Для регуляции биосинтеза аминокислот кишечной палочкой характерно
1)гидролиз природного белковосодержащего сырья;
2)химический синтез с разделением рацематов на иммобилизованной аминоацилазе
3)химико-ферментативный синтез
4)микробиологический синтез
300.МЕХАНИЗМ КОНТРОЛЯ СКОРОСТИ БИОСИНТЕЗА АМИНОКИСЛОТЫ У ПРИРОДНОГО ПРОДУЦЕНТА – КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ, ПРЕПЯТСТВУЮЩИЙ ИЗБЫТОЧНОМУ НАКОПЛЕНИЮ АМИНОКИСЛОТЫ
1)не согласованная репрессия
2)согласованная репрессия
3)совместное ингибиторование
4)репрессия
301.У ТИПИЧНЫХ ПРИРОДНЫХ НЕ МУТАНТНЫХ ПРОДУЦЕНТОВ
ЛИЗИНА Согуnebacterium glutamicum И, Brevibacterium flavum ФЕРМЕНТ АСПАРТАТКИНАЗА ЯВЛЯЕТСЯ АЛЛОСТЕРИЧЕСКИМ БЕЛКОМ, ЧУВСТВИТЕЛЬНЫМ ПО ПРИНЦИПУ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ПРИ СОВМЕСТНОМ ДЕЙСТВИИ
1)только лизина
2)только треонина
3)L- лизина и L- треонина
4)D- лизина и L- лизина
302.КАКОЙ ИЗ ПРИМЕНЯЕМЫХ МЕТОДОВ ПРОМЫШЛЕННОГО
ПОЛУЧЕНИЯ АМИНОКИСЛОТ ЯВЛЯЕТСЯ ПОЛНОСТЬЮ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ (БАЗИРУЕТСЯ ЦЕЛИКОМ НА ПРИМЕНЕНИИ БИООБЪЕКТОВ)
1)гидролиз природного белковосодержащего сырья;
2)химический синтез с разделением рацематов на иммобилизованной аминоацилазе
3)химико-ферментативный синтез
4)микробиологический синтез
303.Corinebacterium glutamicum ЯВЛЯЕТСЯ ПРОДУЦЕНТОМ ДЛЯ СЛЕДУЮЩИЕЙ АМИНОКИСЛОТЫ
1)треонин
2)триптофан
3)фенилаланин
4)лейцин
304.Corinebacterium glutamicum ЯВЛЯЕТСЯ ПРОДУЦЕНТОМ ДЛЯ СЛЕДУЮЩИЕЙ АМИНОКИСЛОТЫ
1)лейцин
51
2)гистидин
3)изолейцин
4)валин
305.Corinebacterium glutamicum ЯВЛЯЕТСЯ ПРОДУЦЕНТОМ ДЛЯ СЛЕДУЮЩИЕЙ АМИНОКИСЛОТЫ
1)серин
2)Фенилаланин
3)изолейцин
4)триптофан
306.ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ БИОСИНТЕЗА АМИНОКИСЛОТ У КОРИНЕБАКТЕРИЙ ХАРАКТЕРНО
1)ретроингибирование
2)согласованная репрессия
3)совместное ингибирование
4)ауксотрофен
307.СИНТЕЗ ЛИЗИНА ОСУЩЕСТВЛЯЮТ КОРИНЕБАКТЕРИИ, АУКСОТРОФНЫЕ ПО
1)изолейцину
2)треонину
3)лизину
4)валину
308.СИНТЕЗ ЛИЗИНА ОСУЩЕСТВЛЯЮТ КОРИНЕБАКТЕРИИ, АУКСОТРОФНЫЕ ПО
1)изолейцину
2)лизину
3)гомосерину
4)валину
309.АМИНОКИСЛОТУ ТРЕОНИН ПРОДУЦИРУЮТ МУТАНТНОИНЖЕНЕРНЫЕ ШТАММЫ
1)стрептококков
2)кишечной палочки
3)коринебактерий
4)пекарских дрожжей
310.МУТАНТНО-ИНЖЕНЕРНЫЙ ШТАММ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ – ПРОДУЦЕНТ ТРЕОНИНА
1)ауксотрофен по тренину и гомосерину
2)синтезирует продукт после накопления биомассы
3)не нуждается в аминокислотах для своего роста
4)синтезирует продукт до накопления биомассы
52
311.ДЛЯ РЕГУЛЯЦИИ БИОСИНТЕЗА АМИНОКИСЛОТ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКОЙ ХАРАКТЕРНО
1)репрессия
2)ретроингибирование
3)совместное ингибирование лизином и треонином
4)согласованная репрессия треонином и изолейцином
312.АМИНОКИСЛОТУ ЛИЗИН ПРОДУЦИРУЮТ МУТАНТНЫЕ
ШТАММЫ
1)кишечной палочки
2)коринебактерий
3)пекарских дрожжей
4)стрептококков
