معلومة

16.3: تنظيم الجينات في بدائيات النوى - علم الأحياء

16.3: تنظيم الجينات في بدائيات النوى - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتم تنظيم العديد من الجينات بدائية النواة في أوبرا، جينات مرتبطة تم نسخها إلى mRNA واحد يشفر بروتينين أو أكثر. يسمح تنظيم نشاط الأوبرون (بدلاً من جينات مفردة متعددة ترميز بروتينات مفردة) بتنسيق أفضل لتركيب عدة بروتينات في وقت واحد. في بكتريا قولونية، الخاضعة للرقابة أوبرون لاك بتشفير ثلاثة إنزيمات تشارك في عملية التمثيل الغذائي لـ اللاكتوز (مادة مغذية بديلة للجلوكوز). تنظيم الأوبرا (أو جين واحد لهذه المسألة) يمكن أن يكون من خلال قمع او بواسطة الحث. عندما يرتبط مستقلب صغير في خلية بجهاز تنظيمي كاظمة أو محفز البروتين ، يخضع البروتين لتغيير خيفي يسمح له بالارتباط بتسلسل تنظيمي للحمض النووي ... أو فك الارتباط بالحمض النووي. سنرى أمثلة على مثل هذا التنظيم في لاك و trp أوبرا. تنظيم جين أوبرا لاك هو مثال على قمع الجينات إلى جانب الحث. يتم تنظيم تشغيل TRP (التربتوفان) قمع الجينات. في كلا الأوبرين ، تعكس التغييرات في مستويات المستقلبات داخل الخلايا الحالة الأيضية للخلية وتحدث التغييرات المناسبة في النسخ الجيني. سننظر في تنظيم كلا المشغلين.

نسخ مرنا من أوبرون لاك يتم ترجمتها في وقت واحد إلى تلك الإنزيمات الثلاثة ، كما هو موضح أدناه.

أ. آليات التحكم في بحيرة أوبيرون

في الجهاز الهضمي الحيواني (بما في ذلك جيناتنا) ، جينات من بكتريا قولونية أوبرون لاك تنظيم استخدام اللاكتوز كمغذٍ بديل للجلوكوز. فكر في الجبن بدلاً من الشوكولاتة! يتكون الأوبرا من جينات lacZ و lacY و lacA التي تم استدعاؤها الجينات الهيكلية. بحكم التعريف ، تقوم الجينات الهيكلية بتشفير البروتينات التي تشارك في بنية الخلية ووظيفة التمثيل الغذائي. كما لوحظ بالفعل ، فإن أوبرون لاك يتم نسخها إلى mRNA يشفر البروتينات Z و Y و A.

دعونا نلقي نظرة فاحصة على هيكل أوبرون اللاكتات ووظيفة البروتينات Y و Z و A (أدناه).

يقوم الجين lacZ بترميز β- جالاكتوزيداز، وهو الإنزيم الذي يكسر اللاكتوز (ثنائي السكاريد) إلى الجالاكتوز والجلوكوز. يقوم الجين lacY بترميز اللاكتوز تصريحوهو بروتين غشائي يسهل دخول اللاكتوز إلى الخلايا. دور جين lacA (أ ترانس أسيتيلاز) في استقلاب طاقة اللاكتوز ليست مفهومة جيدًا. ال أنا الجينات على يسار جين lac Z يوجد a الجين التنظيمي (لتمييزه عن الجينات البنيوية). تقوم الجينات التنظيمية بترميز البروتينات التي تتفاعل مع تسلسل الحمض النووي التنظيمي المرتبط بجين للتحكم في النسخ. ال المشغل أو العامل التسلسل الذي يفصل بين الجينات I و Z هو تسلسل تنظيمي للنسخ DNA.

ال بكتريا قولونية عادةً ما يكون lac operon صامتًا (مكبوتًا) لأن هذه الخلايا تفضل الجلوكوز كمصدر للطاقة والكربون. في حالة وجود نسبة كافية من الجلوكوز ، أ بروتين مثبط (منتج الجينات I) مرتبط بـ المشغل أو العامل، ومنع نسخ أوبرون لاك. حتى إذا كان اللاكتوز متاحًا ، فلن تستخدمه الخلايا كمصدر بديل للطاقة والكربون عندما تكون مستويات الجلوكوز كافية. ومع ذلك ، عندما تنخفض مستويات الجلوكوز ، ينشط أوبرون اللاكتوز ويتم ترجمة منتجات الإنزيم الثلاثة. سنرى كيف يؤدي الحد من مستويات الجلوكوز إلى الحد الأقصى لنسخ أوبرون lac بواسطة كليهما السقوط ومباشر الحث، مما يؤدي إلى الحد الأقصى من نسخ جينات اللاكتوز عند الضرورة فقط (أي في وجود اللاكتوز وغياب الجلوكوز). دعونا نلقي نظرة على بعض التجارب الكلاسيكية التي أدت إلى فهمنا لتنظيم جين E. coli بشكل عام ، و lac operon بشكل خاص.

في أواخر الخمسينيات وأوائل الستينيات من القرن الماضي ، كان فرانسوا جاكوب وجاك مونود يدرسان استخدام السكريات المختلفة كمصادر للكربون بواسطة بكتريا قولونية. كانوا يعرفون ذلك النوع البري بكتريا قولونية سيكون ليس جعل ( بيتا ) - جالاكتوزيداز ، ( بيتا ) - بيرميز الجالاكتوزيد أو ( بيتا ) - بروتينات ترانس أسيتيل الجالاكتوزيد عند نموها على الجلوكوز. بالطبع ، عرفوا أيضًا أن الخلايا ستتحول إلى اللاكتوز للنمو والتكاثر إذا حُرمت من الجلوكوز! ثم بحثوا وعزلوا طفرات الإشريكية القولونية المختلفة التي لا يمكن أن تنمو على اللاكتوز ، حتى عندما لا يكون هناك جلوكوز في وسط النمو. فيما يلي بعض المسوخات التي درسوها:

  1. فشل أحد الطفرات في تنشيط إنزيم galactosidase ( beta ) ولكنه جعل النفاذية.
  2. فشل أحد الطفرات في صنع إذن نشط ولكنه صنع كميات طبيعية من ( بيتا ) - galactosidase.
  3. أخفقت متحولة أخرى في إنتاج ترانس أسيتيلاز ، لكنها ما زالت قادرة على استقلاب اللاكتوز في غياب الجلوكوز. ومن هنا يأتي عدم اليقين من دوره في استقلاب اللاكتوز.
  4. الغريب أن إحدى السلالات الطافرة فشلت في صنع أي من الإنزيمات الثلاثة!

نظرًا لأن الطفرات المزدوجة نادرة جدًا وأن الطفرات الثلاثية أكثر ندرة ، فقد استنتج جاكوب ومونود أن تنشيط الجينات الثلاثة في وجود اللاكتوز تم التحكم فيه معًا بطريقة ما. في الواقع ، كان هذا الاكتشاف هو الذي حدد الأوبرون على أنه مجموعة من الجينات تم نسخها على أنها mRNA واحد ، وبالتالي يمكن تنسيق تعبيرها بشكل فعال. قاموا فيما بعد بتمييز البروتين المثبط الذي ينتجه جين lacI. شارك جاكوب ومونود وأندريه لووف في جائزة نوبل في الطب عام 1965 لعملهم في تنظيم الجينات البكتيرية. نحن نعرف ذلك الآن نفي و إيجابي تنظيم أوبرون لاك (الموصوف أدناه) يعتمد على نوعين من البروتينات التنظيمية التي تتحكم معًا في معدل استقلاب اللاكتوز.

1. التنظيم السلبي لأوبيرون لاك اللاكتوز

ارجع إلى الرسم التوضيحي أدناه للتعرف على اللاعبين في إلغاء ضغط أوبرا اللاكتيك.

