آموزش گفتار 3 فصل 2 زیست دوازدهم به‌صورت تست‌بیس، همراه با تدریس ویدیویی «دکتر الهه بنام» را، در این پست از رپیتیچ ببینید.
در دو گفتار قبلی درباره رونویسی و ترجمه تا ساخت پروتئین یاد گرفتیم. موضوع آخرین گفتار این فصل، درباره تنظیم بیان ژن است.
برای دسترسی به کل مباحث فصل دوم، روی لینک زیر کلیک کنید.
فیلم و جزوه فصل دوم زیست دوازدهم
خب، اول از همه بریم که ویدیوی آموزشی این بخش رو ببینیم.
آموزش ویدیویی گفتار 3 فصل 2 زیست دوازدهم
در این قسمت، بخشی از «آموزش گفتار سوم فصل دوم زیست دوازدهم» را به‌صورت ویدیویی می‌توانید ببینید. مدرس این قسمت، خانم دکتر الهه بنام، رتبه 37 کنکور تجربی هستند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
نحوه تنظیم بیان ژن در پروکاریوت‌ها با یوکاریوت‌ها متفاوت است. در پروکاریوت‌ها با تنظیم منفی و مثبت رونویسی طرف هستیم. تنظیم بیان ژن‌ها هم در یوکاریوت‌ها، در مرحله رونویسی و مراحل غیر رونویسی با همدیگر فرق می‌کنند. قرار است این مباحث را در رپیتیچ در کنار هم یاد بگیریم. در آخر، می‌توانید ویدیوی آموزشی این گفتار را مشاهده نمایید تا به بهترین نحو، مطالب را یاد بگیرید.
تنظیم بیان ژن؛ گفتار سوم فصل دوم زیست دوازدهم
همه یاخته‌های پیکری بدن از تقسیم رشتمان (میتوز) یاخته تخم منشا می‌گیرند. یاخته‌های حاصل، از نظر فام‌تنی و ژن‌ها یکسان‌اند. در ادامه تقسیمات و رشد جنین، یاخته‌های متفاوتی ایجاد می‌شوند که اعمال مختلفی انجام می‌دهند. به عنوان مثال یاخته‌های عصبی و ماهیچه‌ای بدن یک فرد، ژن‌های یکسانی دارند ولی، دارای عملکرد و شکل متفاوتی هستند.
در هر یاخته، تنها تعدادی از ژن‌ها فعال و سایر ژن‌ها غیر فعال هستند. هرگاه اطلاعات ژنی در یک یاخته مورد استفاده قرار بگیرد، می‌گوییم آن ژن بیان‌شده و به اصطلاح روشن است. به ژنی که مورد استفاده قرار نمی‌گیرد خاموش و اصطلاحا بیان‌نشده می‌گویند. مقدار، بازه و زمان استفاده از ژن در یاخته‌های مختلف یک جاندار ممکن است فرق داشته باشد. این قضیه حتی در یک یاخته هم بسته به نیاز می‌تواند متفاوت باشد.
به فرایندهایی که تعیین می‌کنند در چه هنگام، به چه مقدار و کدام ژن‌ها بیان شوند و یا بیان نشوند، فرایندهای تنظیم بیان ژن می‌گویند. تنظیم بیان ژن فرایندی بسیار دقیق و پیچیده است و عوامل متعددی بر آن ممکن است اثر بگذارند. این فرایند باعث می‌شود تا جاندار به تغییرات پاسخ دهد. به عنوان مثال در گیاه، نور می‌تواند باعث فعال‌شدن ژن سازنده آنزیمی شود که در فتوسنتز مورد استفاده قرار می‌گیرد. در نبود نور، این ژن بیان نمی‌شود. تنظیم بیان ژن می‌تواند موجب ایجاد یاخته‌های مختلفی از یک یاخته شود. یاخته‌های متفاوتی که از یاخته‌های بنیادی مغز استخوان ایجاد می‌شوند، نمونه‌ای از آن هستند.
