: επιδιορθώνουν λάθη, τα οποία δεν
επιδιορθώθηκαν από τις DNA πολυμεράσες.
 Πιθανότητα λάθους: 1 στα 1010.

19. Έκφραση της γενετικής πληροφορίας
 Στο DNA περιέχονται αποθηκευμένες ακριβείς οδηγίες για:
 Τη δομή και τη λειτουργία του οργανισμού
 Τον αυτοδιπλασιασμό του  μεταβίβαση των γενετικών οδηγιών
 Έκφραση γενετικής πληροφορίας
 1ο βήμα: μεταφορά της στο RNA(μεταγραφή)
 2ο βήμα: μεταφορά από το RNA στις πρωτεΐνες (μετάφραση), οι
οποίες είναι υπεύθυνες για τη δομή & λειτουργία των κυττάρων.

20. Γονιδιακή έκφραση
 Μεταγραφή + Μετάφραση

21. Σύγχρονο κεντρικό δόγμα
 Μερικοί ιοί έχουν RNA ως γενετικό υλικό. Η αντίστροφη μεταγραφάση
χρησιμοποιεί ως καλούπι το RNA για να συνθέσει DNA.
 Σε ορισμένους ιούς το RNA έχει την ικανότητα να αυτοδιπλασιάζεται.

22. Ορισμός και κατηγορίες γονιδίων
 Γονίδιο ονομάζεται τμήμα DNA με
καθορισμένη αλληλουχία βάσεων, υπεύθυνο
για τη σύνθεση μίας πολυπεπτιδικής
αλυσίδας ή ενός μορίου RNA.
 Κατηγορίες
 Α) Γονίδια που μεταγράφονται σε mRNA και
μεταφράζονται στη συνέχεια σε πρωτεΐνες.
 Β) Γονίδια που μεταγράφονται και παράγουν
tRNA, rRNA και snRNA.

23. Ρόλος αντιγραφής-μεταγραφής-
μετάφρασης
 Αντιγραφή: Διαιώνιση της γενετικής πληροφορίας.
 Μεταγραφή: καθορίζει ποια γονίδια θα εκφραστούν, σε ποιους
ιστούς και σε ποιο στάδιο της ανάπτυξης.
 π.χ. πρόδρομα ερυθροκύτταρα γον. αιμοσφαιρινών
 Β-λεμφοκύτταρα γονίδια αντισωμάτων
 Μετάφραση: χρησιμοποιεί τη γενετική πληροφορία για να
συνθέσει ένα πολυπετίδιο.
  ιεκφράζοντα
  ιεκφράζοντα

24. Είδη RNA
 Αγγελιοφόρο RNA ή mRNA: Τα μόρια αυτά μεταφέρουν τη γενετική
πληροφορία από το DNA στα ριβοσώματα για τη σύνθεση της
πολυπεπτιδικής αλυσίδας.
 Ριβοσωμικό RNA ή rRNA : Τα μόρια αυτά συνδέονται με πρωτεΐνες και
σχηματίζουν το ριβόσωμα, ένα «σωματίδιο» απαραίτητο για την
πρωτεϊνοσύνθεση.
 Μεταφορικό RNA ή tRNA: κάθε μεταφορικό tRNA συνδέεται με ένα
συγκεκριμένο αμινοξύ και το μεταφέρει στη θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης.
 Μικροπυρηνικό RNA ή snRNA: Είναι μικρά μόρια RNA τα οποία συνδέονται
με πρωτεΐνες και σχηματίζουν μικρά νουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια, τα οποία
καταλύουν την ωρίμανση του mRNA. Υπάρχει μόνο στα ευκαρυωτικά
κύτταρα.

25. Μηχανισμός μεταγραφής
 Η RNA πολυμεράση:
 Προσδένεται στον υποκινητή.
 Προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA.
 Τοποθετεί ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια της μίας
αλυσίδας του DNA σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας.
 Συνδέει τα ριβονουκλεοτίδα με 3’-5’ φωσφοδιεστερικό δεσμό.
 Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5’3’.
 Η σύνθεση RNA σταματά στις αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής.