313.РЕЗИДЕНТНОЙ НАЗЫВАЮТ
1)условно-патогенную микрофлору ЖКТ
2)патогенную микрофлору ЖКТ
3)постоянную микрофлору ЖКТ
4)транзиторную микрофлору ЖКТ
314.КУЛЬТИВИРОВАНИЕ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ, ПРИ РН
1)рН = 5,5-6,0
2)рН = 8,0-8,2
3)рН = 6,0-7,0
4)рН = 7,2-8,0
315.К ПРЕПАРАТАМ ПРОБИОТИКОВ, НЕ СОДЕРЖАЩИМ БИФИДОБАКТЕРИИ, ОТНОСЯТ
1)пробифор
2)нормофлор
3)бификол
4)бифилиз
316.К ПРЕПАРАТАМ ПРОБИОТИКОВ, НЕ СОДЕРЖАЩИЕ ЛАКТОБАКТЕРИИ, ОТНОСЯТ
1)гастрофарм
2)бифилиз
3)линекс
4)лактобактерин сухой
317.ЕСЛИ ОБА ШТАММА В СМЕШАННОЙ КУЛЬТУРЕ РАСТУТ БЫСТРЕЕ, ЧЕМ В СООТВЕТСТВУЮЩИХ ЧИСТЫХ КУЛЬТУРАХ, ЯВЛЕНИЕ НОСИТ НАЗВАНИЕ
53
1)нейтрализм
2)мутуализм
3)аменсализм
4)комменсализм
318.РОСТ ОДНОГО МИКРООРГАНИЗМА ПОДАВЛЯЕТСЯ В ПРИСУТСТВИИ ДРУГОГО — ЭТО
1)нейтрализм
2)аменсализм
3)комменсализм
4)симбиоз
319.КУЛЬТИВИРОВАНИЕ МОЛОЧНО-КИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ОСУЩЕСТВЛЯЮТ, ПРИ РН
1)рН = 5,5-6,0
2)рН = 8,0-8,2
3)рН = 6,0-7,0
4)рН = 7,2-8,0
320.МЕХАНИЗМЫ МУТУАЛИЗМА
1)обмен питательными веществами
2)синтез токсических веществ
3)поглощение незаменимых питательных веществ
4)секреция ферментов, разрушающих полимеры клеточной стенки
321.СОСТОЯНИЕ СИСТЕМЫ, КОГДА НИ ОДИН ИЗ ОРГАНИЗМОВ НЕ ОКАЗЫВАЕТ ВЛИЯНИЯ НА СКОРОСТЬ РОСТА ДРУГОГО МИКРООРГАНИЗМА, НАЗЫВАЕТСЯ
1)нейтрализм
2)мутуализм
3)комменсализм
4)аменсализм
322.РОСТ ОДНОГО МИКРООРГАНИЗМА ПОДАВЛЯЕТСЯ В ПРИСУТСТВИИ ДРУГОГО – ЭТО
1)нейтрализм
2)аменсализм
3)комменсализм
4)симбиоз
323.ЕСЛИ В СМЕШАННОЙ КУЛЬТУРЕ ПРЕИМУЩЕСТВА ПОЛУЧАЕТ ВТОРОЙ ВИД МИКРООРГАНИЗМОВ, ТО ЯВЛЕНИЕ НАЗЫВАЮТ
1)аменсализм
54
2)мутуализм
3)комменсализм
4)симбиоз
324.ПАРАЗИТИЗМОМ НАЗЫВАЮТ ВАРИАНТ
1)мутуализма
2)аменсализма
3)комменсализма
4)симбиоз
325.МЕТАБОЛИЗМ ХОЛЕСТЕРИНА ОСУЩЕСТВЛЯЮТ
1)бифидобактерии
2)лактобактерии
3)непатогенные штаммы кишечной палочки
4)грибы рода Кандида
326.СИМБИОЗОМ НАЗЫВАЮТ
1)тесные мутуалистические связи
2)тесные аменсалитические связи
3)тесные комменсалитические связи
4)аменсализм
327.ДИАРЕЯ ПУТЕШЕСТВЕННИКОВ ОБУСЛОВЛЕНА
1)снижением количества бифидо- и лактобактерий
2)развитием кишечных палочек с патогенными свойствами
3)развитием дрожжеподобных грибов рода Кандида
4)постоянной микрофлорой ЖКТ
328.НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ КУЛЬТУРЫ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ ПРОВОДЯТ НА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ НА ОСНОВЕ
1)казеина и желатина
2)печеночного бульона, пептона и лактозы
3)гидролизата молока, солодового экстракта, глюкозы
4)мелассы и хлорида натрия
329.В КАЧЕСТВЕ ЗАЩИТНОЙ СРЕДЫ ПРИ ЛИОФИЛЬНОЙ СУШКЕ СУСПЕНЗИИ КИШЕЧНОЙ ПАЛОЧКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОЛИБАКТЕРИНА ИСПОЛЬЗУЮТ
1)сахарозу
2)глюкозу
3)пептон
4)обрат молока
330.СИМБИОНТАМИ МАКРООРГАНИЗМА С ПЕРВЫХ ДНЕЙ ЖИЗНИ ЯВЛЯЮТСЯ
55
1)бифидобактерии
2)кишечная палочка
3)бактероиды