تنظیم بیان ژن در پروکاریوت‌ها
محصول ژن، رنا و پروتئین است. بنابراین، تغییر در فعالیت ژن‌ها، بر ساخت این محصولات هم اثر می‌گذارد. تنظیم بیان ژن در پروکاریوت‌ها می‌تواند در هر یک از مراحل ساخت رنا و پروتئین تاثیر بگذارد. با این حال، به طور معمول این فرایند در مرحله رونویسی انجام می‌شود. در مواردی ممکن است یاخته با تغییر در پایداری (طول عمر) رنا یا پروتئین، فعالیت آن را تنظیم کند.
تنظیم رونویسی در پروکاریوت‌ها
در این نوع تنظیم عواملی به پیوستن رنابسپاراز به توالی راه‌انداز کمک و یا مانع حرکت رنابسپاراز می‌شوند. در نتیجه، رونویسی ژن تسهیل یا ممانعت می‌شود. به عنوان مثال با اتصال پروتئین‌های خاصی به بخشی از دنا که سر راه رنابسپاراز است، از انجام رونویسی جلوگیری می‌شود.
نمونه این تنظیم، در نوعی باکتری به نام اشرشیاکلای شناخته شده است. قند مصرفی ترجیحی این باکتری گلوکز است. اگر گلوکز در محیط باکتری موحود نباشد، ولی قند دیگری مانند لاکتوز در اختیار قرار بگیرد، باکتری می‌تواند از آن استفاده کند. از آنجا که این قند با گلوکز تفاوت دارد، آنزیم‌های لازم برای مصرف آن نیز متفاوت است. وقتی لاکتوز در محیط باشد، باکتری باید آنزیم‌های تجزیه‌کننده آن را بسازد. در نبود و یا کاهش لاکتوز، ساخت آنزیم‌های تجزیه‌کننده آن متوقف و یا کاهش پیدا می‌کند.
پروکاریوت‌ها از دو طریق بیان ژن منفی و مثبت، متوجه این عوامل می‌شوند و تغییرات را اعمال می‌کنند.
تنظیم منفی رونویسی
رونویسی با چسبیدن رنابسپاراز به راه‌انداز مربوط به ژن شروع می‌شود. چنان‌چه مانعی بر سر راه رنابسپاراز وجود داشته باشد، رونویسی انجام نمی‌گیرد. به این نوع تنظیم، تنظیم منفی رونویسی می‌گویند.
مانع پیشروی رنابسپاراز نوعی پروتئین به نام مهارکننده است. این پروتئین به توالی خاصی از دنا به نام اپراتور متصل می‌شود و جلوی حرکت رنابسپاراز را می‌گیرد.
در باکتری وقتی لاکتوز وارد آن می‌شود، با اتصال به مهارکننده، شکل آن را تغییر می‌دهد. تغییر شکل مهارکننده، آن را از اپراتور جدا می‌کند و نیز مانع از اتصال آن به اپراتور می‌شود.
با برداشته‌شدن مانع سر راه، رنابسپاراز می‌تواند رونویسی ژن‌ها را انجام دهد. محصولات این ژن‌ها، تجزیه لاکتوز را امکان‌پذیر می‌کند.
تنظیم مثبت رونویسی
در این نوع تنظیم، پروتیئن‌های خاصی به رنابسپاراز کمک می‌کنند تا بتواند به راه‌انداز متصل شود و رونویسی را شروع کند. مثال این نوع تنظیم نیز در باکتری اشرشیاکلای وجود دارد. اگر درون باکتری مالتوز موجود باشد، آنزیم‌هایی ساخته می‌شوند که در تجزیه آن دخالت دارند. در عدم حضور مالتوز این آنزیم‌ها ساخته نمی‌شوند؛ زیرا باکتری نیازی به آنها ندارد.
تنظیم رونویسی در مورد این ژن‌ها به صورت مثبت انجام می‌شود. در حضور قند مالتوز، انواعی از پروتئین به نام فعال‌کننده وجود دارند که به توالی‌های خاصی از دنا متصل می‌شوند. به این توالی‌ها، جایگاه اتصال فعال‌کننده می‌گویند. در حضور مالتوز در محیط، پروتیئن فعال‌کننده به جایگاه خود متصل می‌شود. این پروتئین پس از اتصال، به رنابسپاراز کمک می‌کند تا به راه‌انداز متصل شود و رونویسی را شروع کند. مالتوز، عاملی است که باعث می‌شود تا قعال‌کننده به جایگاه خود بچسبد.