26. Κωδική και μη κωδική αλυσίδα
Μήπως είναι λάθος η αλυσίδα του
DNA που αποτελεί το καλούπι
να λέγεται μη κωδική;;;
α. Το RNA είναι συμπληρωματικό της μη κωδικής
β. Η μη κωδική αλυσίδα του DNA είναι συμπληρω-
ματική της κωδικής Η γενετική πληροφορία που
μεταφέρεται στο RNA είναι η
αλληλουχία της ΚΩΔΙΚΗΣ!!!

27. Η θέση του υποκινητή καθορίζει ποιος κλώνος
του γονιδίου μεταγράφεται

28. Προκαρυωτικοί
• ένα είδος RNA πολυμεράσης.
• το mRNA αρχίζει να
μεταφράζεται σε πρωτεΐνη πριν
ακόμη ολοκληρωθεί η μεταγραφή
του
Ευκαρυωτικοί
• τρία είδη RNA πολυμεράσης.
• το mRNA δεν είναι έτοιμο να
μεταφραστεί, αλλά υφίσταται την
διαδικασία της ωρίμανσης .
Διαφορές μεταγραφής μεταξύ
προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών

29. Ασυνεχή ή διακεκομμένα γονίδια
● Τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων και των ιών
που τα προσβάλλουν είναι ασυνεχή ή διακεκομμένα, διότι η
αλληλουχία που μεταφράζεται σε αμινοξέα διακόπτεται από ενδιάμεσες
αλληλουχίες, οι οποίες δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα.
● Οι αλληλουχίες που μεταφράζονται σε αμινοξέα ονομάζονται εξώνια.
● Οι αλληλουχίες που δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα λέγονται εσώνια.
● Όταν ένα γονίδιο που περιέχει εσώνια μεταγράφεται, δημιουργείται
το πρόδρομο mRNA, το οποίο περιέχει εσώνια και εξώνια και πρέπει
να υποστεί ωρίμανση για να είναι λειτουργικό.

30. Ωρίμανση
 Πραγματοποιείται στον πυρήνα
των ευκαρυωτικών κυττάρων.
 Τα εσώνια κόβονται από μικρά
ριβονουκλεοπρωτεϊνικά
«σωματίδια»(snRNA+πρωτεΐνες)
και απομακρύνονται.
 Τα εξώνια συρράπτονται μεταξύ
τους και έτσι σχηματίζεται το
ώριμο mRNA, το οποίο
μεταφέρεται από τον πυρήνα στο
κυτταρόπλασμα και συγκεκριμένα
στα ριβοσώματα.

31. Συνεχές γονίδιο

32. Ασυνεχές ή διακεκομμένο γονίδιο

33. Γενετικός κώδικας
Γενετικός κώδικας είναι η αντιστοίχιση των τριπλετών
αζωτούχων βάσεων του mRNA (και συνεπώς του
DNA) με τα αμινοξέα που συνδέονται σε
πολυπεπτιδική αλυσίδα κατά τη μετάφραση.

34. Είναι κώδικας τριπλέτας(γιατί;)
4 νουκλεοτίδια ανά 1:
41=4 συνδυασμοί
4 νουκλεοτίδια ανά 2:
42=16 συνδυασμοί
4 νουκλεοτίδια ανά 3:
43=64 συνδυασμοί

36. Χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα
1. Είναι κώδικας τριπλέτας, δηλαδή μία τριάδα νουκλεοτιδίων, που λέγεται
κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ.
5΄….. AUGCUUCAUAAAGGCUGUUGA……3΄
met hisleu glylys λήξηcys
2. Είναι συνεχής, διότι το mRNA διαβάζεται συνεχώς ανά τρία νουκλεοτίδια
χωρίς να παραλείπεται κάποιο από αυτά. Δηλαδή ΔΕΝ διαβάζεται έτσι:
5΄….. AUGCUUCAUAAAGGCUGUUGA……3΄
3. Είναι μη επικαλυπτόμενος, διότι κάθε νουκλεοτίδιο ανήκει σε ένα μόνο
κωδικόνιο. Δηλαδή ΔΕΝ διαβάζεται έτσι:
5΄….. AUGCUUCAUAAAGGCUGUUGA……3΄