4)грибы рода Кандида
331.Bacillus ВХОДИТ В СОСТАВ ПРЕПАРАТА
1)Флонивин БС
2)Нормофлор
3)Энтерол
4)Бификол
332.В КАЧЕСТВЕ ЗАЩИТНОЙ СРЕДЫ ПРИ ЛИОФИЛЬНОЙ СУШКЕ СУСПЕНЗИИ БИФИДОБАКТЕРИЙ В ПРОИЗВОДСТВЕ БИФИДОБАКТЕРИНА ИСПОЛЬЗУЮТ
1)сахарозу
2)глюкозу
3)пептон
4)обезжиренное молоко
333.ПРЕПАРАТ НОРМОФЛОР СОДЕРЖИТ ЛИОФИЛИЗИРОВАННЫЕ
КЛЕТКИ
1)Bacillus subtilis
2)Lactobaccillus acidophilus
3)Lactobaccillus bulgaricus
4)Kefir greins
334.НАКОПЛЕНИЕ БИОМАССЫ КУЛЬТУР LACTOBACILLUS ПРОВОДЯТ НА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ НА ОСНОВЕ
1)казеина и желатина
2)печеночного бульона, пептона и лактозы
3)гидролизата молока, солодового экстракта, глюкозы
4)мелассы и хлорида натрия
335.ВЫВОДЯТСЯ ИЗ ОРГАНИЗМА ПОСЛЕ КУРСА ЛЕЧЕНИЯ ПРОБИОТИКИ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ПРЕПАРАТОВ
1)Бифилиз
2)Энтерол
3)Бификол
4)Колибактерин
336.ПРЕПАРАТЫ ПРОБИОТИКОВ, СОДЕРЖАЩИЕ НЕСКОЛЬКО ШТАММОВ МИКРООРГАНИЗМОВ
1)Гастрофарм
2)Линекс
3)Энтерол
56
4)Бифилиз
337.ЛИЗОЦИМ ВХОДИТ В СОСТАВ ПРЕПАРАТА
1)Флонивин БС
2)Бактисубтил
3)Бифилиз
4)Бификол
338.ОСНОВНОЕ ПРЕИМУЩЕСТВО ФЕРМЕНТАТИВНОЙ БИОКОНВЕРСИИ СТЕРОИДОВ ПЕРЕД ХИМИЧЕСКОЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ СОСТОИТ
1)в доступности реагентов
2)в избирательности воздействия на определенные функциональные группы стероида
3)в сокращении времени процесса
4)в получении принципиально новых соединений
339.ПРЕИМУЩЕСТВОМ МЕТОДА БИОКОНВЕРСИИ СТЕРОИДОВ ПЕРЕД ХИМИЧЕСКОЙ ТРАНСФОРМАЦИЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ
1)высокая скорость реакции окисления
2)окисление только по боковой цепи
3)окисление по системе сконденсированных колец
4)окисление как по системе колец, так и по боковой цепи
340.ВЕЩЕСТВО S РАЙХШТЕЙНА МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛУЧЕНО ИЗ
1)аланина
2)соласодина
3)преднизолона
4)целлюлозы
341.КОРТИКОСТЕРОИДЫ СОДЕРЖАТ ПРИ С-17
1)аминогруппу
2)гидроксизамещенную ацетильную группу
3)кольцо ароматическое
4)карбонильную или гидроксильную группы, а их модифицированные аналоги — алкильную или этинильную группу
342.УВЕЛИЧЕНИЕ ВЫХОДА ЦЕЛЕВОГО ПРОДУКТА ПРИ БИОТРАНСФОРМАЦИИ СТЕРОИДА ДОСТИГАЕТСЯ
1)При увеличении интенсивности перемешивания
2)при увеличении интенсивности аэрации
3)при повышении температуры ферментации
4)при увеличении концентрации стероидного субстрата в ферментационной среде
57
343.ВЕЩЕСТВО S РАЙХШТЕЙНА МОЖЕТ БЫТЬ ПОЛУЧЕНО ИЗ
1)диосгенина
2)аланина
3)преднизолона
4)целлюлозы
344.МОНОКЛОНАЛЬНЫЕ АНТИТЕЛА ПОЛУЧАЮТ В ПРОИЗВОДСТВЕ
1)при фракционировании антител организмов
2)фракционированием лимфоцитов
3)с помощью гибридом
4)химическим синтезом
345.ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ ИММУНОСТИМУЛЯТОРЫ ПОДРАЗДЕЛЯЮТ НА
1)экзогенные
2)химические
3)биосинтетические
4)экстракционные
346.ЭНДОГЕННЫЕ ИММУНОСТИМУЛЯТОРЫ СИНТЕЗИРУЮТСЯ 1)клетками микроорганизмов