دائمًا ما يتم تصنيع منتج البروتين المثبط للجين I وموجود فيه بكتريا قولونية الخلايا. أنا لا ينظم التعبير الجيني! في حالة عدم وجود اللاكتوز في وسط النمو ، يرتبط البروتين المثبط بإحكام بحمض النووي المشغل. في حين بوليميراز الحمض النووي الريبي مرتبط بالمروج وجاهز لنسخ الأوبون ، فوجود القامع المرتبط بتسلسل المشغل بالقرب من الجين Z يمنع حركته للأمام فعليًا. في ظل هذه الظروف ، يتم عمل نسخة قليلة أو معدومة. إذا نمت الخلايا في وجود اللاكتوز ، يتم تحويل اللاكتوز الداخل إلى الخلايا allolactose. يرتبط Allolactose بالقمع الموجود على DNA المشغل ليشكل مركبًا مكونًا من جزأين ، كما هو موضح أدناه.

ينفصل القامع الذي تم تغييره بشكل خيفي عن المشغل ويمكن لبوليميراز الحمض النووي الريبي نسخ لاك الجينات الأوبرون كما هو موضح أدناه

2. التنظيم الإيجابي لـ Lac Operon ؛ الحث عن طريق تنشيط Catabolite

يتم التوسط في آلية التحكم الثانية التي تنظم تعبير lac operon بواسطة CAP (مرتبط بـ cAMP بروتين منشط هاديبوليت أو بروتين مستقبل cAMP). عندما يتوفر الجلوكوز ، تكون المستويات الخلوية لـ cAMP منخفضة في الخلايا ويكون CAP في شكل غير نشط. من ناحية أخرى ، إذا كانت مستويات الجلوكوز منخفضة ، ترتفع مستويات cAMP وترتبط بـ CAP ، مما يؤدي إلى تنشيطها. إذا كانت مستويات اللاكتوز منخفضة أيضًا ، فلن يكون لـ CAP المرتبط بـ cAMP أي تأثير. إذا كان اللاكتوز موجودًا وكانت مستويات الجلوكوز منخفضة ، فإن الأولاكتوز يربط مثبط اللاكتوز مما يؤدي إلى انفصاله عن منطقة المشغل. في ظل هذه الظروف ، يمكن أن يرتبط CAP المرتبط بـ cAMP بالمشغل بدلاً من البروتين المثبط. في هذه الحالة ، بدلاً من منع بوليميراز الحمض النووي الريبي ، فإن CAP المنشط المرتبط بالمعسكر يؤدي إلى نسخ أكثر كفاءة لأوبيرون اللاكتيك. والنتيجة هي تخليق مستويات أعلى من إنزيمات اللاكتوز التي تسهل الاستخدام الخلوي الفعال للاكتوز كبديل للجلوكوز كمصدر للطاقة. الحد الأقصى التنشيط يظهر أدناه أوبرون اللاكتوز في ارتفاع اللاكتوز وانخفاض الجلوكوز.

CAP المرتبط بـ cAMP هو ملف محفز من النسخ. يقوم بذلك عن طريق إجبار الحمض النووي في منطقة عامل المروج على الانحناء. وبما أن ثني اللولب المزدوج يفك روابط H ، يصبح من السهل على بوليميراز RNA العثور على المحفز وربطه على خيط DNA ليتم نسخه… ، وبدء النسخ. تم توضيح الانحناء الناتج عن cAMP-CAP للحمض النووي أدناه.

3. تنظيم Lac Operon من خلال استبعاد المحرض والمشغلين المتعددين

في السنوات الأخيرة ، تم الكشف عن طبقات إضافية من تنظيم lac operon. في حالة واحدة ، قدرة تصاريح لاك ينظم نقل اللاكتوز عبر غشاء الخلية. في آخر ، تم اكتشاف تسلسلات مشغل إضافية للتفاعل مع مثبط متعدد الأبعاد للتحكم في التعبير الجيني lac.

أ) تنظيم استخدام اللاكتوز عن طريق استبعاد المحرض

عندما تكون مستويات الجلوكوز مرتفعة (حتى في وجود اللاكتوز) ، يتم استهلاك الفوسفات في المواد الوسيطة الحالبة للجليكوز الفسفوري ، مما يحافظ على مستويات الفوسفات السيتوبلازمية منخفضة. في ظل هذه الظروف ، يرتبط EIIAGlc غير الفسفوري بـ نفاذية اللاكتوز إنزيم في غشاء الخلية يمنعه من إدخال اللاكتوز إلى الخلية.

دور EIIA المفسفرة وغير المفسفرةجلك في تنظيم أوبرون lac موضحة أدناه.

تمنع مستويات الجلوكوز المرتفعة دخول اللاكتوز إلى الخلايا ، مما يمنع بشكل فعال تكوين الأولاكتوز وإلغاء ضغط أوبرون اللاكتوز. وبالتالي فإن استبعاد المحرض هو طريقة منطقية للخلايا للتعامل مع وفرة من الجلوكوز ، سواء كان اللاكتوز موجودًا أم لا. من ناحية أخرى ، إذا كانت مستويات الجلوكوز منخفضة في وسط النمو ، فإن تركيزات الفوسفات في الخلايا ترتفع بشكل كافٍ لكي يعمل كيناز معين على فسفرة EIIAGlc. يخضع EIIAGlc الفسفوري بعد ذلك لتغيير خيفي وينفصل عن نفاذية اللاكتوز ، مما يجعله نشطًا بحيث يمكن أن يدخل المزيد من اللاكتوز إلى الخلية. بعبارة أخرى ، لا "يُستثنى" المحرض في ظل هذه الظروف!

كيناز الذي يفسفر EIIAجلك هو جزء من فسفوينول بيروفات (PEP) - إنزيم فوسفوتانسفيراز المعتمد تتالي النظام (PTS). عندما تكون مستويات الجلوكوز خارج الخلية منخفضة ، تقوم الخلية بتنشيط نظام PTS في محاولة لجلب أي جلوكوز موجود في الخلية. لكن آخر إنزيم في سلسلة فسفرة المواد السمية الثابتة هو كيناز الذي يعمل على فسفرة EIIAجلك. الفسفرة EIIAجلك ينفصل عن نفاذية اللاكتوز ، ويعيد تنشيطه ، ويجلب اللاكتوز المتاح إلى الخلية من الوسط.

ب) هيكل البروتين الكابح وتسلسلات المشغل الإضافية

إن lac repressor عبارة عن رباعي وحدات فرعية متطابقة (أدناه).

تحتوي كل وحدة فرعية على ملف الحلزون بدوره الحلزون عزر قادر على الارتباط بالحمض النووي. ومع ذلك ، فإن تسلسل الحمض النووي للمشغل في اتجاه مجرى المروج في المشغل يتكون من زوج من يكرر مقلوب متباعدة بطريقة تجعلها تتفاعل فقط مع وحدتين فرعيتين للقمع ، تاركة وظيفة الوحدتين الفرعيتين الأخريين غير معروفة ... أي حتى وقت قريب!

تم تمييز منطقتين أخريين من المشغلين مؤخرًا في lac operon. واحد يسمى ا2، داخل الجين lac z نفسها والآخر ، ودعا ا3، بالقرب من نهاية ، ولكن داخل أنا لاك الجين. بصرف النظر عن موقعهم غير المعتاد داخل الجينات الفعلية ، فإن هؤلاء المشغلين ، الذين يتفاعلون مع وحدتي الكابح المتبقيين ، لم يتم اكتشافهم في البداية لأن الطفرات في منطقة O2 أو O3 بشكل فردي لا تساهم بشكل كبير في تأثير اللاكتوز في إزالة الضغط من أوبرون اللاكتوز. يؤدي تحور كلتا المنطقتين فقط في نفس الوقت إلى انخفاض كبير في ارتباط القامع بالأوبون.