تنظیم بیان ژن در یوکاریوت‌ها؛ گفتار 3 فصل 2 زیست دوازدهم
تنظیم بیان ژن در یوکاریوت‌ها پیچیده‌تر از پروکاریوت‌هاست و می‌تواند در مراحل بیشتری انجام شود. یاخته‌های یوکاریوتی به وسیله غشاها به بخش‌های مختلفی تقسیم شده‌اند. برای این‌که یاخته نسبت به یک ماده واکنش نشان دهد، آن ماده باید به طریقی از غشاها عبور کند. پس از آن هم باید توانایی تحث تاثیر قرار‌دادن ژن‌ها را داشته باشد.
در یاخته‌های یوکاریوتی، بیشتر ژن‌ها در هسته و برخی در راکیزه‌ها و دیسه‌ها قرار دارند. در هر یک از این محل‌ها، یاخته می‌تواند بر بیان ژن نظارت کند. با این حساب، تنظیم بیان ژن می‌تواند در مراحل متعددی انجام شود.
تنظیم بیان ژن در مرحله رونویسی
در یوکاریوت‌ها نیز مانند پروکاریوت‌ها، رونویسی با پیوستن رنابسپاراز به راه‌انداز آغاز می‌شود. رنابسپاراز در یوکاریوت‌ها به تنهایی نمی‌تواند راه‌انداز را شناسایی کند. بنابراین برای پیوستن به آن، نیازمند پروتئین‌هایی به نام عوامل رونویسی هستند. گروهی از این پروتئین‌ها با اتصال به نواحی خاصی از راه‌انداز، رنابسپاراز را به محل راه‌انداز هدایت می‌کند. تمایل پیوستن این پروتئین‌ها به راه‌انداز اگر در اثر عواملی تغییر کند، مقدار رونویسی ژن آن هم تغییر می‌کند.
در یوکاریوت‌ها ممکن است عوامل رونویسی دیگری به بخش‌های خاصی از دنا به نام توالی افزاینده متصل شوند. با پیوستن این پروتیئن‌ها به توالی افزاینده و با ایجاد خمیدگی در دنا، عوامل رونویسی در کنار هم قرار می‌گیرند. کنار هم قرارگیری این عوامل، سرعت رونویسی را افزایش می‌دهند. توالی‌های افزاینده، متفاوت از راه‌انداز هستند و ممکن است در فاصله دوری از ژن قرار داشته‌باشند. اتصال این پروتیئن‌ها بر سرعت و مقدار رونویسی ژن موثر است.
تنظیم بیان ژن در مراحل غیر رونویسی
در یوکاریوت‌ها تنظیم بیان ژن می‌تواند پیش از رونویسی یا پس از آن هم انجام شود. اتصال بعضی رناهای کوچک مکمل به رنای پیک مثالی از تنظیم بیان ژن، پس از رونویسی است. با اتصال این رناها، از کار رناتن جلوگیری می‌شود. در نتیجه، عمل ترجمه متوقف و رنای ساخته‌شده پس از مدتی تجزیه می‌شود.
روش تنظیم دیگر در سطح فام‌تنی است. به‌طور‌معمول بخش‌های فشرده فام‌تن، کمتر در دسترس رنابسپارازها قرار می‌گیرند. یاخته با تغییر در میزان فشردگی فام‌تن در بخشی خاص، دسترسی رنابسپاراز را به ژن موردنظر تنظیم می‌کند.
از روش‌های دیگر تنظیم بیان ژن، طول عمر رنای پیک است. افزایش طول عمر رنای پیک موجب افزایش محصول می‌شود. این فرایندها در میزان پروتئین‌سازی موثر خواهند بود. شیوه‌های دیگری نیز در این امر موثرند که نحوه عمل بسیازی از آنها ناشناخته است.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
برای دسترسی به دیگر گفتارهای فصل 2 زیست 12، روی لینک های زیر کلیک کنید: