درسنامه کامل زیست شناسی (3) فصل 2 جریان اطلاعات در یاخته

کم خونی داسی شکل نوعي بيماري ارثي است.

علت این بيماري نوعي تغيير ژني است كه باعث مي شود پروتئين هموگلوبين حاصل از آن دچار تغيير شود.

این بیماری نتيجة تغيير در پروتئين هموگلوبين، تغيير شكل گويچه قرمز از حالت گرد به داسي شكل است.

تغيير ژني در بيماري كم خوني داسي شكل، بسيار جزئي است.            

در تغيير ژني بيماري كم خوني داسي شكل، تنها يك جفت از صدها جفت نوكلئوتيد دنا در افراد بيمار تغيير يافته است.

اين بيماري به نوعي، رابطة بين ژن و پروتئين را نشان مي دهد.

بعضي ژن ها مانند ژن سازنده هموگلوبين فقط در گويچه هاي قرمز بروز مي كنند.

واحد سازندة مولكول دنا، نوكلئوتيد است.

واحد سازندة پلي پپتيدها، آمينواسيد است.

دستورالعمل ساخت پلي پپتيدها در مولكول دنا قرار دارد، پس بايد بين نوكلئوتيدهاي ژن و آمينواسيدهاي پلي پپتيد، ارتباطي وجود داشته باشد.

دنا چگونه نوع آمينواسيدهاي پلي پپتيد را تعيين مي كند؟

در مولكول دنا، 4 نوع نوكلئوتيد وجود دارد كه فقط در نوع بازهاي آلي تفاوت دارند.

پلي پپتيدها از 20 نوع آمينواسيد تشكيل شده اند.

هر توالي 3 تايي از نوكلئوتيدهاي دنا، بيانگر نوعي آمينواسيد است.

با 4 نوع نوكلئوتيد به كار رفته در دنا، 64 توالي 3 نوكلئوتيدي مختلف ايجاد مي شود.

64 توالي 3 نوكلئوتيدي مختلف مي توانند رمز ساخت پلي پپتيدهايي با 20 نوع آمينواسيد را داشته باشند.

نقش مولكول رنا به عنوان ميانجي

پلي پپتيد ها بر اساس اطلاعات دنا و توسط رناتن ها (ريبوزوم ها) در سيتوپلاسم ساخته مي شوند.

در ياخته هاي داراي هسته( هو هسته اي ها)، چون رناتََن ها درون هسته حضور ندارند، فرايند ساخت پلي پپتيد در هسته انجام نمي شود.

اطلاعات دنا براي ساخت پلي پپتيد ضروري است و دنا هم از هسته خارج نمي شود.

دستورات ساخت پلي پپتيد توسط مولكول رنا به بيرون هسته منتقل مي شود.

انواعي از رنا در ياخته وجود دارند كه در پروتئين سازي نقش دارند.

انواعي از رنا ها از روي مولكول دنا ساخته مي شوند.

به ساخته شدن مولكول رنا از روي بخشي از يك رشته دنا، رونويسي گفته مي شود.

اساس رونويسي، شبيه همانندسازي است.      

در رونويسي نيز با توجه به نوكلئوتيدهاي رشتة دنا، نوكلئوتيدهاي مكمل در زنجيره رنا قرار مي گيرد و به هم متصل مي شوند.

در هر چرخة ياخته اي،فرايند همانندسازي يك بار انجام مي شود.

در هر چرخة ياخته اي، فرايند رونويسي از يك ژن مي تواند بارها انجام شود و چندين رشته رنا ساخته شود.

آنزيم هاي ويژه اي رونويسي را تسهيل مي كنند

در ياخته انواعي از رنا ساخته مي شود.

عمل رونويسي از دنا به كمك آنزيم ها انجام مي شود.

آنزيم هايي كه رونويسي انجام مي دهند را، تحت عنوان كلي رنابسپاراز نام گذاري مي كنند. 

در پيش هسته اي ها، يك نوع رنابسپاراز وظيفة ساخت انواع رنا را بر عهده دارد.

در هو هسته اي ها، انواعي از رنابسپاراز، ساخت رناهاي مختلف را انجام مي دهند.

رناي پيك(mRNA) توسط رنابسپاراز 2 ( RNAپليمرازII ) ساخته مي شود.

رناي ناقل(tRNA) توسط رنابسپاراز 3( RNAپليمرازIII )  ساخته مي شود.

