1

المرجع الالكتروني للمعلوماتية

النبات

مواضيع عامة في علم النبات

الجذور - السيقان - الأوراق

النباتات الوعائية واللاوعائية

البذور (مغطاة البذور - عاريات البذور)

الطحالب

النباتات الطبية

الحيوان

مواضيع عامة في علم الحيوان

علم التشريح

التنوع الإحيائي

البايلوجيا الخلوية

الأحياء المجهرية

البكتيريا

الفطريات

الطفيليات

الفايروسات

علم الأمراض

الاورام

الامراض الوراثية

الامراض المناعية

الامراض المدارية

اضطرابات الدورة الدموية

مواضيع عامة في علم الامراض

الحشرات

التقانة الإحيائية

مواضيع عامة في التقانة الإحيائية

التقنية الحيوية المكروبية

التقنية الحيوية والميكروبات

الفعاليات الحيوية

وراثة الاحياء المجهرية

تصنيف الاحياء المجهرية

الاحياء المجهرية في الطبيعة

أيض الاجهاد

التقنية الحيوية والبيئة

التقنية الحيوية والطب

التقنية الحيوية والزراعة

التقنية الحيوية والصناعة

التقنية الحيوية والطاقة

البحار والطحالب الصغيرة

عزل البروتين

هندسة الجينات

التقنية الحياتية النانوية

مفاهيم التقنية الحيوية النانوية

التراكيب النانوية والمجاهر المستخدمة في رؤيتها

تصنيع وتخليق المواد النانوية

تطبيقات التقنية النانوية والحيوية النانوية

الرقائق والمتحسسات الحيوية

المصفوفات المجهرية وحاسوب الدنا

اللقاحات

البيئة والتلوث

علم الأجنة

اعضاء التكاثر وتشكل الاعراس

الاخصاب

التشطر

العصيبة وتشكل الجسيدات

تشكل اللواحق الجنينية

تكون المعيدة وظهور الطبقات الجنينية

مقدمة لعلم الاجنة

الأحياء الجزيئي

مواضيع عامة في الاحياء الجزيئي

علم وظائف الأعضاء

الغدد

مواضيع عامة في الغدد

الغدد الصم و هرموناتها

الجسم تحت السريري

الغدة النخامية

الغدة الكظرية

الغدة التناسلية

الغدة الدرقية والجار الدرقية

الغدة البنكرياسية

الغدة الصنوبرية

مواضيع عامة في علم وظائف الاعضاء

الخلية الحيوانية

الجهاز العصبي

أعضاء الحس

الجهاز العضلي

السوائل الجسمية

الجهاز الدوري والليمف

الجهاز التنفسي

الجهاز الهضمي

الجهاز البولي

المضادات الحيوية

مواضيع عامة في المضادات الحيوية

مضادات البكتيريا

مضادات الفطريات

مضادات الطفيليات

مضادات الفايروسات

علم الخلية

الوراثة

الأحياء العامة

المناعة

التحليلات المرضية

الكيمياء الحيوية

مواضيع متنوعة أخرى

الانزيمات

علم الاحياء : الكيمياء الحيوية :

Regulation of Prokaryotic Gene Expression: Lactose operon

المؤلف:  Denise R. Ferrier

المصدر:  Lippincott Illustrated Reviews: Biochemistry

الجزء والصفحة: 

29-12-2021

1696

Regulation of Prokaryotic Gene Expression: Lactose operon


The lac operon contains the genes that code for three proteins involved in the catabolism of the disaccharide lactose: the lacZ gene codes for β-galactosidase, which hydrolyzes lactose to galactose and glucose; the lacY gene codes for a permease, which facilitates the movement of lactose into the cell; and the lacA gene codes for thiogalactoside transacetylase, which acetylates lactose. [Note: The physiologic function of this acetylation is unknown.] All of these proteins are maximally produced only when lactose is available to the cell and glucose is not. [Note: Bacteria use glucose, if available, as a fuel in preference to any other sugar.] The regulatory portion of the operon is upstream of the three structural genes and consists of the promoter region where RNA pol binds and two additional sites, the operator (O) and the catabolite activator protein (CAP) sites, where regulatory proteins bind. The lacZ, lacY, and lacA genes are maximally expressed only when the O site is empty and the CAP site is bound by a complex of cyclic adenosine monophosphate ([cAMP] see p. 94) and the CAP, sometimes called the cAMP regulatory protein (CRP). A regulatory gene, the lacI gene, codes for the repressor protein (a trans-acting factor) that binds to the O site with high affinity. [Note: The lacI gene has its own promoter and is not part of the lac operon.]
1. When only glucose is available: In this case, the lac operon is repressed (turned off). Repression is mediated by the repressor protein binding via a helix-turn-helix motif (Fig. 2) to the O site, which is downstream of the promoter (see Fig. 33.4A). Binding of the repressor interferes with the binding of RNA pol to the promoter, thereby inhibiting transcription of the structural genes. This is an example of negative regulation.

Figure 1: The lactose operon of Escherichia coli in the presence of A. only glucose, B. only lactose, and C. both sugars. *[Note: Even when the operon has been turned off, the repressor transiently dissociates from the operator at a slow rate, allowing a very low level of expression. The synthesis of a few molecules of permease (and β-galactosidase) allows the organism to respond rapidly should glucose become unavailable.] CAP = catabolite activator protein; cAMP = cyclic adenosine monophosphate; mRNA = messenger RNA.


Figure 2: Helix-turn-helix motif of the lac repressor protein.
2. When only lactose is available: In this case, the lac operon is induced (maximally expressed, or turned on). A small amount of lactose is converted to an isomer, allolactose. This compound is an inducer that binds to the repressor protein, changing its conformation so that it can no longer bind to the O site. In the absence of glucose, adenylyl cyclase is active, and cAMP is made and binds to the CAP. The cAMP–CAP transacting complex binds to the CAP site, causing RNA pol to initiate transcription with high efficiency at the promoter site (see Fig. 1B).
This is an example of positive regulation. The transcript is a single polycistronic mRNA molecule that contains three sets of start and stop codons. Translation of the mRNA produces the three proteins that allow lactose to be used for energy production by the cell. [Note: In contrast to the inducible lacZ, lacY, and lacA genes, whose expression is regulated, the lacI gene is constitutive. Its gene product, the repressor protein, is always made and is active unless the inducer is present.]
3. When both glucose and lactose are available: In this case, the lac operon is uninduced, and transcription is negligible, even if lactose is present at a high concentration. Adenylyl cyclase is inhibited in the presence of glucose (a process known as catabolite repression) so no cAMP–CAP complex forms, and the CAP site remains empty. Therefore, the RNA pol is unable to effectively initiate transcription, even though the repressor is not bound to the O site. Consequently, the three structural genes of the operon are expressed only at a very low (basal) level (see Fig. 1C). [Note: Induction causes a 50-fold enhancement over basal expression.]

EN

تصفح الموقع بالشكل العمودي