B. آلية السيطرة على التربتوفان أوبرون

إذا كان وافرا التربتوفان (trp) متاحًا ، يمكن تثبيط مسار تخليق التربتوفان بطريقتين. أولاً ، تذكر كيف أن تثبيط التغذية المرتدة بواسطة trp الزائد يمكن أن يثبط بشكل خيفي مسار تخليق trp. تحدث الاستجابة السريعة عندما يكون التربتوفان موجودًا بشكل زائد ، مما يؤدي إلى تثبيط ردود الفعل السريع عن طريق منع أول خمسة إنزيمات في مسار تخليق trp. ال أوبيرون trp يشفر عديد الببتيدات التي تشكل اثنين من هذه الإنزيمات.

إنزيم 1 هو متعدد البروتين ، المصنوع من عديد الببتيدات المشفرة بواسطة trp5 و trp4 الجينات. تتكون المنتجات الجينية trp1 و trp2 إنزيم 3. إذا انخفضت مستويات التربتوفان الخلوية بسبب استهلاك الحمض الأميني بسرعة (على سبيل المثال ، بسبب الطلب على البروتينات أثناء النمو السريع) ، ستستمر خلايا الإشريكية القولونية في تصنيع الحمض الأميني ، كما هو موضح أدناه.

من ناحية أخرى ، إذا تباطأ استهلاك التربتوفان ، يتراكم التربتوفان في السيتوبلازم. سوف يرتبط التربتوفان الزائد بضاغط trp. ثم يرتبط المكثف المرتبط بـ trp بمشغل trp ، مما يمنع بوليميراز الحمض النووي الريبي من نسخ الأوبون. يتم عرض قمع trp operon بواسطة trp أدناه.

في هذا السيناريو ، التربتوفان هو ملف القامع المشترك. تتمثل وظيفة الضاغط المساعد في الارتباط ببروتين مثبط وتغيير شكله بحيث يمكنه الارتباط بالمشغل.


16.2 تنظيم الجينات بدائية النواة

يتم تنظيم DNA بدائيات النوى في كروموسوم دائري ملفوف في المنطقة النووية من سيتوبلازم الخلية. يتم ترميز البروتينات اللازمة لوظيفة معينة ، أو التي تشارك في نفس المسار الكيميائي الحيوي ، معًا في كتل تسمى أوبيرونات. على سبيل المثال ، يتم ترميز جميع الجينات اللازمة لاستخدام اللاكتوز كمصدر للطاقة بجانب بعضها البعض في اللاكتوز (أو لاك) مشغل.

في الخلايا بدائية النواة ، هناك ثلاثة أنواع من الجزيئات المنظمة التي يمكن أن تؤثر على التعبير عن العوامل: الكابتات ، والمنشطات ، والمحفزات. الكابتات عبارة عن بروتينات تمنع نسخ الجين استجابةً لمحفز خارجي ، في حين أن المنشطات عبارة عن بروتينات تزيد من نسخ الجين استجابةً لمحفز خارجي. أخيرًا ، المحرضات عبارة عن جزيئات صغيرة إما تنشط أو تمنع النسخ اعتمادًا على احتياجات الخلية وتوافر الركيزة.


تنظيم الجينات بدائية النواة

يتم تنظيم DNA بدائيات النوى في كروموسوم دائري ، ملفوف بشكل فائق داخل المنطقة النووية من سيتوبلازم الخلية. يتم ترميز البروتينات اللازمة لوظيفة معينة ، أو التي تشارك في نفس المسار الكيميائي الحيوي ، معًا في كتل تسمى أوبرا. على سبيل المثال ، يتم ترميز جميع الجينات اللازمة لاستخدام اللاكتوز كمصدر للطاقة بجانب بعضها البعض في اللاكتوز (أو لاك) أوبرون ، ونسخها إلى مرنا واحد.

في الخلايا بدائية النواة ، هناك ثلاثة أنواع من الجزيئات المنظمة التي يمكن أن تؤثر على التعبير عن العوامل: الكابتات ، والمنشطات ، والمحفزات. الكابتات والمنشطات هي بروتينات يتم إنتاجها في الخلية. ينظم كل من المثبطات والمنشطات التعبير الجيني عن طريق الارتباط بمواقع DNA معينة المجاور للجينات التي يسيطرون عليها. بشكل عام ، ترتبط المنشطات بموقع المروج ، بينما ترتبط المكثفات بمناطق المشغل. القامعات منع نسخ الجين استجابة لمحفز خارجي ، بينما المنشطات زيادة نسخ الجين استجابة لمحفز خارجي. المحرضات هي جزيئات صغيرة يمكن أن تنتجها الخلية أو الموجودة في بيئة الخلية. تقوم المحرضات إما بتنشيط النسخ أو كبته اعتمادًا على احتياجات الخلية وتوافر الركيزة.


لائحة ما بعد النسخ

بمجرد نسخ الجين حقيقي النواة ، يجب معالجته عن طريق إزالة الإنترونات. في الجينات الأكبر مع العديد من exons ، يمكن إنتاج عدة إصدارات مختلفة من تسلسل تشفير البروتين عن طريق التضفير البديل ، واختيار مجموعات مختلفة من exons لتشكيل mRNA. بالإضافة إلى ذلك ، فإن mRNA محمي من التدهور في السيتوبلازم عن طريق إضافة النيوكليوتيدات في طرفي الرنا المرسال 5 & # 8242 و 3 & # 8242. في نهاية 5 & # 8242 يوجد غطاء ميثيل غوانوزين ، والذي يساعد على تحديد الحمض النووي الريبي في الريبوسوم. في الطرف 3 & # 8242 توجد سلسلة من نيوكليوتيدات الأدينين ، ذيل بولي- A ، الذي يساعد على استقرار الرنا المرسال أثناء انتقاله إلى الريبوسوم.

يمكن بعد ذلك تحسين أو كبت ترجمة mRNA بواسطة البروتينات التي ترتبط بالمناطق غير المترجمة 5 & # 8242 و 3 & # 8242 من الرنا المرسال. يمكن تعديل هذه البروتينات نفسها استجابةً لعوامل مختلفة في بيئة الخلية. بالإضافة إلى هذه البروتينات التنظيمية ، قد ترتبط الحمض النووي الريبي التنظيمي بـ mRNA للتحكم في ترجمتها.

بعد الترجمة ، يمكن تعديل البروتين بشكل أكبر. في كثير من الحالات ، تتم إزالة الميثيونين البادئ ، وهو الحمض الأميني المشفر بواسطة كودون البدء AUG. يتم تصنيع بعض البروتينات ، مثل التربسين وأنزيمات الجهاز الهضمي الأخرى ، كبروتين سلائف غير نشط يجب تنشيطه عن طريق إزالة جزء من البروتين. سلائف بروتين الأنسولين هي بروتين أكبر يتم تقطيعه إلى عدة قطع ، ثم يتم ربط اثنتين منها معًا على شكل سلسلتي A و B من الأنسولين النشط. سلاسل ألفا وبيتا لبروتين الهيموغلوبين هي نتاج جينين مختلفين.

بشكل عام ، تحدد منظمات النسخ الجينات التي يتم نسخها في خلية معينة ، بينما تلعب عوامل ما بعد النسخ لتحديد ما إذا كان منتج البروتين المشفر مصنوعًا أم لا.

ال الدرس التالي على إنتاج الهرمونات.


17.1.1 بدائية النواة مقابل التعبير الجيني حقيقي النواة

نظرًا لأن الكائنات بدائية النواة هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى نواة الخلية ، فإن حمضها النووي يطفو بحرية في سيتوبلازم الخلية. عند الحاجة إلى بروتين معين ، يتم نسخ الجين الذي يرمز إليه في mRNA ، والذي يترجم في نفس الوقت إلى بروتين. عندما لا تكون هناك حاجة للبروتين ، يتوقف النسخ. نتيجة لذلك ، فإن الطريقة الأساسية للتحكم في مقدار كل بروتين يتم التعبير عنه في خلية بدائية النواة هي تنظيم النسخ.