رناي رناتنی (rRNA) توسط رنابسپاراز 1( RNAپليمرازI )  ساخته مي شود.

رونويسي فرايندي پيوسته است.           

براي سادگي موضوع، رونويسي را به سه مرحلة آغاز، طويل شدن و پايان تقسيم مي كنند.

آنزيم رنابسپاراز، عمل رونويسي را از بخشي از يك رشته دنا انجام مي دهد.

1- مرحلة آغاز

در اين مرحله، رنابسپاراز به مولكول دنا متصل مي شود و دو رشتة آن را از هم بازمي كند. ( پيوند هيدروژني را مي شكند)

 توالي راه انداز

توالي هاي نوكلئوتيدي ويژه اي هستند در دنا، كه رنابسپاراز آن ها را شناسايي مي كند.  

توالي راه انداز موجب مي شود تا رونويسي ژن از محل صحيح خود شروع شود.

توالي راه انداز موجب مي شود تا رنابسپاراز اولين نوكلئوتيد مناسب را به طور دقيق پيدا و رونويسي را از آنجا آغاز كند.

در اين مرحله بخش كوچكي از مولكول دنا باز و زنجيره كوتاهي از رنا ساخته مي شود.

نحوة عمل رنابسپاراز

ابتدا آنزيم با توجه به نوع نوكلئوتيد رشته الگوي دنا، نوكلئوتيد مكمل را در برابر آن قرار مي دهد ( ايجاد پيوند هيدروژني)

سپس اين نوكلئوتيد را به نوكلئوتيد قبلي رشته رنا متصل مي كند. ( ايجاد پيوند فسفودي استر)

در رونويسي، نوكلئوتيد يوراسيل دارِ رنا، به عنوان مكمل در برابر نوكلئوتيد آدنين دارِ دنا قرار مي گيرد.

2- مرحله طويل شدن

رنابسپاراز ساخت رنا را ادامه مي دهد كه در نتيجة آن، رنا طويل مي شود و مولكول رنابسپاراز به پيش مي رود.

 دو رشته دنا در جلوي رنابسپاراز، باز و در چندين نوكلئوتيد عقب تر، رنا از دنا جدا مي شود و دو رشتة دنا مجددا به هم مي پيوندند.

 در محل رونويسي و نواحي مجاور آنها حالتي شبيه حباب ايجاد مي شود كه به سوي انتهاي ژن پيش مي رود.

3- مرحله پايان

در دنا توالي هاي ويژه اي وجود دارد كه موجب پايان رونويسي توسط آنزيم رنابسپاراز مي شوند.

در محل توالي پايان رونويسي، آنزيم رنابسپاراز از مولكول دنا و رناي تازه ساخت جدا و دو رشتة دنا به هم متصل مي شوند.

فقط يكي از دو رشتة دنا در هر ژن رونويسي مي شود

ژن بخشي از مولكول دناي دو رشته اي است ولي رونويسي از روي هردو رشته يك ژن انجام نمي شود.

اگر از روي دو رشتة يك ژن رونويسي انجام مي شد، مسلماً رنا و پلي پپتيد ساخته شده از روي دو رشتة مكمل دنا بسيار متفاوت مي شدند.

براي هر ژن خاص، هميشه و فقط يكي از دو رشته رونويسي مي شود.

رشته الگو : به بخشي از رشته دنا كه مكمل رشته رناي رونويسي شده است رشته الگو مي گويند. 

رشته رمزگذار: به رشته مكملِ رشتة الگو در مولكول دنا، رشته رمزگذار گفته مي شود.

توالي نوكلئوتيدي رشتة رمزگذار، شبيه رشتة رنايي است كه از روي رشته الگوي ساخته مي شود.

تفاوت رشتة رنا با رشتة رمزگذار در نوكلئوتيدهاي مورد استفاده است.

به جاي نوكلئوتيد تيمين دار در دنا، نوكلئوتيد يوراسيل دار در رنا قرار دارد.

• همانطور که در شکل مشاهده میشـود، فقـط یکـی از دو رشـته هـر ژن رونویسی میشود.

در ياخته هاي يوكاريوتي، رناي ساخته شده در رونويسي با رنايي كه در سيتوپلاسم وجود دارد تفاوت هايي دارد.