37. 4. Είναι σχεδόν καθολικός
Το mRNA από οποιοδήποτε οργανισμό μπορεί να μεταφραστεί σε εκχυλίσματα φυτικών,
ζωικών ή βακτηριακών κυττάρων in vitro και να παράγει την ίδια πρωτεΐνη.
5. Χαρακτηρίζεται ως εκφυλισμένος
Με εξαίρεση την Met και Th(τρυπτοφάνη) τα υπόλοιπα 18 αμινοξέα κωδικοποιούνται από
2 μέχρι 6 διαφορετικά κωδικόνια (συνώνυμα)
6.Έχει κωδικόνιο έναρξης, το AUG
και κωδικόνια λήξης, τα UGA, UAG και UAA

38. Μετάφραση
 m-RNA: μεταφέρει την πληροφορία στα ριβοσώματα
 Ριβοσώματα: σε αυτά πραγματοποιείται η πρωτεϊνοσύνθεση
 Αμινοξέα: που συνδέονται στη νέα πεπτιδική αλυσίδα
 tRNA: μεταφέρουν αμινοξέα στα ριβοσώματα
 Διάφορες πρωτεΐνες
 Ενέργεια

39. Δομή ριβοσώματος
 Μικρή υπομονάδα: έχει θέση πρόσδεσης με το mRNA.
 Μεγάλη υπομονάδα: φέρει δύο θέσεις εισδοχής των tRNA.

40. tRNA
Διαθέτει μία τριπλέτα νουκλεοτιδίων, που λέγεται αντικωδικόνιο, με την
οποία προσδένεται λόγω συμπληρωματικότητας με το αντίστοιχο
κωδικόνιο του mRNA. 3’ άκρο
5’ άκρο
ριβονουκλεοτίδια
Περιοχή πρόσδεσης
αμινοξέος
αντικωδικόνιο
Δεσμοί υδρογόνουΔιαθέτει μία ειδική θέση
σύνδεσης με ένα
συγκεκριμένο αμινοξύ.

41. ΄Εναρξη
 Το mRNA συνδέεται μέσω μίας αλληλουχίας που βρίσκεται στη 5’
αμετάφραστη περιοχή του με το rRNA της μικρής υπομονάδας.
 Το πρώτο κωδικόνιο του mRNA είναι πάντοτε το 5’AUG 3’ και σε
αυτό προσδένεται το tRNA που μεταφέρει Met.
 Στο σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης προσδένεται
και η μεγάλη υπομονάδα του ριβοσώματος.

42. Επιμήκυνση
mRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G
α2
A U
A
1-tRNA
U A C
Met
Αντικωδικόνιο
Δεσμοί
υδρογόνου κωδικόνιο
Τοποθέτηση στη 2η θέση ενός δεύτερου tRNA με αντικωδικόνιο συμπληρωματικό του
δεύτερου κωδικονίου του mRNA.

43. mRNA
A U G C U A C U U C G
1-tRNA 2-tRNA
U A C G
Met α2
A U
A
Αντικωδικόνιο
Δεσμοί
υδρογόνου Κωδικόνιο
Πεπτιδικός δεσμός
Eπιμήκυνση
Σχηματισμός πεπτιδικού δεσμού μεταξύ Met και 2ου αμινοξέος

44. mRNA
A U G C U A C U U C G
1-tRNA
2-tRNA
U A C
G
Met
α2
A U
A
Πεπτιδικός δεσμός
Το ριβόσωμα κινείται κατά ένα κωδικόνιο κατά μήκος του mRNA προς το 3’ άκρο του.
(Απομακρύνεται)

45. mRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G
Met
α2
A U
A
Πεπτιδικοί δεσμοί
A C U
Το tRNA με το 2ο αμινοξύ και τη Met βρίσκονται στη 1η θέση, ενώ η 2η θέση
είναι ελεύθερη, ώστε ένα τρίτο tRNA να τοποθετηθεί σε αυτήν.
3-tRNA
G A A
α3

46. mRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G
Met
α2
A U
A
Πεπτιδικοί δεσμοί
3-tRNA
G A A
α3
A C U
Ένα τρίτο tRNA εισέρχεται στο ριβόσωμα και το αμινοξύ που
μεταφέρει συνδέεται με το προηγούμενο.