على النقيض من ذلك ، تحتوي الخلايا حقيقية النواة على عضيات داخل الخلايا تزيد من تعقيدها. في الخلايا حقيقية النواة ، يتم احتواء الحمض النووي داخل نواة الخلية ، حيث يتم نسخه إلى mRNA. ثم يتم تعديل mRNA المركب حديثًا ونقله من النواة إلى السيتوبلازم ، حيث تقوم الريبوسومات بترجمة mRNA إلى بروتين. يتم فصل عمليتي النسخ والترجمة ماديًا عن طريق نسخ الغشاء النووي الذي يحدث فقط داخل النواة ، ولا تحدث الترجمة إلا في السيتوبلازم. يمكن أن يحدث تنظيم التعبير الجيني في حقيقيات النوى في جميع مراحل العملية (الشكل 17.2).

الشكل 17.2 يحدث النسخ والترجمة بدائيات النواة في وقت واحد في السيتوبلازم ، ويحدث التنظيم على مستوى النسخ. في حقيقيات النوى ، يتم فصل النسخ والترجمة ماديًا ، ويتم تنظيم التعبير الجيني على العديد من المستويات المختلفة.

تم تلخيص بعض الاختلافات في تنظيم التعبير الجيني بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى في الجدول 17.1.

الجدول 17.1 الاختلافات في تنظيم الجينات بدائية النواة وحقيقية النواة.

بدائية النواة الكائنات الحية

الكائنات حقيقية النواة

تم العثور على الحمض النووي في السيتوبلازم

يحدث النسخ والترجمة في وقت واحد تقريبًا

يحدث النسخ في النواة قبل الترجمة ، والذي يحدث في السيتوبلازم.

يتم تنظيم التعبير الجيني في المقام الأول على مستوى النسخ

يتم تنظيم التعبير الجيني على عدة مستويات: الوراثة اللاجينية ، والنسخية ، والمكوكية النووية ، وما بعد النسخ ، والترجمة ، وما بعد الترجمة


وصف الدورة التدريبية

تغطي دورة AP Biology الموضوعات التي توجد عادةً في دورة علم الأحياء بالكلية في السنة الأولى وتعزز فهم الطالب للمفاهيم التي يتم تناولها عادةً في علم الأحياء بالمدرسة الثانوية. يوفر إعدادًا قويًا لامتحان AP Biology.

تشمل موضوعات الدورة الرئيسية ما يلي:

  • الكيمياء الحيوية
  • نقل الطاقة
  • التركيب الخلوي والتخصص
  • الأيض الخلوي
  • الانقسام والانقسام الاختزالي
  • علم الوراثة
  • علم البيئة
  • تطور

يتم التأكيد على التنوع العضوي ، من الكائنات الحية الدقيقة إلى النباتات والحيوانات واستمرارية الحياة من خلال علم الوراثة والتنمية. يقوم مدرسون مؤهلون بإرشاد الطلاب من خلال المحاضرات عبر الإنترنت والقراءات والرسوم المتحركة والتمارين المعملية وغيرها من الموارد. يتم تقييم معرفة الطالب من خلال الواجبات المنزلية والامتحانات. تتضمن هذه الدورة مكونًا معملًا مصممًا لتلبية معايير مجلس الكلية وقد تمت مراجعته واعتماده من قبل مجلس الكلية. لا تحتوي هذه الدورة التدريبية على أي اجتماعات صفية متزامنة ، ولكن يمكن للطلاب جدولة اجتماعات افتراضية فردية مباشرة مع المعلم للإجابة على الأسئلة أو الاستفسارات.

قد تكون مقاطع الفيديو من YouTube أو موفري الويب الآخرين موجودة في هذه الدورة التدريبية. يتم إنشاء توصيات أو ارتباطات الفيديو المتوفرة في نهاية مقاطع الفيديو بواسطة موفر مضيف الفيديو وليست توصيات CTY.


خطوات التعبير الجيني

يمكن العثور على خطوات التعبير الجيني ، كما ذكرنا سابقًا ، بمزيد من التفاصيل في صفحة تخليق البروتين. أي جين يرمز لتسلسل حمض أميني ينتج سلسلة متعددة الببتيد أو بروتين يسمى الجين الهيكلي.

الصورة أدناه تظهر عجلة الكودون. تتكون أكواد Messenger RNA من مجموعة من ثلاثة من القواعد النووية التالية:

تعطي مجموعة كبيرة من التوليفات رموزًا لواحد أو أكثر من الأحماض الأمينية ، وكذلك لإشارات البدء والإيقاف التي يتم تنفيذها أثناء عملية الترجمة. على سبيل المثال ، AAA & # 8211 تبدأ من مركز عجلة الكودون وتتحرك إلى الخارج & # 8211 أكواد للحمض الأميني ليسين (Lys).

الجينات الهيكلية لها مكونات مختلفة:

  • موقع البدء: الجزء الأول من الجين الذي يخبر الرنا المرسال متى وأين تبدأ عملية النسخ.
  • المروج: ليس جزءًا من نسخة mRNA ولكنه جزء يساعد في تكوينه.
  • المعززات: المحفزات التي تسرع معدل النسخ.
  • كاتمات الصوت: مبطئات سرعة النسخ. يتم إنتاج بعض البروتينات في أوقات معينة مثل فترة البلوغ أو أثناء نمو الجنين ، حيث تمنع تسلسل كاتم الصوت إنتاج هذه البروتينات عندما لا تكون مطلوبة.
  • Exons: جزء الجين الذي يرمز لتسلسلات الأحماض الأمينية.
  • الإنترونات: الأجزاء غير المشفرة من الجين التي لا يتم نسخها بواسطة الرنا المرسال ولكن يتم تقسيمها قبل أن يغادر الرنا المرسال النواة. الإنترون هو جزء تنظيمي ووقائي من الجين البنيوي.

التعبير الجيني خاص بالنسخ والترجمة لتسلسل الجينات DNA في حقيقيات النوى وبدائيات النوى. بينما يحدث التعبير الجيني حقيقي النواة داخل وخارج نواة الخلية في مرحلتين متميزتين ، يحدث التعبير الجيني بدائية النواة في وقت واحد تقريبًا في الحمض النووي العائم داخل سيتوبلازم الخلية.

تصف خطوات النسخ الأربع التالية عمليات حقيقية النواة.

  • البدء: ينقسم خيط مزدوج من الحمض النووي بحيث يمكن لإنزيم (RNA polymerase) التعرف على موقع البداية والتعلق بالمحفز.
  • الاستطالة: يتحرك بوليميراز الحمض النووي الريبي على طول الشريط المفتوح للحمض النووي لإنتاج خيط متزايد من ما قبل الرنا المرسال.
  • الإنهاء: ينفصل الخيط النهائي لما قبل الرنا المرسال عن الحمض النووي.
  • المعالجة: يتم تقطيع الإنترونات (عن طريق spliceosomes) وتنضم exons لإنتاج mRNA ناضج يرمز إلى بروتين واحد.

الترجمة هي خطوة المتابعة من النسخ ، وهي تتكون أيضًا من أربع خطوات للتعبير الجيني ذات الأسماء المتشابهة:

  • البدء: يترك خيط الرنا المرسال نواة الخلية ويرتبط بالريبوسوم. يمكن مقارنة الريبوسومات بآلات خط التجميع في مصنع ينتج المنتج النهائي - البروتينات أو سلاسل البولي ببتيد. يرتبط جزيء RNA الناقل الأول بالريبوسوم في شكل كودون بدء. يحمل كل نقل من الحمض النووي الريبي (tRNA) حمضًا أمينيًا واحدًا يناسب كل كودون مرنا. يحمل كودون البداية الحمض الأميني ميثيونين.
  • استطالة: المزيد من جزيئات الحمض الريبي النووي النقال تجلب أحماض أمينية معينة إلى القسم المناسب من الرنا المرسال. يمر هذا الرنا المرسال عبر الريبوسوم قليلاً مثل الشريط عبر آلة كاتبة قديمة. ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها البعض بواسطة إنزيم يسمى peptidyl transferase.
  • الإنهاء: بعد الوصول إلى إشارة توقف تسمى كود الإيقاف ، تنتهي مرحلة الترجمة.
  • معالجة ما بعد الترجمة: يتم استخدام البروتين النهائي أو متعدد الببتيد إما داخل الخلية أو يتم إرساله خارج الخلية للقيام بوظيفته المطلوبة.