اين تغييرات در بسياري از رناهاي يوكاريوتي انجام مي شود و اين مولكول ها( رنا ها) براي انجام كارهاي خود دستخوش تغييراتي مي شوند.

تغييرات رناي پيك

رناي پيك ممكن است دستخوش تغييراتي در حين رونويسي و يا پس از رونويسي شود.

يكي از تغييراتي كه در يوكاريوت ها و پس از رونويسي متداول است، حذف بخش هايي از مولكول رناي پيك است.

فرايند پيرايش: در بعضي ژن ها، توالي هاي معيني از رناي ساخته شده، جدا و حذف مي شود و ساير بخش هاي رنا به هم متصل مي شوند و يك رناي پيك يكپارچه مي سازند.

فرايند پيرايش، هنگامي آشكار شد كه دانشمندان، يك رناي پيك درون سيتوپلاسم را با رشتة الگوي ژن آن در دنا مجاورت دادند.

ديدند:

1- بخش هايي از دناي الگو با رناي رونويسي شده، دو رشته مكمل را تشكيل مي دهند.

2-  ولي بخش هايي نيز فاقد مكمل باقي مي مانند.

بخش هايي كه فاقد مكمل باقي مي مانند، ( ميانه يا اينترون) به صورت حلقه هايي بيرون از مولكول دو رشته اي قرار مي گيرند.

ميانه (اينترون): به نواحي كه درمولكول دنا وجود دارد ولي رونوشت آن در رناي پيك سيتوپلاسمي حذف شده ميانه(اينترون)مي گويند.

بيانه ( اگزون): به بخش هايي از مولكول دنا، كه رونوشت آنها در رنا حذف نمي شوند بيانه(اگزون)گفته مي شود. 

رناي نابالغ (رناي اوليه): رناي رونويسي شده از رشته الگو، در ابتدا داراي رونوشت هاي ميانة دنا است. به اين رنا، رناي نابالغ گفته مي شود.

رناي بالغ:  با حذف اين رونوشت ها ( ميانه ها)  از رناي اوليه و پيوستن بخش هاي باقي مانده به هم( بيانه ها)، رناي بالغ ساخته مي شود.

شدت و ميزان رونويسي

ميزان رونويسي يك ژن به مقدار نياز ياخته به فراورده هاي آن ژن بستگي دارد.

بعضي ژن ها، مانند ژن هاي سازنده رناي رِناتَني(rRNA) در ياخته هاي تازه تقسيم شده بسيار فعال اند.

در ياخته هاي تازه تقسيم شده بايد تعداد زيادي رناي رِناتَني (rRNA ) ساخته شود  .

ژن هايي كه به مقدار زيادي به فراوردي آن نياز است، هم زمان( پشت سر هم) تعداد زيادي رنابسپاراز از روي همان ژن رونويسي مي كنند.

در زير ميكروسكوپ الكتروني، اندازه رناهاي ساخته شده از يك ژن، متفاوت ديده مي شود.

 دليل تفاوت در اندازة رناهاي در حال ساخت از روي يك ژن: زيرا در هر زمان، رنابسپارازها در مراحل مختلفي از رونويسي از روي اين ژن هستند.

 در تصاوير (تصوير هاي گرفته شده به كمك ميكروسكوپ الكتروني)، رناها از اندازة كوتاه به بلند ديده مي شوند.

رناهاي بلند در حال ساخت از روي يك ژن، در انتهاي مراحل رونويسي هستند. ( رونويسي از روي ژن زود تر شروع شده است.)

رناهاي كوتاه در حال ساخت از روي يك ژن، در ابتداي مراحل رونويسي هستند. ( رونويسي از روي ژن ديرتر شروع شده است.)

پلي پپتيدها از مهم ترين فراورده هاي ژن ها هستند.

پروتئين ها اعمال مختلفي را در بدن انجام مي دهند.  

ژن ها و پروتئين هاي حاصل از آن، صفات را ايجاد مي كنند.

تبديل زبان نوكلئيك اسيدي رنا به پلي پپتيدي

در فرايند رونويسي از روي توالي هاي دنا، رنا ساخته مي شود كه هر دو از نوكلئوتيد تشكيل شده اند.

در ساختار پلي پپتيدها، آمينواسيد وجود دارد.

رمزه( كدون): توالي هاي 3 نوكلئوتيدي رناي پيك؛ كه تعيين مي كند كدام آمينواسيدها بايد در ساختار پلي پپتيد قرار بگيرد.