2)с помощью химических реакций
3)клетками макроорганизма
4)половыми клетками
347.ELISA — ТВЕРДОФАЗНЫЙ ИММУНОФЕРМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ЯВЛЯЕТСЯ
1)иммунометрическим
2)конкурентным
3)быстрым
4)гетерогенным
348.«СЕНДВИЧ» – АНАЛИЗ ЯВЛЯЕТСЯ
1)иммунометрическим
2)конкурентным
3)гомогенным
4)гетерогенным
349.ВАРИАНТЫ ПОСТАНОВКИ ИФА
1)онкурентный, иммунометрический
2)юминисцентным
3)адиоиммунный
4)люоресцертный
58
350.ВАКЦИНЫ ФОРМИРУЮТ ИММУНИТЕТ
1)пассивный
2)активный
3)быстрый
4)медленный
351.ПРЕИМУЩЕСТВА ИФА ПЕРЕД МЕТОДОМ РИА
1)меньшая стоимость анализа
2)легкость освоения персоналом
3)отсутствие радиоактивных изотопов
4)возможность визуальной оценки результата
352.«СЕНДВИЧ» – АНАЛИЗ ПРИМЕНИМ
1)к поликлональным иммуноглобулинам
2)к ионоклональным антителам
3)как к поли так и к моноклональным антителам
4)к аминокислотам
353.ТОЧНОСТЬ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫШЕ В МЕТОДЕ
1)ELISA
2)«СЕНДВИЧ»
3)EMIT
4)РИА
354.В КАЧЕСТВЕ МАРКЕРА В ТЕСТЕ ИФА УСТАНОВЛЕНИЯ ФАКТА БЕРЕМЕННОСТИ ИСПОЛЬЗУЮТ
1)йод-125
2)тритий
3)пероксидазу
4)галактозидазу
355.ГОМОГЕННЫЙ ИФА ОСНОВАН
1)на разделении компонентов после проведения реакции
2)на изменении активности фермента в процессе реакции
3)на адсорбции фермента на носителе
4)на подавление фермента
356.ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ ИММУНОСТИМУЛЯТОРЫ ПОДРАЗДЕЛЯЮТ НА
1)эндогенные
2)экзогенные
3)химические
4)биосинтетические
59
357.ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ ИММУНОСТИМУЛЯТОРЫ ПОДРАЗДЕЛЯЮТ НА
1)эндогенные
2)экстракционные
3)химические
4)биосинтетические
358.ELISA — ТВЕРДОФАЗНЫЙ ИММУНОФЕРМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ ЯВЛЯЕТСЯ
1)иммунометрическим
2)конкурентным
3)гомогенным
4)быстрым
359.АКТИВНОСТЬ АЛЬФА-ИНТЕРФЕРОНА ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ ПО ЗАЩИТНОМУ ПРОТИВОВИРУСНОМУ ДЕЙСТВИЮ НА КУЛЬТУРУ КЛЕТОК
1)яичников китайского хомячка
2)эмбрионов человека
3)печени обезьяны
4)куринной эмбриональной ткани
360.В ПРОИЗВОДСТВЕ РЕКОМБИНАНТНЫХ В- И У- ИНТЕРФЕРОНОВ ИСПОЛЬЗУЮТ ЭУКАРИОТНЫЕ ПРОДУЦЕНТЫ БЛАГОДАРЯ ИХ СПОСОБНОСТИ ОСУЩЕСТВЛЯТЬ
1)сплайсинг
2)процессинг
3)продуцирование внеклеточных метаболитов
4)гликозилирование белков
361.ВЫДЕЛЕНИЕ И ОЧИСТКУ ИНТЕРФЕРОНОВ ПРОВОДЯТ МЕТОДОМ
1)гель-хроматографии
2)аффинной хроматографии
3)ионнообменной хроматографии
4)адсорбционной хроматографии
362.ПРЕПАРАТЫ РЕКОМБИНАНТНОГО АЛЬФА-ИНТЕРФЕРОНА
1)виферон
2)эгиферон
3)циклоферон
4)линекс
363.РАЗРАБОТАННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕКОМБИНАНТНОГО Α- ИНТЕРФЕРОНА ОСНОВАНЫ НА ЭКСПРЕССИИ ГЕНА
60
Источник
a)□ | оксидо-редуктаз |
b)□ | лигаз |
c)□ | изомераз |
d)□ | лиаз |
e)□ | гидролаз |
f)□ | трансфераз |
При культивировании дрожжеподобных грибов рода Candida можно получить:
a)□ | эргостерин и рибофлавин |
b)□ | убихинон и эргостерин |
