Гипотеза Жакоба и Моно о внутриклеточной регуляции синтеза белка.

Работа генов в любом организме – прокариотическом, эукариотическом, одноклеточном или многоклеточном – контролируется и координируется.

Различные гены обладают неодинаковой временной активностью. Одни из них характеризуются постоянной активностью. Такие гены отвечают за синтез белков, необходимых клетке или организму на протяжении всей жизни, например, гены, продукты которых участвуют в синтезе АТФ. Большинство же генов обладает непостоянной активностью, они работают только в определенные моменты, когда появляется необходимость в их продуктах – белках. Гены различаются и по уровням своей активности (низкий или высокий).

Белки клетки классифицируются как регуляторные и структурные. Регуляторные белки синтезируются на регуляторных генах и контролируют работу структурных генов. Структурные гены кодируют структурные белки, выполняющие структурную, ферментативную, транспортную и другие функции (кроме регуляторной!).

Регуляция синтеза белка осуществляется на всех этапах этого процесса: транскрипции, трансляции и посттрансляционной модификации либо путем индукции, либо путем репрессии.

Регуляция активности генов эукариотических организмов намного сложнее регуляции экспрессии генов прокариот, что определяется сложностью организации эукариотического организма и особенно многоклеточного. В 1961 г. французские ученые Ф. Жакоб, Ж. Моно и А. Львов сформулировали модель генетического контроля синтеза белков, катализирующих усвоение клеткой лактозы – концепцию оперона.

Опероном называют группу генов, работа которых контролируется одним геном-регулятором.

Ген-регулятор – это ген, обладающий постоянной низкой активностью, на нем синтезируется белок-репрессор – регуляторный белок, который может соединяться с оператором, инактивируя его.

Оператор – точка начала считывания генетической информации, он управляет работой структурных генов.

В структурных генах лактозного оперона содержится информация о ферментах, участвующих в метаболизме лактозы. Поэтому лактоза будет служить индуктором – агентом, инициирующим работу oпepoна.

Промотор – место прикрепления РНК-полимеразы.

Терминатор – место окончания синтеза иРНК.

При отсутствии индуктора система не функционирует, поскольку "свободный" от индуктора – лактозы – репрессор соединен с оператором. В этом случае фермент РНК-полимераза не может катализировать процесс синтеза иРНК. Если в клетке оказывается лактоза (индуктор), она, взаимодействуя с репрессором, изменяет его структуру, в результате чего репрессор освобождает оператор. РНК-полимераза соединяется с промотором, начинается синтез иРНК (транскрипция структурных генов). Затем на рибосомах формируются белки по программе иРНК-лактозного оперона. У прокариотических организмов на одну молекулу иРНК переписывается информация со всех структурных генов оперона, т.е. оперон – это единица транскрипции. Транскрипция продолжается до тех пор, пока в цитоплазме клетки сохраняются молекулы лактозы. Как только все молекулы будут клеткой переработаны, репрессор закрывает оператор, синтез иРНК прекращается.

Таким образом, синтез иРНК и, соответственно, синтез белка должны строго регулироваться, поскольку у клетки недостаточно ресурсов для одновременной транскрипции и трансляции всех структурных генов. И про-, и эукариоты постоянно синтезируют только те иРНК, которые необходимы для выполнения основных клеточных функций Экспрессия остальных структурных генов осуществляется под строгим контролем регуляторных систем, запускающих транскрипцию только в том случае, когда возникает потребность в определенном белке (белках).

2. Исходные причины экологического кризиса. Восполняемые и не восполняемые ресурсы планеты. Минимум воспроизводимого субстрата и порог воспроизводимого вещества. Сущность экологических программ (ЮНЕСКО, МАГАТЭ, ФАО, МСОП, МБП и МАВ). Основные принципы экологической этики.

В настоящее время человечество стоит на пороге экокризиса. Современная экологическая ситуация характеризуется вступлением человека в эпоху экологического кризиса – это такое состояние среды обитания, которое вследствие произошедших в ней изменений оказывается непригодной для жизни людей, прежде всего продуцентов. Растения – посредники между солнцем и человеком.

Исходные причины экокризиса:

Стихийный рост промышленности, энергетики, транспорта.

Широкая химизация с/х и быта.

Быстрый рост народонаселения и урбанизация.

Ежегодно из недр извлекается более 100 млрд. различных пород, сжигается 1 млрд. тонн топлива.

Все ресурсы делятся на 2 группы:

Невосполнимые. Нефть, газ, водные ресурсы.

Восполнимые. На воспроизводство утраченных компонентов уходит время (100-1000 лет). Чтобы восполнить утраченный компонент нужен минимум воспроизводимого субстрата, из которого восстановится исходный оптимум. Существует порог воспроизведения, ниже которого компенсаторные возможности среды равны 0.

Экологические программы. Ко всем экопрограммам предъявляется единый принцип мониторинга – комплексная система наблюдения, оценки и прогноза изменения состояния биосферы под влиянием человека. Этими вопросами занимаются некоторые учреждения ООН:

ЮНЕСКО – организация по вопросам образования, науки и культуры. Основа программы: научный подход ко всей деятельности человека.

МАГАТЭ – международная организации по радиологической защите.

ВОЗ – контроль за единим интегральным критерием качество среды.

ФАО – продовольственная и с/х организация. Контроль за рациональным использованием агробиогеоценозов.

МСОП – в основе программы лежит защита животных от вымирания, создание биосферных заповедников.

Существует 1 программа МБП (1964-1974) и вылилась программу МАВ (man and biosphere) – межправительственная программа по координированию фундаментальных исследований проблемы управления естественными ресурсами . принята на 16 сессии ген. конференции ЮНЕСКО, как продолжение МБП. Основа программы: осуществление во всех странах мира комплексных многолетних исследований влияния человека на среду. Программа включает 14 проектов:

Землепользование

Использование энергии

Производственно-промышленный комплекс

По инициативе ООН в 1972 установлен всемирный день охраны ОС (5 июня).

Экологическая этика — прикладная дисциплина, являющаяся результатом междисциплинарного синтеза и располагающаяся на стыке этики и экологии. Экологическая этика увязывает в единый нормативно-ценностный комплекс представления о природных системах и правилах взаимодействия с ними.

Этические принципы и правила обращения с природой

Принципы:

Не навреди.

Не вмешивайся

Будь порядочным.

Соблюдай права природы.

Компенсируй ущерб.

Правила:

Правило самообороны. Можно нарушить права природы, если мотивацией является необходимость обеспечения пропитанием, а также защита жизни, здоровья или имущества.

Правило справедливого распределения. В случае столкновения жизненно важных интересов людей и природы обоим конфликтующим сторонам должна быть предоставлена равная доля благ.

Правило пропорциональности. В случае конфликтов жизненно важных интересов природы и нежизненноважных интересов человека приоритет отдается природе.

Правило минимального вреда. В случае конфликтов жизненно важных интересов природы и нежизненноважных, но существенных интересов человека, возможно нанесения вреда природе, но этот вред должен быть минимальным.

Правило справедливого возмещения. Если в случае удовлетворения интересов человека нанесен вред природе, то этот вред должен быть компенсирован.