در ياخته 64 نوع رمزه(كدون) وجود دارد.

رمزه آمينواسيدها درهمة جانداران يكسان اند.

رمزة پايان: رمزه هاي UAG ، UGA ،UAA هيچ نوع آمينواسيدي را رمز نمي كنند كه به آنها مزة پايان مي گويند.

حضور رمزه هاي پايان در رناي پيك موجب پايان يافتن عمل ترجمه مي شود .

رمزة آغاز: توالي AUG است. رمزه اي است كه ترجمه از آن آغاز مي شود. اين رمزه، معرف آمينواسيد متيونين نيز است

عوامل لازم در ترجمه

ترجمه نيازمند عوامل مختلفي است.     

در ترجمه براساس رمزه هاي رناي پيك (كدون هاي mRNA)، پلي پپتيد خاصي ساخته مي شود.

مواد اوليه مصرفي در ترجمه، آمينواسيدها هستند.

رِناتَن ها(ريبوزوم ها) و رناهاي ناقل(tRNA) از ديگر عوامل لازم در ترجمه هستند.

انرژي لازم براي تهيه پلي پپتيد هم از مولكول هاي پر انرژي مانند ATP به دست مي آيد. 

رناي ناقل(tRNA) مانند ساير رناها پس از رونويسي دچار تغييراتي مي شود.    

در ساختار نهايي رناي ناقل، نوكلئوتيدهاي مكمل مي توانند پيوند هيدروژني ايجاد كنند. 

به دليل ايجاد پيوند هاي هيدروژني، رناي تك رشته اي، روي خود تا مي خورد.

رناي ناقل در حالت فعال : تاخوردگي هاي مجددي پيدا مي كند كه ساختار سه بعدي را به وجود مي آورد.

در ساختار سه بعدي:

يك بخش محل اتصال آمينواسيد است. 

بخش ديگر، توالي 3 نوكلئوتيدي به نام پادرمزه (آنتي كدون) است.

هنگام ترجمه، اين توالي( پادرمزه يا آنتي كدون) با توالي رمزة مكمل خود پيوند هيدروژني مناسب برقرار مي كند.

رناهاي ناقل(tRNA) به جز در ناحيه پاد رمزه اي، در همه انواع، توالي هاي مشابهي دارند.

تعداد انواع پاد رمزه ها(آنتي كدون ها) كمتر از رمزه ها(كدون ها) است؛ مثلاً براي رمزه هاي پايان، رناي ناقل وجود ندارد

نحوة عمل رناي ناقل

مينواسيد به رناي ناقل(tRNA)   متصل مي شود.

در ياخته ها، آنزيم هاي ويژه اي وجود دارند كه براساس نوع توالي پادرمزه(آنتي كدون)، آمينواسيد مناسب را به رناي ناقل متصل مي كند.

آنزيم هاي ويژه، با تشخيص رمزهپاد (آنتي كدون) در رناي ناقل(tRNA)  ،آمينواسيد مناسب را يافته و به آن وصل مي كند.

فراينداتصال آمينواسيد به رناي ناقل(tRNA) نيازمند انرژي است.

 نحوۀ پیوستن آمینواسید به رنای ناقل مربوط به خود توسط آنزیم ویژه آن

رِناتَن در ساخت پلي پپتيد نقش دارد.

رِناتَن ها ازدو زير واحد تشكيل شده است.

هر زير واحد نيز از رنا و پروتئين تشكيل شده است.

رناي رِناتَني (rRNA) به وسيله رنابسپاراز 1 ) RNAپليمرازI (ساخته مي شود.

در ياخته، پروتئين هاي رِناتَني(ريبوزومي) ساخته مي شوند.

رناي مربوط به رناتن ها( ريبوزوم ها) و پروتئين هاي رناتني در كنار هم قرار گرفته و زير واحد كوچك و بزرگ رِناتَن(ريبوزوم) را مي سازند.

رِناتَن(ريبوزوم) در ساختار كامل خود، سه جايگاه به نام E وP، Aدارد.

ترجمه فرايندي پيوسته است. براي سادگي در يادگيري آن را به سه مرحلة آغاز، طويل شدن و پايان تقسيم مي كنند

-1  مرحله آغاز

بخش هايي از رناي پيك(mRNA) ،زير واحد كوچك رِناتَن(ريبوزوم) را به سوي رمزة آغاز، هدايت مي كند.

 رناي ناقلي(tRNA) كه مكمل توالي رمزه آغاز (كدون آغاز) است به رمزة آغاز (كدون آغاز) متصل مي شود. (پيوند هيدروژني(

با افزوده شدن زير واحد بزرگ رِناتَن(ريبوزوم) به اين مجموعه ( زير واحد كوچك و رناي پيك((mRNA)  ، ساختار رِناتَن(ريبوزوم) كامل مي شود .

جايگاه P در رِناتَن، محل قرارگيري رناي ناقل(tRNA) داراي آمينواسيد است.

جايگاه P در ابتدا توسط رناي ناقل (tRNA) متيونين اشغال مي شود .

جايگاه A محل قرارگيري رناي ناقل(tRNA) بعدي و آمينواسيد متصل به آن خواهد بود.

پيوند پپتيدي در جايگاه A برقرار مي شود.

جايگاه E محل خروج رناي ناقل بدون آمينواسيد است.

در مرحله آغاز فقط جايگاهP پر مي شود و جايگاه A و جايگاه E خالي مي ماند.

2 - مرحلة طويل شدن

در اين مرحله ممكن است رناهاي ناقل(tRNA) مختلفي وارد جايگاه A رِناتَن شوند.

البته فقط رنايي كه مكمل رمزة(كدون) جايگاه A است، استقرار پيدا مي كند.

رنايي كه مكمل رمزة(كدون) جايگاه A است، استقرار پيدا مي كند.

سپس آمينواسيدجايگاه P از رناي ناقل(tRNA) خود جدا مي شود و با آمينواسيد جايگاه A پيوند برقرار مي كند. (پيوند پپتيدي)

پس از آن رنِاتَنَ(ريبوزوم) به اندازة يك رمزه(كدون) به سوي رمزه پايان(كدون پايان) پيش مي رود. 

رناي ناقل كه حامل رشت ة پپتيدي در حال ساخت است در جايگاه P قرار مي گيرد(علت نام گذاري جايگاه P) و جايگاه A خالي مي شود.

وقتي جايگاه A خالي شود، پذيراي رناي ناقل(tRNA) بعدي خواهد شد.

رناي ناقل(tRNA) بدون آمينواسيد نيز در جايگاهE قرار مي گيرد و سپس از اين جايگاه خارج مي شود.

اين فرايند بارها تكرار مي شود و طول زنجيرة آمينواسيدي بيشتر مي شود تا رنِاتَن به يكي از رمزه هاي پايان (كدون هاي پايان) برسد.

-3 مرحلة پايان

با ورود يكي از رمزه هاي پايان ترجمه در جايگاه A ،اين جايگاه توسط پروتئين هايي به نام عوامل آزادكننده اشغال مي شود.

براي رمز هاي پايان(كدون هاي پايان)، رناي ناقل مكمل وجود ندارد. (رمز هاي پايان، پادرمزة (آنتي كدون) مكمل ندارند.)

عوامل آزادكننده باعث جا شدن پلي پپتيد از آخرين رناي ناقل(tRNA (مي شوند.

عوامل آزادكننده باعث جدا شدن زيرواحدهاي رِناتَن (ريبوزوم) از هم و آزاد شدن رناي پيك(mRNA) مي شوند.

زيرواحدهاي رِناتَن ها(ريبوزوم) مي توانند مجددا اين مراحل را تكرار كنند تا چندين نسخه از يك پلي پپتيد ساخته شود.

ممكن است پروتئين ها در بخش هاي مختلفي از يك ياخته ساخته شوند.

به طور كلي پروتئين سازي در هر بخشي از ياخته كه رِناتَن ها(ريبوزوم ها) حضور داشته باشند مي تواند انجام شود.

پروتئين هاي ساخته شده در سيتوپلاسم سرنوشت هاي مختلفي پيدا مي كنند.

بعضي از پروتئين ها به شبكة آندوپلاسمي و دستگاه گلژي مي روند و  ممكن است:

براي ترشح، به خارج  از سلول بروند.

به بخش هايي مثل كُرُيچه (واكوئل) وكافنده تن(ليزوزوم) بروند.

بعضي از پروتئين ها در سيتوپلاسم مي مانند.