c)□ | эргостерин и витамин В 12 |
d)□ | убихинон и бета-каротин |
При культивировании уксуснокислых бактерий можно получить:
a)□ | L-сорбозу и убихинон |
b)□ | L-сорбозу и рибофлавин |
c)□ | витамин С и бета-каротин |
d)□ | L-сорбозу и эргостерин |
Убихиноны участвуют в биохимических реакциях:
a)□ | окисления жирных кислот |
b)□ | восстановления |
c)□ | окислительного фосфорилирования |
d)□ | декарбоксилирования |
Гидролиз L-изомеров ацилированных аминокислот осуществляет иммобилизованный фермент:
a)□ | аминорацемаза |
b)□ | аминоизомераза |
c)□ | аминоацилаза |
d)□ | аминотрансфераза |
Химико-ферментативный синтез аспарагиновой кислоты из фумаровой кислоты в присутствии аммиака осуществляют:
a)□ | клетки коринебактерий |
b)□ | клетки кишечной палочки |
c)□ | иммобилизованные клетки кишечной палочки |
d)□ | иммобилизованные клетки дрожжей |
Аминокислоту треонин продуцируют мутантно-инженерные штаммы:
a)□ | коринебактерий |
b)□ | стрептококков |
c)□ | пекарских дрожжей |
d)□ | кишечной палочки |
Для регуляции биосинтеза аминокислот кишечной палочкой характерно:
a)□ | совместное ингибирование лизином и треонином |
b)□ | согласованная репрессия треонином и изолейцином |
c)□ | ретроингибирование |
d)□ | репрессия |
Аминокислоту лизин продуцируют мутантные штаммы:
a)□ | пекарских дрожжей |
b)□ | кишечной палочки |
c)□ | стрептококков |
d)□ | коринебактерий |
Для регуляции биосинтеза аминокислот у коринебактерий характерно:
a)□ | совместное ингибирование |
b)□ | согласованная репрессия |
c)□ | ретроингибирование |
Химико-ферментативный синтез фенилаланина из коричной кислоты и аммиака осуществляют иммобилизованные клетки:
a)□ | пекарских дрожжей |
b)□ | стрептококков |
c)□ | кишечной палочки |
d)□ | коринебактерий |
Промышленным продуцентом глутаминовой кислоты являются штаммы:
a)□ | Corynebacterium glutamicum |
b)□ | Penicillium solitum |
c)□ | Escherichia coli |
d)□ | Bacillus subtilis |
Биосинтез вторичных метаболитов фазоспецифичен и происходит в:
a)□ | фазе отмирания |
b)□ | логарифмической фазе |
c)□ | фазе замедления |
d)□ | лаг-фазе |
e)□ | фазе ускорения |
f)□ | стационарной фазе |
По способу культивирования и потребности в аэрации биотрансформация стероидов – это:
a)□ | анаэробный процесс поверхностной ферментации |
b)□ | аэробный процесс глубинной ферментации |
c)□ | анаэробный процесс глубинной ферментации |
Производство стероидного препарата преднизолона из кортикостерона осуществляется путем:
a)□ | микробного ацетилирования |
b)□ | микробного гидроксилирования |
c)□ | химического аминирования |
d)□ | химического ацетилирования |
Назовите микроорганизм, переводящий кортизол в преднизолон
a)□ | Aspergillus oryzae |
b)□ | Arthrobacter simplex |
c)□ | Curvularia lunata |
d)□ | Streptomyces albus |
Какое вещество является предшественником кортизола при синтезе стероидов?