47. mRNA
A U G C U A C U U C G
2-tRNA
G
Met
α2
A U
A
Πεπτιδικοί δεσμοί
3-tRNA
G A A
α3
A C U
(Απομακρύνεται)
Το ριβόσωμα κινείται κατά ένα κωδικόνιο κατά μήκος του mRNA προς το 3’ άκρο.

48. mRNA
G C U A C U U C G
Met
α2
A
Πεπτιδικοί δεσμοί
3-tRNA
G A A
α3
A C U
Το τρίτο tRNA βρίσκεται στη 1η θέση, ενώ η 2η θέση είναι ελεύθερη,
ώστε ένα τέταρτο tRNA να τοποθετηθεί σε αυτήν.
4-tRNA
G C U
α4

49. mRNA
G C U A C U U C G
Met
α2
A
Πεπτιδικοί δεσμοί
3-tRNA
G A A
α3
4-tRNA
G C U
α4
A C U
U G A
5-tRNA
α5
Το ριβόσωμα κινείται κατά ένα κωδικόνιο κατά μήκος του mRNA προς το 3’ άκρο.

50. mRNA
A C A U G U
Μet
aa2
U
Πρωτοταγής
δομή
πρωτεΐνης
aa3
200-tRNA
aa4
U A G
aa5
C U
aa200
aa199
terminator
or stop
codon
Τερματισμός

51. Επιμήκυνση

52. Λήξη
 Η επιμήκυνση σταματά σε ένα κωδικόνιο λήξης UGA, UAG ή UAA.
 Το τελευταίο tRNA απομακρύνεται από το ριβόσωμα και η
πολυπεπτιδική αλυσίδα απελευθερώνεται.

53. Μεταφραση-Οικονομική διαδικασία
 Πολλά μόρια mRNA μπορούν να μεταγράφονται από ένα γονίδιο,
 Πολλά ριβοσώματα μπορούν να μεταφράζουν ταυτόχρονα ένα
mRNA, το καθένα σε διαφορετικό σημείο κατά μήκος του μορίου.
Αμέσως μετά τη μετάφραση των πρώτων κωδικονίων, η θέση
έναρξης του mRNA είναι ελεύθερη για την πρόσδεση ενός άλλου
ριβοσώματος.

54. Ταυτόχρονη μεταγραφή & μετάφραση σε
προκαρυωτικό DNA
 Στους προκαρυωτικούς
οργανισμούς, επειδή δεν
υπάρχει πυρηνική
μεμβράνη, κάθε μόριο
mRNA μπορεί να αρχίσει
να μεταφράζεται από το 5’
άκρο του πριν
ολοκληρωθεί η μεταγραφή
του στο 3’ άκρο.
 Η μεταγραφή γίνεται
ταυτόχρονα με τη
μετάφραση.

55. Γονιδιακή ρύθμιση: ο έλεγχος της γονιδιακής
έκφρασης
 Γονιδιακή ρύθμιση: η επιλεκτική έκφραση του γενετικού υλικού
των οργανισμών.
 Επιλεκτική έκφραση σημαίνει ότι σε κάθε κύτταρο:
o Δεν παράγονται όλες οι πρωτεΐνες.
o Οι διάφορες πρωτεΐνες δεν παράγονται σε ίσες ποσότητες.
o Μία πρωτεΐνη είναι δυνατό να παράγεται σε διαφορετικές
ποσότητες σε κάθε χρονική στιγμή.
 Αποσκοπεί:
 Προκαρυωτικούς: προσαρμογή στο περιβάλλον
 Ευκαρυωτικούς: κυτταρική διαφοροποίηση

56. Κυτταρική διαφοροποίηση
 Κυτταρική διαφοροποίηση: η διαδικασία κατά την οποία από τις
διαδοχικές διαιρέσεις του ζυγωτού παράγονται τα διάφορα
κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού, τα οποία διαφέρουν
βιοχημικά, μορφολογικά και λειτουργικά παρότι όλα διαθέτουν το
ίδιο γενετικό υλικό.
 Επιτυγχάνεται: επιλεκτική έκφραση του γενετικού υλικού.
 Τελειοποίηση συστημάτων ελέγχου στους πολυκύτταρους
οργανισμούς είναι αναγκαία λόγω:
 Της μεγάλης πολυπλοκότητας των ευκαρυωτικών κυττάρων
 Του προσεκτικού ελέγχου με τον οποίο πρέπει να συμβεί η ανάπτυξη