بعضي از پروتئين ها به راكيزه(ميوكندري)، هسته و يا ديسه ها (پلاست ها) مي روند.

براساس مقصدي كه پروتئين بايد برود، توالي هاي آمينواسيدي در آن پروتئين خاص وجود دارد كه  آن پروتئين را به مقصد خود هدايت میکند.

سرعت و مقدار پروتئين سازي

به طور كلي سرعت و مقدار پروتئين سازي در ياخته ها بسته به نياز ياخته، تنظيم مي شود.

در پيش هسته اي ها پروتئين سازي حتي ممكن است پيش از پايان رونويسي رناي پيك (mRNA (آغاز شود.

طول عمر رناي پيك (mRNA) در ياخته هاي پيش هسته اي(پروكاريوت) كم است.

براي پروتئين هايي كه به مقدار بيشتري مورد نيازند، ساخت پروتئين ها، به طور هم زمان و پشت سر هم توسط مجموعه اي از رِناتَن ها انجام مي شود. اگر پروتئيني به مقدار بيشتري مورد نياز باشد، مجموعه اي از رِناتَن ها تعداد بيشتري از آن پروتئين را در واحد زمان مي سازند.

در اين مجموعه( مجموعه اي از رناتن ها) ، رِناتَن ها مانند دانه هاي تسبيح و رناي پيك شبيه نخي است كه از درون اين دانه ها مي گذرد.

همكاري جمعي رِناتَن ها به پروتئين سازي سرعت بيشتري مي دهد .

در ياخته هاي هو هسته اي ها(يوكاريوت)، تجمع رِناتَن ها نيز ديده مي شوند.

در ياخته هاي هوهسته اي ها، ساز و كارهايي براي حفاظت رناي پيك در برابر تخريب وجود دارد.

ساز و كارهايي براي حفاظت رناي پيك در برابر تخريب، موجب فرصت بيشتري براي پروتئين سازي هست.

در مجموع، اين عوامل(ساز و كارهايي براي حفاظت رناي پيك در برابر تخريب) موجب طولاني تر شدن عمر رناي پيك پيش از تجزيه مي شود.

همه ياخته هاي پيكري بدن از تقسيم رشتمان( تقسيم ميتوز) ياخته تخم ايجاد مي شوند.

ياخته هاي حاصل از يك تخم، از نظر فام تني (كروموزومي) و ژن ها يكسان اند.

در ادامة تقسيمات و رشد جنين، ياخته هاي متفاوتي ايجاد مي شوند كه اعمال مختلفي انجام مي دهند.

ياخته هاي عصبي و ماهيچه اي بدن يك فرد، ژن هاي يكساني دارند ولي داراي عملكرد و شكل متفاوتي هستند.

دليل تفاوت در ياخته هاي حاصل از يك تخم: در هر ياخته تنها تعدادي از ژن ها فعال و ساير ژن ها غير فعال هستند.

بيان ژن ( روشن شدن ژن): هرگاه اطلاعات ژني در يك ياخته مورد استفاده قرار بگيرد، آن ژن بيان شده و به اصطلاح روشن است.

بيان نشدن ژن ( خاموش شدن ژن):  ژني كه مورد استفاده قرار نمي گيرد خاموش است و به اصطلاح بيان نشده.

مقدار، بازه و زمان استفاده از ژن در ياخته هاي مختلف يك جاندار ممكن است فرق داشته باشد .

مقدار، بازه و زمان استفاده از ژن در يك ياخته از يك جاندار هم نيز بسته به نياز متفاوت است.

فرايندهاي تنظيم بيان ژن:        

تعريف: به فرايندهايي كه تعيين مي كنند در چه هنگام، به چه مقدار و كدام ژن ها بيان شوند و يا بيان نشوند.

تنظيم بيان ژن فرايندي بسيار دقيق و پيچيده است و عوامل متعددي ممكن است بر آن اثر بگذارند.

تنظيم بيان ژن موجب مي شود تا جاندار به تغييرات پاسخ دهد.

مثال: در گياه، نور مي تواند باعث فعال شدن ژن سازندة آنزيمي شود كه در فتوسنتز مورد استفاده قرار مي گيرد. در نبود نور اين ژن بيان نمي شود .         

تنظيم بيان ژن مي تواند موجب ايجاد ياخته هاي مختلفي از يك ياخته شود.