س: تقوم بنقل 1 مل من المزرعة السائلة الأصلية بطريقة معقمة إلى 999 مل من الماء المعقم. ما هى.

ج: يمكن التعبير عن عامل التخفيف كنسبة تركيز محلول المخزون إلى الحفرة.

س: في العالم القديم ، كان الجذام يخشى بشدة ، وكان المصابون بهذا المرض غالبًا منبوذين.

ج: الجذام مرض بكتيري يصيب الجلد والجهاز التنفسي والأعصاب. إنه كونتا.

س: التسمم الغذائي ناتج عن ________.

ج: توجد عدة أنواع من البكتيريا والفطريات في البيئة ، مما قد يضر بالبشر. ال.

س: ما رأيك بأهمية الصحة الإنجابية في المجتمع؟

ج: الصحة الإنجابية هي حالة كاملة من الرفاه الجسدي والعقلي والاجتماعي وليست مجرد ر.

س: هل البرمائيات لها تنمية مباشرة؟

ج: تتضمن عملية التطوير نمو كائن متعدد الخلايا وتزيد أيضًا من التعقيد.

س: كم عدد الأنواع الرئيسية لخلايا الغدد المعدية؟ يشرح.

ج: يحتوي الغشاء الداخلي للمعدة على بعض الغدد المعروفة بالغدد المعدية. الغدد المعدية.

س: كيف يمكن للطفرات خارج تسلسل التشفير تعديل التعبير الجيني؟

ج: منطقة الترميز للجين هي المنطقة التي تتم معالجتها للتعبير عنها كبروتين وغير.

س: هل يمكنك الإجابة على هذين السؤالين الفرعيين بالتفصيل

ج: يمكن تعريف الصدمة بأنها الضرر أو الإصابة التي يمكن أن تكون إما في جزء مادي من الجسم أو إصابة.

س: عندما تلتصق بروتينات الخلايا الظهارية في الأمعاء البشرية ببعضها بإحكام لدرجة أن الإنزيم الهضمي.

ج: تقاطعات الخلايا هي بنية متعددة البروتينات تربط الخلايا ببعضها البعض. يساعدون في خلية إلى أخرى.


علم الأحياء لدورات AP

يحدث التحكم في التعبير الجيني في الخلايا حقيقية النواة عند أي مستوى (مستويات)؟
أ. فقط مستوى النسخ
ب. المستويات اللاجينية والنسخية
ج. المستويات اللاجينية والنسخية والترجمة
د. المستويات اللاجينية والنسخية والترجمة وما بعد الترجمة

المشكلة 2

ماذا يوضح الشكلان X و Y في الرسم البياني؟
أ. النسخ والترجمة في خلية حقيقية النواة (الشكل X) وخلية بدائية النواة (الشكل Y).
ب. النسخ والترجمة في خلية بدائية النواة (الشكل X) وخلية حقيقية النواة (الشكل Y).
ج. النسخ في خلية حقيقية النواة (الشكل X) والترجمة في خلية بدائية النواة (الشكل Y).
د. النسخ في خلية بدائية النواة (الشكل X) والترجمة في خلية حقيقية النواة (الشكل Y)

مشكلة 3

إذا كان الجلوكوز غائبًا ولكن يوجد اللاكتوز ، فسيكون أوبرون اللاكتوز:
أ. مفعل
ب. مكبوت
ج. مفعّل جزئيًا
د. متحور

المشكلة 4

ماذا سيحدث إذا احتوى تسلسل عامل تشغيل lac على طفرة تمنع بروتين القامع من ربط المشغل؟
أ. في وجود اللاكتوز ، لن يتم نسخ أوبرون اللاكتوز.
ب. في حالة عدم وجود اللاكتوز ، سيتم نسخ أوبرون اللاكتوز.
ج. لن يؤدي مجمع cAMP-CAP إلى زيادة تخليق الحمض النووي الريبي.
د. إن بوليميراز الحمض النووي الريبي لن يربط المحفز.

المشكلة 5

ماذا سيحدث إذا احتوى تسلسل عامل تشغيل trp على طفرة تمنع بروتين الكابح من الارتباط بالمشغل؟
أ. في غياب التربتوفان ، لن يتم نسخ الجينات trpA-E.
ب. في حالة عدم وجود التربتوفان ، سيتم نسخ الجينات trpE و trpD فقط.
ج. في وجود التربتوفان ، سيتم نسخ الجينات trpA-E.
د. في وجود التربتوفان ، لن يتم نسخ جين trpE.

المشكلة 6

ما هي التعديلات الجينية؟
أ. إضافة تغييرات عكسية لبروتينات هيستون والحمض النووي
ب. إزالة النيوكليوسومات من الحمض النووي
ج. إضافة المزيد من النيوكليوسومات إلى الحمض النووي
د. طفرة في تسلسل الحمض النووي

المشكلة 7

أي من العبارات التالية حول التنظيم اللاجيني خاطئة؟
أ. تصبح شحنة بروتين هيستون أكثر إيجابية عند إضافة مجموعات الأسيتيل.
ب. يتم تعديل جزيئات الحمض النووي داخل جزر CpG.
ج. تؤدي مثيلة الحمض النووي والهيستونات إلى تجميع النيوكليوسومات معًا بإحكام.
د. ينتج عن أستلة هيستون التعبئة السائبة للنيوكليوسومات.

المشكلة 8

أي مما يلي ينطبق على التغيرات اللاجينية؟
أ. هم فقط يسمحون بالتعبير الجيني.
ب. أنها تسمح بحركة الهيستونات.
ج. يغيرون تسلسل الحمض النووي.
د. هم دائما قابلة للتوريث.

المشكلة 9

ربط ما هو مطلوب لبدء النسخ؟
أ. بروتين
ب. بوليميريز الحمض النووي
ج. بوليميراز الحمض النووي الريبي
د. عامل النسخ

المشكلة 10

ماذا ستكون نتيجة الطفرة التي حالت دون إنتاج بروتينات ملزمة للحمض النووي؟

أ. تقليل النسخ لأن عوامل النسخ لن ترتبط بمواقع ربط النسخ
ب. نقص النسخ لأن المحسّنات لن تكون قادرة على الارتباط بعوامل النسخ
ج. زيادة النسخ لأن المكثفات لن تكون قادرة على الارتباط بمناطق المروج
د. زيادة النسخ لأن بوليميراز الحمض النووي الريبي سيكون قادرًا على زيادة الارتباط بمناطق المحفز

المشكلة 11

ماذا سينتج عن ارتباط عامل النسخ بمنطقة مُحسِّن؟
أ. نقص نسخ الجين المجاور
ب. زيادة نسخ الجين البعيد
ج. تغيير ترجمة الجين المجاور
د. الشروع في توظيف بوليميراز الحمض النووي الريبي

المشكلة 12

أي مما يلي له دور في التحكم في ما بعد النسخ النصي؟
أ. السيطرة على الربط RNA
ب. التواجد في كل مكان
ج. انشقاق بروتين
د. الفسفرة

المشكلة 13

يعتقد أن الجين أ مرتبط بعمى الألوان. يتم عزل البروتين المقابل للجين أ. يُظهر تحليل البروتين المستعاد وجود بروتينين مختلفين يختلفان في الوزن الجزيئي الذي يتوافق مع الجين أ. ما هو أحد أسباب وجود بروتينين يقابلان الجين؟
أ. يحتوي أحد البروتينات على غطاء 5 بوصات وذيل بولي-أ في الرنا المرسال الخاص به ، والبروتين الآخر لم يكن كذلك.
ب. يحتوي أحد البروتينات على 5 UTR و 3 UTR في RNA ، والبروتين الآخر لم يكن كذلك.
ج. تم تقطيع الجين بشكل بديل.
د. أنتج الجين جزيئات mRNA باستقرار مختلف.