a)□ | прогестерон |
b)□ | преднизолон |
c)□ | вещество S Рейхштейна |
d)□ | диосгенин |
Из желчных камней в 1782 г. был впервые выделен:
Источник
Все клетки любого организма, какие бы функции они ни выполняли, имеют полный набор свойственных данному организму генов. Вместе с тем хорошо известно, что у любого организма клетки разных тканей и органов отличаются поразличным признакам и набору имеющихся в них белков. Даже в одной клетке на разных стадиях ее развития синтезируются и функционируют разные белки. Следовательно, располагая полной генетической информацией, каждая клетка на определенном этапе развития использует лишь ту ее часть, которая необходима в настоящий момент, транскрибируются только те гены, продукты которых нужны клетке в данный момент для осуществления ее функций. Следовательно, клетка должна располагать механизмами, определяющими, какие гены и в какой последовательности должны экспрессироваться (“выражаться”, то есть давать продукт — РНК или белок). Наиболее полно регуляция генной активности изучена на примерах адаптивного синтеза ферментов у прокариот.
В зависимости от условий количество определенного фермента в бактериальной клетке может существенно изменяться. Некоторые ферменты, необходимые бактерии для усвоения определенных питательных веществ, активно синтезируются в клетке только тогда, когда эти вещества присутствуют в культурной среде, и синтез их прекращается, если каким-либо образом они удаляются из среды. Такой тип регуляции синтеза фермента называется индукцией, а вещество, включающее экспрессию гена — индуктором.
Активация и репрессия оперонов у бактерий
лактозный оперон
Один из наиболее наглядных примеров данного типа регуляции — лактозный оперон кишечной палочки — группа генов, контролирующая синтез ферментов, осуществляющих катаболизм (расщепление) молочного сахара — лактозы. Буквально через несколько минут после добавления в питательную среду для кишечной палочки лактозы бактерии начинают вырабатывать три фермента: галактозидпермеазу, бета-галактозидазу и галактозидтрансацетилазу. Как только ресурсы лактозы в среде исчерпываются, синтез ферментов сразу же прекращается.
Приведенный пример станет более понятным при рассмотрении схемы работы лактозного оперона, изучение которого позволило французским ученым Ф. Жакобу и Ж. Моно разработать собственно концепцию оперона и выяснить основные принципы регуляции транскрипции у прокариотов.
Оперон — это группа генов прокариот, находящихся под общим промотором. Все эти гены транскрибируются на одну общую молекулу мРНК. Такая мРНК, содержащая информацию о нескольких белках, называется полицистронной. Участок ДНК или РНК, содержащий информацию об одном белке, называется цистроном.
Лактозный оперон начинается с регуляторного участка, предназначенного для присоединения белка-активатора, в свою очередь необходимого для присоединения к следующему за этим участком промотору (П) РНК-полимеразы. Последовательность нуклеотидов промотора узнаётся РНК-полимеразой.
С промотором перекрывается следующий участок — оператор (О). С ним может связываться регуляторный белок-репрессор. Репрессор блокирует промотор и тем самым предотвращает транскрипцию гена.
За оператором следуют структурные гены для трех упомянутых ранее ферментов. Заканчивается оперон терминатором, прекращающим продвижение РНК-полимеразы и транскрипцию оперона.