مثال:  ياخته هاي متفاوتي كه از ياخته هاي بنيادي مغز استخوان ايجاد مي شوند.

محصول ژن، رنا و پروتئين است.

تغيير در فعاليت ژن ها، بر ساخت رنا و پروتئين نيز اثر مي گذارد.

تنظيم بيان ژن در پروكاريوت ها مي تواند در هر يك از مراحل ساخت رنا و پروتئين تأثير بگذارد.

ولي به طور معمول تنظيم بيان ژن در مرحلة رونويسي انجام مي شود.

در مواردي هم ممكن است ياخته با تغيير در پايداري (طول عمر) رنا يا پروتئين، فعاليت آن را تنظيم كند.

عواملي به پيوستن رنابسپاراز به توالي راه انداز كمك مي كنند و يا از اين كار جلوگيري مي كنند.

كمك عواملي به پيوستن رنابسپاراز به توالي راه انداز، رونويسي  از ژن را   تسهيل مي كند.

جلوگيري عواملي از پيوستن رنابسپاراز به توالي راه انداز، رونويسي  از ژن  را ممانعت مي كند.

مثال: با اتصال پروتئين هاي خاصي به بخشي از دنا كه سر راه رنابسپاراز است، از انجام رونويسي جلوگيري مي شود.

نمونة اين نوع تنظيم، در نوعي باكتري به نام اشرشيا كلاي شناخته شده است.

قند مصرفي ترجيحي باكتري اشر شيا كلاي گلوكز است.

اگر گلوكز در محيط باكتري وجود نداشته باشد ولي قند لاكتوز وجود داشته باشد، باكتري مي تواند از اين قند استفاده كند.

لاكتوز متفاوت از گلوكز بوده است و آنزيم هاي لازم براي مصرف لاكتوز نيز متفاوت است.

وقتي لاكتوز در محيط وجود دارد: توليد آنزيم هاي تجزيه كننده لاكتوز  

وقتي لاكتوز در محيط وجود ندارد  يا كاهش يافته است: توقف يا كاهش توليد آنزيم هاي تجزيه كننده لاكتوز      

در پيش هسته اي ها بيان ژن به دو صورت منفي و مثبت تنظيم مي شود.

رونويسي با چسبيدن رنابسپاراز به راه اندازِ ژن شروع مي شود.

اگر مانعي بر سر راه رنابسپاراز وجود داشته باشد، رونويسي انجام نمي شود.

پروتئين مهار كننده: مانع پيش روي رنابسپاراز نوعي پروتئين به نام مهاركننده است.

پروتئين مهاركننده به توالي خاصي از دنا به نام اپراتور متصل مي شود و جلوي حركت رنابسپاراز را مي گيرد.

لاكتوز موجود در محيط، به باكتري وارد مي شود و با اتصال به مهاركننده، شكل آن را تغيير مي دهد.

تغيير شكل مهاركننده، آن را از اپراتور جدا مي كند و نيز مانع از اتصال مهاركننده به اپراتور مي شود.

با برداشته شدن مانع سر راه، رنابسپاراز مي تواند رونويسي ژن ها را انجام دهد.

محصولات اين ژن ها تجزيه لاكتوز را ممكن مي كند .

در اين نوع تنظيم، پروتئين هاي خاصي به رنابسپاراز كمك مي كنند تا بتواند به راه انداز متصل شود و رونويسي را شروع كند.

مثال اين نوع تنظيم نيز در باكتري اشرشياكلاي وجود دارد.

اگر در محيط باكتري، قند مالتوز وجود داشته باشد، درون باكتري آنزيم هايي ساخته مي شوند كه در تجزية مالتوز دخالت دارند.

در عدم حضور مالتوز اين آنزيم ها ساخته نمي شوند چون باكتري نيازي به آنها ندارد .

تنظيم رونويسي در مورد ژن هايي كه منجر به توليد آنزيم هاي تجزيه كنندة مالتوز مي شوند، به صورت مثبت انجام مي شود.

در حضور قند مالتوز، انواعي از پروتئين به نام فعال كننده وجود دارند كه به توالي هاي خاصي از دنا متصل مي شوند.

توالي هايي خاصي از دنا كه پروتئين فعال كننده به آن متصل مي شود، جايگاه اتصال فعال كننده گفته مي شود.

در حضور مالتوز در محيط، پروتئين فعال كننده به جايگاه خود(جايگاه اتصال فعال كننده) متصل مي شود.