المشكلة 14

سيؤدي ارتباط بروتين ربط RNA إلى تغيير استقرار جزيء RNA بأي طريقة؟
أ. يزيد
ب. ينقص
ج. لا زيادة ولا نقصان
د. إما زيادة أو نقصان

المشكلة 15

الطفرة في 5’UTR التي تمنع أي بروتينات من الارتباط بالمنطقة سوف:
أ. زيادة أو نقصان استقرار جزيء الحمض النووي الريبي
ب. منع ترجمة جزيء الحمض النووي الريبي
ج. منع تضفير جزيء الحمض النووي الريبي
د. زيادة أو إنقاص طول ذيل بولي- أ

المشكلة 16

يمكن أن تؤثر التعديلات اللاحقة للترجمة على البروتينات في أي مما يلي؟
أ. ربط مرنا
ب. 5’capping
ج. 3’polyadenylation
د. تعديلات كيميائية

المشكلة 17

تم العثور على طفرة في eIF-2 تضعف بدء الترجمة. يمكن أن تؤثر الطفرة على جميع الوظائف التالية لـ eIF-2 باستثناء واحدة. أي واحد لن يتأثر؟
أ. تمنع الطفرة eIF-2 من الارتباط بـ RNA.
ب. تمنع الطفرة eIF-2 من أن تكون فسفرة.
ج. تمنع الطفرة eIF-2 من الارتباط بـ GTP.
د. تمنع الطفرة eIF-2 من الارتباط بالوحدة الفرعية الريبوسومية 40S

المشكلة 18

ماذا تفعل إضافة مجموعة اليوبيكويتين إلى البروتين؟
أ. يزيد من ثبات البروتين
ب. يقلل ترجمة البروتين
ج. يزيد من ترجمة البروتين
د. يصادف البروتين للتحلل

المشكلة 19

ماذا تسمى الجينات المسببة للسرطان؟
أ. جينات التحول
ب. الجينات الزائدة للورم
ج. المسرطنة
د. جينات البروتون

المشكلة 20

يتم استخدام العلاجات المستهدفة في المرضى الذين يعانون من نمط معين للتعبير الجيني. العلاج الموجه الذي يمنع تنشيط مستقبلات هرمون الاستروجين في سرطان الثدي سيكون مفيدًا لأي نوع من المرضى؟
أ. المرضى الذين يعبرون عن مستقبلات EGFR في الخلايا الطبيعية
ب. المرضى الذين يعانون من طفرة تثبط مستقبلات هرمون الاستروجين
ج. المرضى الذين يعانون من الإفراط في التعبير عن ألفا ER في خلايا الورم لديهم
د. المرضى الذين يعانون من الإفراط في التعبير عن VEGF ، مما يساعد في تكوين الأوعية الدموية

المشكلة 21

في علاج السرطان الجديد ، يتم تعديل فيروس البرد وراثيًا بحيث يرتبط بالخلايا ويدخلها ويتكاثر فيها ، مما يؤدي إلى انفجارها. لا يمكن لفيروس البرد المعدل أن يتكاثر عند وجود بروتين من نوع wildtype p53 في الخلية. كيف يعالج هذا العلاج السرطان دون الإضرار بالخلايا السليمة؟
أ. الفيروس المعدل يصيب الخلايا السرطانية ويدخلها فقط.
ب. يتكاثر الفيروس المعدل في الخلايا الطبيعية والسرطانية.
ج. الفيروس المعدل يصيب الخلايا الطبيعية فقط ويدخلها.
د. يتكاثر الفيروس المعدل فقط في الخلايا السرطانية.

المشكلة 22

ما هو الدواء المصمم لإعادة تشغيل الجينات الصامتة في الخلايا السرطانية؟
أ. منع مثيلة الحمض النووي ونزع الهستونات
ب. منع مثيلة الحمض النووي وأستلة الهيستونات
ج. منع نزع الأسيتيل من الحمض النووي وميثلة الهيستونات
د. منع أستلة الحمض النووي وإزالة ميثيل الهيستونات

المشكلة 23

ما هي منظمات الدورة الخلوية الإيجابية التي يمكن أن تسبب السرطان عندما تسمى الطفرة؟
أ. جينات التحول
ب. الجينات الزائدة للورم
ج. المسرطنة
د. الجينات المحورة

المشكلة 24

ما هو أفضل ما يميز الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة؟
أ. تمتلك بدائيات النوى نواة بينما لا تمتلك حقيقيات النوى نواة ، لكن حقيقيات النوى تظهر أكبر
التقسيم الذي يسمح بتنظيم أكبر للتعبير الجيني.
ب. تحتوي الخلايا حقيقية النواة على نواة بينما لا تحتوي بدائيات النوى على نواة ، وتظهر حقيقيات النوى أكبر
التقسيم الذي يسمح بتنظيم أكبر للتعبير الجيني.
ج. تكون الخلايا بدائية النواة أقل تعقيدًا وتؤدي تعبيرًا جينيًا شديد التنظيم
حقيقيات النوى تؤدي تعبيرًا جينيًا أقل تنظيماً.
د. الخلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وتؤدي تعبيرًا جينيًا أقل تنظيماً
تؤدي الخلايا بدائية النواة تعبيرًا جينيًا عالي التنظيم.

المشكلة 25

ما العبارة الصحيحة فيما يتعلق بالتمييز بين التعبير الجيني بدائية النواة وحقيقية النواة؟
أ. تنظم بدائيات النوى التعبير الجيني على مستوى النسخ بينما تنظم حقيقيات النوى عند
مستويات متعددة بما في ذلك الوراثة اللاجينية والنسخية والترجمة.
ب. تنظم بدائيات النوى التعبير الجيني على مستوى الترجمة بينما تنظم حقيقيات النوى على مستوى النسخ لمعالجة مستويات البروتين.
ج. تنظم بدائيات النوى التعبير الجيني بمساعدة المثبطات والمنشطات بينما تنظم حقيقيات النوى التعبير عن طريق تحطيم نسخ الرنا المرسال ، وبالتالي التحكم في البروتين
المستويات.
د. تتحكم بدائيات النوى في مستويات البروتين باستخدام تعديلات جينية بينما تتحكم حقيقيات النوى في مستويات البروتين من خلال تنظيم معدل النسخ والترجمة.

المشكلة 26

تشترك جميع خلايا الكائن الحي في الجينوم. ومع ذلك ، أثناء التطور ، تتطور بعض الخلايا إلى
خلايا الجلد بينما يتطور البعض الآخر إلى خلايا عضلية. كيف يمكن أن ينتج عن نفس التعليمات الجينية نوعين مختلفين من الخلايا في نفس الكائن الحي؟ اشرح إجابتك بدقة.

المشكلة 27

أي من العبارات التالية يصف النسخ بدائية النواة لأوبرون lac؟
أ. عند وجود اللاكتوز والجلوكوز في الوسط ، يكون نسخ أوبرون اللاكتوز
الناجم عن.
ب. عند وجود اللاكتوز وغياب الجلوكوز ، يتم قمع أوبرون اللاكتوز.
ج. يعمل اللاكتوز كمحفز لأوبيرون اللاكتوز عند غياب الجلوكوز.
د. Lactose acts as an inducer of the lac operon when glucose is present.

المشكلة 28

The lac operon consists of regulatory regions such as the promoter as well as the structural genes lacZ, lacY, and lacA, which code for proteins involved in lactose metabolism. What would be the outcome of a mutation in one of the structural genes of the lac operon?
أ. Mutation in structural genes will stop transcription.
ب. Mutated lacY will produce an abnormal $eta$ galactosidase protein.
ج. Mutated lacA will produce a protein that will transfer an acetyl group to $eta$ galactosidase.
د. Transcription will continue but lactose will not be metabolized properly.