Регуляторный белок-репрессор в незначительном количестве синтезируется в клетке постоянно, так что в цитоплазме одновременно присутствует не более 10 его молекул. Этот белок обладает сродством к последовательности нуклеотидов в области оператора и сродством к лактозе.
В отсутствие лактозы белок-репрессор связывается с операторным участком и препятствует продвижению по ДНК РНК-полимеразы: не синтезируется мРНК, не синтезируются и ферменты. После добавления в среду лактозы белок-репрессор связывается с нею быстрее, чем с операторным участком. В результате последний остается свободным и не препятствует продвижению РНК-полимеразы. Идет транскрипция и трансляция. Синтезирующиеся ферменты осуществляют транспорт в клетку и расщепление лактозы. После того как вся лактоза будет израсходована, нечем станет связывать белок-реп рессор и он снова свяжется с оператором, прекратив транскрипцию оперона. Таким образом, индукция оперона вызывается тем, что регуляторный белок не прикрепляется к оператору. Такой тип индукции называется негативным.
Параллельно наблюдается и другой тип регуляции — позитивная регуляция. При глюкозном голодании в клетке из АТФ образуется сигнальное вещество цАМФ, которое связывается с белком-активатором (САР), после чего последний приобретает способность связывать ДНК в промоторной области и усиливать транскрипцию лактозного оперона. Таким образом, когда не хватает глюкозы, стимулируется всасывание и катаболизм лактозы. При одновременном присутствии глюкозы и лактозы последняя не метаболизируется, пока существенно не упадёт концентрация глюкозы.
триптофановый оперон
В случае индукции лактозного оперона аллолактоза (индуктор) препятствует присоединению белка-репрессора к оператору, то возможен и другой вариант регуляции, когда, наоборот, индуктор придает регуляторному белку способность присоединяться к оператору. Если в первом случае соединение индуктора с белком-регулятором разрешало транскрипцию, то во втором оно запрещает ее.
Примером такой регуляции может служить хорошо изученный триптофановый оперон кишечной палочки. В его состав входят пять структурных генов, обеспечивающих синтез аминокислоты триптофана, оператор и промотор. Репрессор синтезируется вне триптофанового оперона. Пока клетка успевает расходовать весь синтезирующийся триптофан, оперон работает, синтез триптофана продолжается. Если же в клетке появляется избыток триптофана, он соединяется с репрессором и изменяет его таким образом, что этот белок связывается с оператором. Комплекс репрессора с триптофаном взаимодействует с оператором и препятствует транскрипции структурных генов, вследствие чего синтез триптофана прекращается. В отсутствие триптофана репрессор лишается способности связываться с оператором, и происходит транскрипция структурных генов оперона и, в итоге, синтез триптофана в клетке.
Другой уровень регуляции триптофанового оперона включает аттенуацию — тонкую подстройку количества продукта в зависимости от концентрации присутствующего триптофана.
аттенуация триптофанового оперона
Аттенуация основана на формировании мРНК альтернативных вторичных структур, в зависимости от того, в течение какого времени определенные ее участки связаны с рибосомой. Аттенуация возможна благодаря сопряжению транскрипции и трансляции у прокариот, то есть тому факту, что трансляция может происходить одновременно с транскрипцией.
Регуляция в данном случае осуществляется за счет того, что в начале первого гена оперона закодировано несколько остатков триптофана; в присутствии триптофана трансляция этого участка идет с нормальной скоростью, и перед рибосомой образуется терминирующая шпилька, которая влияет на РНК-полимеразу, в результате чего транскрипция останавливается.
При низкой концентрации триптофана рибосома “застопоривается” на триптофановых кодонах — их трансляция занимает больше времени. В результате РНК формирует альтернативную вторичную структуру, которая не приводит к терминации транскрипции, рибосома расплетает ее, и экспрессия оперона продолжается.
регуляция генов бактериофагов
Описанные типы регуляций характеризуют механизмы регуляции отдельных оперонов, практически не касаясь регуляции экспрессии генома в целом, в то время как совершенно очевидно, что регуляция разных оперонов должна носить согласованный характер. Такой согласованный характер работы разных оперонов и генов получил у вирусов и фагов название каскадной регуляции. Согласно принципу каскадной регуляции сначала происходит транскрипция «предранних», затем «ранних» и наконец «поздних» генов в зависимости от того, какие белки требуются на разных стадиях вирусной (фаговой) инфекции.