پس از اتصال، پروتئين فعال كننده به رنابسپاراز كمك مي كند تا به راه انداز متصل شود و رونويسي را شروع كند.

عاملي كه سبب مي شود كه فعال كننده به جايگاه خود بچسبد، مالتوز است.

اتصال مالتوز به فعال كننده باعث پيوستن فعال كننده به جايگاه اتصال شده و رونويسي شروع مي شود.

تنظيم بيان ژن در هو هسته اي(يوكاريوت) ها پيچيده تر از پيش هسته اي(پروكاريوت) هاست.

تنظيم بيان ژن در هو هسته اي ها مي تواند در مراحل بيشتري انجام شود.

ياخته هاي هو هسته اي به وسيلة غشاها به بخش هاي مختلفي تقسيم شده اند.      

اگر ياخته بخواهد نسبت به يك ماده واكنش نشان دهد بايد عوامل به طريقي از غشاها عبوركنند و ژن ها را تحت تأثير قرار دهند.

در ياخته هاي هو هسته اي، بيشتر ژن ها درهسته و برخي در راكيزه و ديسه ها قرار دارند.

در هر يك از اين محل ها ( هسته، راكيزه، ديسه)، ياخته مي تواند بر بيان ژن نظارت داشته باشد.

تنظيم بيان ژن در هو هسته اي ها مي تواند در مراحل متعددي انجام شود.

در هو هسته اي ها نيز مانند پيش هسته اي ها، رونويسي با پيوستن رنابسپاراز به راه انداز آغاز مي شود.     

عوامل رونويسي:           

در هو هسته اي ها رنابسپاراز نمي تواند به تنهايي راه انداز را شناسايي كند.  

در هو هسته اي ها رنابسپاراز براي پيوستن به راه انداز نيازمند پروتئين هايي به نام عوامل رونويسي  هستند.        

گروهي از عوامل رونويسي با اتصال به نواحي خاصي از راه انداز، رنابسپاراز را به محل راه انداز هدايت مي كنند.

چون تمايل پيوستن عوامل رونويسي به راه انداز در اثر عواملي تغيير مي كنند، مقدار رونويسي ژن آن هم تغيير مي كند.

توالي افزاينده : 

در هو هسته اي ها ممكن است عوامل رونويسي ديگري! به بخش هاي خاصي از دنا به نام توالي افزاينده متصل شو   

با پيوستن عوامل رونويسي ديگر! به توالي افزاينده و با ايجاد خميدگي در دنا، عوامل رونويسي در كنار هم قرار مي گيرند.

كنار هم قرارگيري اين عوامل (عوامل رونويسي و عوامل رونويسي ديگر!)، سرعت رونويسي را افزايش مي دهند.   

توالي هاي افزاينده متفاوت از راه انداز هستند و ممكن است در فاصلة دوري از ژن قرار داشته باشند.

اتصال اين پروتئين ها(عوامل رونويسي) بر سرعت و مقدار رونويسي ژن مؤثر است. 

در هو هسته اي ها تنظيم بيان ژن مي تواند پيش از رونويسي يا پس از رونويسي انجام شود.

مثالي از تنظيم بيان ژن پس از رونويسي:

اتصال بعضي رناهاي كوچك مكمل به رناي پيك

با اين اتصال، از كار رِناتَن(ريبوزوم) جلوگيري مي شود.

در نتيجه، عمل ترجمه متوقف و رناي ساخته شده پس از مدتي تجزيه مي شود.

مثالي از تنظيم بيان ژن پيش از رونويسي:

اين روش در سطح فام تني(كروموزومي) است .

به طور معمول بخش هاي فشرده فام تن كمتر در دسترس رنابسپارازها قرار مي گيرند.

ياخته ها مي تواند با تغيير در ميزان فشردگي فام تن در بخش هاي خاصي، دسترسي رنا بسپاراز را به ژن مورد نظر تنظيم كند .

ارتباط به طول عمر رناي پيك دارد .

افزايش طول عمر رناي پيك موجب افزايش محصول مي شود .

اين فرايندها (افزايش طول عمر رناي پيك) در ميزان پروتئين سازي مؤثر خواهند بود .

شيوه هاي ديگري نيز در تنظيم بيان ژن مؤثرند كه نحوه عمل بسياري از آنها ناشناخته است.