المشكلة 29

In some diseases, alteration to epigenetic modifications turns off genes that are normally expressed.
Hypothetically, how could you reverse this process to turn these genes back on?

مشكلة 30

Flowering Locus C (FLC) is a gene that is responsible for flowering in certain plants. FLC is expressed in new seedlings, which prevents flowering. Upon exposure to cold temperatures, FLC expression decreases and the plant flowers. FLC is regulated through epigenetic modifications. What type of epigenetic modifications are present in new seedlings and after cold exposure?
أ. In new seedlings, histone acetylations are present upon cold exposure, methylation occurs.
ب. In new seedlings, histone deacetylations are present upon cold exposure, methylation occurs.
ج. In new seedlings, histone methylations are present upon cold exposure, acetylation occurs.
د. In new seedlings, histone methylations are present upon cold exposure, deacetylation occurs

المشكلة 31

A mutation within the promoter region can alter gene transcription. صف كيف يمكن أن يحدث هذا.
أ. Mutated promoters decrease the rate of transcription by altering the binding site for the transcription factor.
ب. Mutated promoters increase the rate of transcription by altering the binding site for the transcription factor.
ج. Mutated promoters alter the binding site for transcription factors to increase or decrease the
rate of transcription.
د. Mutated promoters alter the binding site for transcription factors and thereby cease transcription of the adjacent gene.

مشكلة 32

ماذا يمكن أن يحدث إذا كانت الخلية تحتوي على الكثير من عامل النسخ المنشط؟
أ. The transcription rate would increase, altering cell function.
ب. The transcription rate would decrease, inhibiting cell functions.
ج. The transcription rate decreases due to clogging of the transcription factors.
د. The transcription rate increases due to clogging of the transcription factors.

مشكلة 33

3. The $wnt$ transcription pathway is responsible for key changes during animal development. Based on the transcription pathway shown below. In this diagram, arrows indicate the transformation of one substance into another. Square lines, or the lines with no arrowheads, indicate inhibition of the product below the line. Based on this, how would increased $wnt$ gene expression affect the expression of Bar-1?
FIGURE 16.16

مشكلة 34

وصف كيف يمكن لـ RBPs أن تمنع miRNAs من تحطيم جزيء RNA.
أ. RBPs can bind first to the RNA, thus preventing the binding of miRNA, which degrades RNA.
ب. RBPs bind the miRNA, thereby protecting the mRNA from degradation.
ج. RBPs methylate miRNA to inhibit its function and thus stop mRNA degradation.
د. RBPs direct miRNA degradation with the help of a DICER protein complex.

المشكلة 35

كيف يمكن للمنبهات الخارجية تغيير التحكم بعد النسخ في التعبير الجيني؟
أ. UV rays can alter methylation and acetylation of proteins.
ب. RNA binding proteins are modified through phosphorylation.
ج. External stimuli can cause deacetylation and demethylation of the transcript.
د. UV rays can cause dimerization of the RNA binding proteins.

المشكلة 36

Protein modifications can alter gene expression in many ways. Describe how phosphorylation of proteins can alter gene expression.
أ. Phosphorylation of proteins can alter translation, RNA shuttling, RNA stability or post transcriptional modification.
ب. Phosphorylation of proteins can alter DNA replication, cell division, pathogen recognition
and RNA stability.
ج. Phosphorylated proteins affect only translation and can cause cancer by altering the p53
وظيفة.
د. Phosphorylated proteins affect only RNA shuttling, RNA stability, and post-translational
modifications.

المشكلة 37

Changes in epigenetic modifications alter the accessibility and transcription of DNA. صف كيف
environmental stimuli, such as ultraviolet light exposure, could modify gene expression.
أ. UV rays could cause methylation and deacetylation of the genes that could alter the accessibility and transcription of DNA.
ب. The UV rays could cause phosphorylation and acetylation of the DNA and histones which could alter the transcriptional capabilities of the DNA.
ج. UV rays could cause methylation and phosphorylation of the DNA bases which could become dimerized rendering no accessibility of DNA.
د. The UV rays can cause methylation and acetylation of histones making the DNA more tightly packed and leading to inaccessibility.

مشكلة 38

New drugs are being developed that decrease DNA methylation and prevent the removal of acetyl groups from histone proteins. Explain how these drugs could affect gene expression to help kill tumor cells.
أ. These drugs maintain the demethylated and the acetylated forms of the DNA to keep transcription of necessary genes “on”.
ب. The demethylated and the acetylated forms of the DNA are reversed when the silenced gene is expressed.
ج. The drug methylates and acetylates the silenced genes to turn them back “on”.
د. Drugs maintain DNA methylation and acetylation to silence unimportant genes in cancer cells.

مشكلة 39

How can understanding the gene expression pattern in a cancer cell tell you something about that specific form of cancer?
أ. Understanding gene expression patterns in cancer cells will identify the faulty genes, which is helpful in providing the relevant drug treatment.
ب. Understanding gene expression will help diagnose tumor cells for antigen therapy.
ج. Gene profiling would identify the target genes of the cancer-causing pathogens.
د. Breast cancer patients who do not express EGFR can respond to anti-EGFR therapy.

المشكلة 40

Explain what personalized medicine is and how it can be used to treat cancer.
أ. Personalized medicines would vary based on the type of mutations and the gene’s expression pattern.
ب. The medicines are given based on the type of tumor found in the body of an individual.
ج. The personalized medicines are provided based only on the symptoms of the patient.
د. The medicines tend to vary depending on the severity and the stage of the cancer.

المشكلة 41

Which of the following is found in both prokaryotes and eukaryotes?
أ. 3’ poly-A tails
ب. 5’ caps
ج. promoters
د. الإنترونات

مشكلة 42

The enzyme ployadenylate polymerase catalyzes the addition of adenosine monophosphate to the 3’ ends of mRNAs to form a poly-A tail. If the enzyme were blocked so that it could not function, the result would be:
أ. increased mRNA stability in eukaryotes, and decreased mRNA stability in prokaryotes
ب. decreased mRNA stability in eukaryotes, and no effect in prokaryotes
ج. no effect in eukaryotes, and increased mRNA stability in prokaryotes
د. no effect in eukaryotes, and decreased mRNA stability in prokaryotes

مشكلة 43

Describe two ways in which gene regulation differs and two ways in which it is similar in prokaryotes and eukaryotes.
أ. Prokaryotes show co-transcriptional translation whereas eukaryotes perform transcription prior
to translation in both cell types, regulation occurs through the binding of transcription factors, activators, and repressors.
ب. Prokaryotes perform transcription prior to translation whereas eukaryotes show cotranscriptional translation (the processes occur in the same organelle).
ج. Prokaryotes show co-transcriptional translation that is regulated prior to translation whereas eukaryotes perform transcription prior to translation that is regulated only at the level of transcription. In both domains, transcription factors, activators, and repressors provide regulation.
د. Prokaryotes show co-transcriptional translation that occurs in the nucleus whereas eukaryotes
show transcription prior to translation. In both cell types, regulation occurs using transcription factors, activators, and repressors.

Problem 44

Lactose digestion in $E$ . coli begins with its hydrolysis by the enzyme $eta$ -galactosidase. The gene encoding $eta$ -galactosidase, lacZ, is part of a coordinately regulated operon containing other genes required for lactose utilization. Which of the following figures correctly depicts the interactions at the $lac$ operon when lactose is not being utilized?

Problem 45

What would be the result of a mutation in the repressor protein that prevented it from binding lactose?
أ. سوف يرتبط المكبِط باللاكتوز عند إزالته من المشغل.
ب. يقوم القامع بربط المشغل بوجود اللاكتوز.
ج. لن يقوم القامع بإلزام المشغل بوجود اللاكتوز.
د. لن يقوم القامع بإلزام المشغل في حالة عدم وجود اللاكتوز.