57. Γονιδιακή ρύθμιση στους προκαρυωτικούς οργανισμούς
 Το γενετικό υλικό της E.coli περιλαμβάνει περίπου 4000
γονίδια.
o Ορισμένα μεταγράφονται διαρκώς.
o Μερικά μεταγράφονται όταν επικρατούν ειδικές περιβαλλοντικές
συνθήκες.
 Πηγή C: γλυκόζη
 Απουσία γλυκόζης: λακτόζη  γλυκόζη+γαλακτόζη
 Μεταβολισμός λακτόζης: 3 ένζυμα
 Κωδικοποιούνται από γονίδια που βρίσκονται το ένα δίπλα
στο άλλο στο γονιδίωμα του βακτηρίου.
 Οπερόνιο: ομάδα γονιδίων, τα οποία υπόκεινται σε κοινό
έλεγχο της έκφρασης τους.
o Υπάρχουν μόνο στο γονιδίωμα προκαρυωτικών οργανισμών.
o Κωδικοποιούν πρωτεΐνες που συμμετέχουν σε μία μεταβολική οδό.

58. Στο οπερόνιο της λακτόζης περιλαμβάνονται:
• 4 γονίδια (1 που μεταγράφεται συνεχώς και κωδικοποιεί τη σύνθεση της πρωτεΐνης καταστολέα+
3 δομικά γονίδια που κωδικοποιούν τη σύνθεση 3 ενζύμων απαραίτητων για το μεταβολισμό της
λακτόζης)
•2 υποκινητές (ένας των τριών δομικών και ένας για το ρυθμιστικό γονίδιο)

59. Απουσία λακτόζης
Το οπερόνιο της λακτόζης της Ε.coli δεν μεταγράφεται όταν από το θρεπτικό υλικό
απουσιάζει η λακτόζη. Αυτό επιτυγχάνεται με τα ρυθμιστικά μόρια, τον καταστολέα και
τον χειριστή.
Όταν απουσιάζει η λακτόζη, η πρωτεΐνη καταστολέας προσδένεται ισχυρά στον
χειριστή και εμποδίζει την RNA πολυμεράση να αρχίσει την μεταγραφή των δομικών
γονιδίων του οπερονίου.

60. Απουσία λακτόζης

61. Παρουσία λακτόζης
Όταν στο θρεπτικό υλικό υπάρχει λακτόζη, ο ίδιος ο δισακχαρίτης προσδένεται στον καταστολέα
και δεν του επιτρέπει να συνδεθεί στον χειριστή. Τότε η RNA πολυμεράση είναι ελεύθερη να
αρχίσει την μεταγραφή.
Η λακτόζη λειτουργεί ως επαγωγέας της μεταγραφής του οπερονίου της. Τα τρία δομικά γονίδια
μεταγράφονται σε ένα μόριο mRNA. To mRNA μεταφράζεται σε τρία ένζυμα, καθώς περιέχει
κωδικόνια έναρξης και λήξης για κάθε ένζυμο.
Όταν η λακτόζη διασπαστεί πλήρως, τότε η πρωτεΐνη καταστολέας είναι πάλι ελεύθερη να συνδεθεί
στον χειριστή και να καταστείλει τη λειτουργία των δομικών γονιδίων.

62. Παρουσία λακτόζης

64. Γονιδιακή ρύθμιση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς
1. Κατά την μεταγραφή
• τα γονίδια δεν οργανώνονται σε οπερόνια
• τεράστια ποικιλία μεταγραφικών παραγόντων καθορίζει αν θα αρχίσει η
μεταγραφή ( καθώς και το πόσο γρήγορα θα γίνει)
2. Μετά την μεταγραφή
• μηχανισμοί ωρίμανσης του mRNA
• πόσο γρήγορα το ώριμο mRNA βγαίνει από τον πυρήνα
3. Κατά την μετάφραση
• χρόνος «ζωής» του μορίου του mRNA
• ικανότητα πρόσδεσης του mRNA στα ριβοσώματα
4. Μετά την μετάφραση
• τροποποίηση της πρωτεΐνης, ώστε να γίνει βιολογικά ενεργή