Nøgleforskel – inducerbar vs undertrykkelig operon
En operon er en fungerende enhed af genomisk DNA, der indeholder en klynge af gener under kontrol af en enkelt promotor. Genregulering opnås ved kontrol af en operon gennem induktion eller undertrykkelse. Operoner er af to typer: inducerbare operoner og undertrykkelige operoner. Inducerbar operon er en type operon, der bliver tændt af et substratkemikalie, det vil sige en inducer. I en undertrykkelig operon udføres reguleringen af et kemisk stof kendt som en co-repressor, som norm alt er slutproduktet af den pågældende metaboliske vej. Dette er den vigtigste forskel mellem inducerbare og undertrykkelige operoner.
Hvad er operoner?
Operon er en klynge af strukturelle gener, der udtrykkes eller kontrolleres af en enkelt promotor og betragtes som den funktionelle enhed af genomisk DNA. Der er tre komponenter i en oper. De er promotor, operatør og generne. De genetiske koder for generne omdannes til mRNA-sekvenser ved den proces, der kaldes transkription. En operon producerer en enkelt enhed af mRNA-sekvenser, som senere oversættes til separate proteiner, for det meste enzymer involveret i metaboliske veje. Operoner blev oprindeligt opdaget i prokaryoter, men senere blev de også fundet i eukaryoter. Prokaryote og eukaryote operoner fører til genese af henholdsvis polycistroniske mRNA'er og monocistroniske mRNA'er. Operaner kan også findes på bakteriofager (bakterier, der inficerer vira).
Hvad er inducerbare operoner?
Et inducerbart operon er et gensystem, der koder for en tilsvarende mængde enzymer forbundet med en katabolisk vej. Det er inducerbart, når en metabolit/substrat i denne vej aktiverer transkription af de gener, som koder for de særlige enzymer. Denne aktivering kan være forårsaget af en repressor, når den er inaktiveret eller samarbejder. En inducerbar operon tændes af en inducer. Et inducerbart operon består af komponenter såsom strukturelle gener, operatorgen, promotorgen, regulatorgen, repressor og inducer. Inducerbare operoner består af et eller flere strukturelle gener. Lac-operonen er det bedste eksempel på inducerbar operon.
Figur 01: Inducerbar operon – Lac Operon
Den indeholder tre strukturelle gener; Z, Y og A, som transskriberer et mRNA og translaterer mRNA'et til tre enzymer henholdsvis galactosidase, lactosepermease og transacetylase. Operatorgenet er placeret ved siden af strukturelle gener, mens det kontrollerer deres funktion.
Hvad er undertrykkelige operoner?
Den undertrykkelige operon reguleres i nærværelse af et kemisk stof kendt som co-repressor. En co-repressor er altid et slutprodukt af en metabolisk vej. I nærværelse af en co-repressor siges operonen at være slukket. Tryptofan operon (trp operon) er et eksempel på undertrykkelig operon. Strukturelle gener, regulatorgen, operatorgen, promotorgen og co-repressor er inkluderet i trp-operon. trp-operonet består af fem strukturelle gener, som transskriberer mRNA'er, som senere bliver oversat og kodet for proteiner, der fungerer som enzymer.
Figur 02: Repressor-operon – Tryptophan-operon
De strukturelle gener er reguleret af et specifikt operatorgener, der er til stede som en del af trp-operonet. Co-repressoren produceres som et slutprodukt gennem en metabolisk vej, der finder sted inde i cellen eller kan trænge ind i cellen udefra. Koncentrationen af co-repressoren er direkte proportional med reguleringen af transkription i cellen. Med stigningen af co-repressorkoncentrationen dannes apo-repressor og co-repressor kompleks. Apo-repressoren er et protein og kodes af regulatorgenet, der er til stede i operonet. Dette kompleks binder til operatorregionen og stopper transskriptionen af strukturelle gener. Under lave niveauer af co-repressorkoncentrationer forhindres sammenføjningen af apo-repressor og operatorgen. Dette muliggør fortsættelsen af dannelsen af co-repressor. Apo-repressor- og co-repressorkomplekset kombineres med operatorgenet og slukker for genekspressionen. Dette forhindrer transkriptionsprocessen og stopper derved syntesen af enzymer.
Hvad er lighederne mellem inducerbar og undertrykkelig operon?
- Inducerbare og undertrykkelige operoner indeholder strukturelle gener med lignende funktioner og styres af en enkelt promotor.
- Begge typer operoner består af et negativt kontrolreguleringssystem, som styres af en repressor.
- Repressoren er kodet af de regulatoriske gener, der er til stede i de to operoner, og når først repressoren er knyttet til operatøren, forhindrer den transskription.
Hvad er forskellen mellem inducerbar og undertrykkelig operon?
Inducerbar vs undertrykkelig operon |
|
| I inducerbare operoner holdes generne slukkede, indtil en specifik metabolit inaktiverer repressoren. | I undertrykkelige operoner holdes gener tændt, indtil repressoren aktiveres af en specifik metabolit. |
| Metabolic Pathway | |
| De inducerbare operoner fungerer i kataboliske veje. | De undertrykkelige operoner fungerer i anabolske veje. |
| Enzymesyntese | |
| Næringsstofferne, der anvendes i processen, aktiverer enzymsyntese. | Produktionen afbrydes af slutprodukterne af den vej, som undertrykker enzymsyntese. |
| Eksempler | |
| Lac-operon er en inducerbar operon. | Trp-operon er en undertrykkelig operon. |
Opsummering – inducerbar vs undertrykkelig operon
En operon er en klynge af gener, der styres af en enkelt promotor. De er to typer operoner i henhold til de funktioner, de udfører. De er inducerbare operoner og undertrykkelige operoner. Inducerbar operon reguleres af et substrat, der er til stede i den metaboliske vej, mens undertrykkelig operon reguleres af tilstedeværelsen af et metabolisk slutprodukt kendt som en co-repressor. Dette er hovedforskellen mellem inducerbar operon og repressoroperon.
Download PDF-version af Inducible vs Repressible Operon
Du kan downloade PDF-versionen af denne artikel og bruge den til offline-formål i henhold til citatnotat. Download venligst PDF-version her. Forskellen mellem inducerbar og undertrykkelig operon.