Problem 46

What type of modification might be observed in the GR gene in all newborn rats?
أ. سيكون للحمض النووي العديد من جزيئات الميثيل.
ب. سيكون للحمض النووي العديد من جزيئات الأسيتيل.
ج. سيكون للحمض النووي عدد قليل من مجموعات الميثيل.
د. سيكون للهستونات العديد من مجموعات الأسيتيل.

Problem 47

What type of modification will be observed in the GR gene in the highly nurtured rats?
أ. سيكون للحمض النووي العديد من جزيئات الميثيل.
ب. سيكون للحمض النووي العديد من جزيئات الأسيتيل.
ج. سيكون للحمض النووي عدد قليل من مجموعات الميثيل.
د. سيكون للهستونات عدد قليل من مجموعات الأسيتيل.

Problem 48

يتم اختبار مستوى نسخ الجين عن طريق إنشاء عمليات حذف في الجين كما هو موضح في الرسم التوضيحي. These modified genes are tested for their level of transcription: $(++)$ normal transcription levels $(+)$ low transcription levels $(+++)$ high transcription levels. ما هو الحذف في مُحسِّن يشارك في تنظيم الجين؟
أ. deletion 1
ب. deletion 2
ج. deletion 3
د. deletion 4

Problem 49

ما هو الحذف في القامع المتورط في تنظيم الجين؟
أ. deletion 1
ب. deletion 2
ج. deletion 3
د. deletion 4

Problem 50

يوضح الرسم البياني المقدم مناطق مختلفة (1-5) من جزيء pre-mRNA وجزيء mRNA ناضج والبروتين المقابل لـ mRNA. طفرة في أي منطقة من المرجح أن تكون ضارة بالخلية؟
أ. 1
ب. 2
ج. 3
د. 5

Problem 51

ما الذي تتوافق مع المنطقتين 1 و 5؟
أ. exons
ب. الإنترونات
ج. promoters
د. untranslated regions

Problem 52

ما هي المناطق من 1 إلى 5 في الرسم التخطيطي؟
أ. 1 و 3 و 5 هي إكسونات 2 و 4 هي إنترونات.
ب. 2 و 4 عبارة عن exons 1،3 ، و 5 هي introns.
ج. 1 و 5 عبارة عن exons 2 و 3 و 4 هي introns.
د. 2 و 3 و 4 هي إكسونات 1 و 5 هي إنترونات.

Problem 53

A mutation results in the formation of the mutated maturemRNA as indicated in the diagram. صف نوع الطفرة التي حدثت والنتيجة المحتملة للطفرة.
أ. أنتجت الطفرة في مواقع GU-AG للإنترونات بروتينًا غير وظيفي.
ب. أدت طفرة التحويل في الإنترونات إلى تضفير بديل ، مما ينتج بروتينًا وظيفيًا.
ج. أدت طفرة تحويل في موقع GU-AG إلى تحور هذا الرنا المرسال ، مما أدى إلى إنتاج بروتين غير وظيفي.
د. الطفرات الانتقالية في الإنترونات يمكن أن تنتج بروتينًا وظيفيًا.

Problem 54

يوضح الرسم البياني دور p53 في الاستجابة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية. ماذا ستكون نتيجة طفرة في الجين p53 تؤدي إلى تعطيلها؟
أ. سوف يتقشر الجلد استجابة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.
ب. يحدث موت الخلايا المبرمج استجابةً للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.
ج. لن يحدث أي ضرر للحمض النووي استجابةً للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.
د. لن يحدث تقشر للجلد استجابة للتعرض للأشعة فوق البنفسجية.

Problem 55

Which of the following will not occur in response to UV exposure if a p53 mutation inactivates the p53
protein?
1. Damage to DNA
2. p53 activation
3. p21 activation
4. Apoptosis
أ. 1, 2, and 3
ب. 3 and 4
ج. 3
د. 2, 3, and 4

Problem 56

ماذا يحدث عند وجود التربتوفان؟
أ. يرتبط القامع بالمشغل ، ويتم حظر تخليق الحمض النووي الريبي.
ب. يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بالمشغل ، ويتم حظر تخليق الحمض النووي الريبي.
ج. يرتبط التربتوفان بالقمع ، ويستمر تصنيع الحمض النووي الريبي.
د. يرتبط التربتوفان ببوليميراز الحمض النووي الريبي ، ويستمر تصنيع الحمض النووي الريبي.

Problem 57

ماذا يحدث في حالة عدم وجود التربتوفان؟
أ. إن بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) يرتبط بالمانع
ب. القامع يرتبط بالمروج
ج. القامع ينفصل عن المشغل
د. ينفصل بوليميراز الحمض النووي الريبي عن المروج

Problem 58

Anabaena is a simple multicellular photosynthetic cyanobacterium. In the absence of fixed nitrogen, certain newly developing cells along a filament express genes that code for nitrogen-fixing enzymes and become nonphotosynthetic heterocysts. التخصص مفيد لأن بعض إنزيمات تثبيت النيتروجين تعمل بشكل أفضل في غياب الأكسجين. Heterocysts do not carry out photosynthesis but instead provides adjacent cells with fixed nitrogen and receives fixed carbon and
reduced energy carriers in return. كما هو موضح في الرسم البياني أعلاه ، عندما يكون هناك انخفاض في النيتروجين الثابت في البيئة ، فإن الزيادة في تركيز أيونات الكالسيوم الحرة و 2-أوكسيجلوتارات تحفز التعبير عن الجينات التي تنتج عاملي نسخ (NtcA و HetR) التي تعزز التعبير عن الجينات المسؤولة عن تطور الكيسات غير المتجانسة. HetR also causes production of a
signal, PatS, that prevents adjacent cells from developing as heterocysts. بناءً على فهمك للطرق التي يتوسط بها نقل الإشارة وظيفة الخلية ، أي من التنبؤات التالية أكثر توافقًا مع المعلومات الواردة أعلاه؟
أ. In an environment with low fixed nitrogen, treating the Anabaena cells with a calciumbinding compound should prevent heterocyst differentiation.
ب. A strain that overexpresses the patS gene should develop many more heterocysts in a low nitrogen environment.
ج. In an environment with abundant fixed nitrogen, free calcium levels should be high in all cells,
preventing heterocysts from developing.
د. In environments with abundant fixed nitrogen, loss of the hetR gene should induce heterocyst
تطوير.

Problem 59

Which of the following statements about Anabaena is false?
أ. Decreasing the concentration of free calcium ions will prevent heterocyst development.
ب. In the presence of fixed nitrogen, NtcA will not be expressed.
ج. Low fixed nitrogen levels result in increased PatS levels.
د. A mutation in NtcA that makes it nonfunctional will also allow adjacent cells to develop as heterocysts.

Problem 60

The operon model describes expression in prokaryotes. Describe this model and the essential difference in the way in which expression is regulated in eukaryotes.


What is Regulation of Gene Expression?

It is the process which enables cells to control when and how to regulate gene expression. However, this regulation is quite complicated, and any sort of malfunctioning can prove to be detrimental for cells leading to the occurrence of several diseases, including cancer.

Typically, the regulation of gene expression helps to conserve space and energy. Also, through it, living organisms adapt to the changes in their surroundings.

Furthermore, it is normal for each cell to have different active genes which are responsible for facilitating distinct functions. For example, liver cells are responsible for removing toxins from the bloodstream, while the neurons are responsible for transmitting signals.


شاهد الفيديو: ضبط التعبير الجيني في حقيقيات النواة (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Gabrielo

    يوافق على

  2. Renton

    هذا شيء مضحك

  3. Achelous

    هذا ما كنت أنتظره! شكراً جزيلاً!

  4. Jaran

    أعتقد أنهم مخطئون. أقترح مناقشته. اكتب لي في PM.

  5. Manfrid

    عبارة ممتازة وفي الوقت المناسب

  6. Nuru

    شيء رائع ، مفيد

  7. Dusar

    هذه هي العبارة المضحكة



اكتب رسالة