Конечно, принцип каскадной регуляции у фагов относится к наиболее простым. У более сложно организованных организмов для осуществления большого количества функций, происходящих одновременно или с определенной последовательностью, необходима согласованная работа многих генов и оперонов. Особенно это касается эукариотов, отличающихся не только более сложной организацией генома, но и многими другими особенностями механизмов регуляции генной активности.
регуляция генов эукариот
По принципам регуляции гены эукариотов можно условно разделить на три группы: 1) функционирующие во всех клетках организма; 2) функционирующие только в тканях одного типа; 3) обеспечивающие выполнение специализированными клетками конкретных функций.
Механизмы регуляции экспрессии генов у эукариот:
У эукариот известна регуляция генной активности на уровне структуры хроматина. В регуляции генов эукариот важную роль играют гистоны — основные белки, входящие в состав хромосом. Одни модификации гистонов характерны для активно работающих генов, другие — для молчащих. Существуют также вариантные гистоны, закодированные особыми генами. Они могут заменять “обычные” гистоны в определенных хроматиновых контекстах, влияя на регуляцию генов.
На электронных микрофотографиях в ядрах неделящихся клеток эукариот видны более плотно упакованные участки — гетерохроматин — и более рыхлые участки, называемые эухроматином. Гетерохроматин содержит центромерные и теломерные участки хромосом (облигатный гетерохроматин) и молчащие гены (факультативный гетерохроматин), а эухроматин — активно работающие гены.
Также распространенным типом регуляции экспрессии генов у эукариот является метилирование ДНК, в основном по 5 положению цитозина. Метилированная ДНК, как правило, присутствует в выключенных генах. Этим, в частности, объясняется трудность организменного клонирования, связанная с тем, что в соматических клетках (клетках тела) многие гены метилированы, поэтому когда ядром соматической клетки замещают ядро зиготы, экспрессия этих генов зачастую не активируется, т.к. метилирование генов не снимается. Надо отметить, что регуляторное метилирование распространено не у всех эукариот, например, оно не характерно для генома мушки дрозофилы.
метилирование и горячие точки мутирования
Поскольку метилированный цитозин при спонтанном дезаминировании, которое постоянно происходит в клетках, превращается в тимин, метилированные участки становятся горячими точками мутирования (Г-Ц-пара может превратиться в А-Т-пару).
Еще одним существенным отличием транскрипции у эукариотов является то, что многие мРНК длительное время сохраняются в клетке в виде особых частиц— информосом, в то время как мРНК прокариотов практически еще в процессе транскрипции поступают в рибосомы, транслируются, после чего быстро разрушаются. У эукариот развита регуляция экспрессии на уровне стабильности (времени жизни), трансляционной активности, локализации мРНК.
У эукариот известны и другие типы регуляции активности генов, такие, как эффект положения или дозовая компенсация. В первом случае речь идет об изменении генной активности в зависимости от конкретного окружения: перемещение гена из одного места хромосомы в другое может приводить к изменению активности как этого гена, так и близлежащих. Во втором случае нехватка одной дозы какого-либо гена (в первую очередь это относится к генам, локализованным в половых хромосомах гетерогаметного пола, когда одна из гомологичных половых хромосом либо генетически инертна, либо полностью отсутствует) фенотипически не проявляется за счет компенсаторного увеличения активности оставшегося гена. В целом же регуляция активности генов у эукариот в настоящее время активно изучается.
Вместе с тем имеется много данных, указывающие, что транскрипция определенных генов эукариот также может осуществляться скоординированно. Энхансеры — активирующие элементы в ДНК эукариот — могут действовать на огромных расстояниях, в десятки и сотни тысяч пар нуклеотидов. Предполагается, что это происходит путем образования хроматиновых петелль. Энхансер может действовать на целую группу генов; распространение действия энхансеров блокируется элементами-инсуляторами. Возможно, один энхансер активирует один петлевой домен ДНК — участок ДНК, формирующий одну хромомерную петлю и содержащий совместно регулирующиеся гены. Однако далеко не всегда совместно регулирующиеся гены у эукариот расположены рядом; трудно доказать и гипотезу петлевых доменов в связи со сложностями их картирования.
А — активация генов энхансерами внутри одного петлевого домена, В — активация генов в разных доменах, разграниченных инсулятором.
Источник