MODEL OPERONU LAKTOZOWEGO

Wszystkie geny otrzymujemy w momencie zapłodnienia. Nie wszystkie geny ujawniają się równocześnie. Są mechanizmy pozwalające genom ujawniać się w odpowiednim czasie.

Najlepiej mechanizm ten poznano u bakterii. Pierwszym poznanym modelem był model operonu laktozowego który odpowiada za wchłanianie laktozy.

Eserichia coli to bakteria żyjąca w jelicie człowieka i żywiąca się glukozą wchłanianą z jelita. Glukoza wchłania się w każdej sytuacji i stanowi dla niej energię.

Kiedy bakteria znajdzie się w pobliżu cukru mlekowego (laktozy) zaczyna go przyswajać po pewnym czasie. Jeśli umie ją przyswajać to znaczy, że potrafi tworzyć enzymy do trawienia laktozy. Enzymy te powstają po zetknięciu z laktozą. Kontakt z laktozą odblokowuje geny odpowiedzialne za przyswajanie laktozy.

Twórcami modelu operonu laktozowego są: Jacob i Monod.

Prowadzili badania w II poł XX wieku i stwierdzili, że na DNA bakterii znajdują się geny które umożliwiają przyswajanie laktozy. Odpowiadają za to 3 geny (geny struktury).

Na matrycy genów struktury powstaje białko enzymatyczne (enzymy) odpowiedzialne za przyswajanie laktozy. Są to : permeaza laktozowa, transacetylaza galaktozy, β-galaktozydaza

W pobliżu genów struktury leżą dwa inne promotor i operator. 5 genów razem wziętych to operon.

Z dala od genów operonu znajduje się gen regulator, a na matrycy tego genu powstaje białko represor.

Jak długo w otoczeniu białka nie ma laktozy to białko represor połączone jest z operatorem i w ten sposób niemożliwa jest transkrypcja genów struktury.

Gdy laktoza zjawi się w otoczeniu bakterii i niewielkie ilości laktozy przenikną do wnętrza komórki białko represor połączy się z laktozą. Dzieje się tak, ponieważ białko represor ma duże powinowactwo do laktozy. Polimeraza RNA przyłącza się do promotora. Zachodzi transkrypcja na tych 3 genach. Tylko w operonach wszystkie 3 geny są transkrybowane na jeden mRNA. Po transkrypcji odbywa się translacja białek enzymatycznych.

Enzymy pozwalają na wnikanie laktozy do komórki, żeby uległa rozkładowi na galaktozę i glukozę. Następnie oda te cukry są wykorzystywane do produkcji energii.

Gdy laktozy w otoczeniu nie ma lub przy niskim poziomie laktozy cząsteczka represor wraca na swoje miejsce do operatora. Służy to oszczędności energii i substratów, bo po co tworzyć enzymy do przyswajania laktozy skoro jej w otoczeniu nie ma.