Генная экспрессия

Генная экспрессия

Gene Expression Essentials by PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, licensed under CC-BY-4.0 (https://phet.colorado.edu)

Тема проекта: Генная экспрессия

Данная виртуальная лаборатория предназначена для использования в 11-ых классах на уроках по темам:

  • “Транскрипция. Посттранскрипционная модификация пре-м рибонуклеиновой кислоты. Этапы трансляции.”
Цель виртуальной лабораторной работы:
  • Изучить основные этапы генной экспрессии: транскрипцию и трансляцию.
  • Ознакомиться с ключевыми молекулами: ДНК, мРНК, рибосомы, ферменты.
  • Исследовать влияние активных и негативных факторов на процесс транскрипции

Виртуальный эксперимент

video
play-rounded-fill

Данная виртуальная симуляция PhET позволяет в упрощенном виде визуализировать сложный процесс генной экспрессии на клеточном уровне.

  1. Запустите симуляцию. Вам будет предоставлен выбор из трех различных режимов: Expression, mRNA, Multiple cells. Выберите режим Expression.

  1. На экране вы можете увидеть длинную двухспиральную последовательность ДНК и одну частицу, выделенную в ее центре-ген. Ген состоит из двух разных областей: регуляторной(regulatory) и транскрибируемой(transcribed). Регуляторная область — это место, где связываются факторы транскрипции, а транскрибируемая область-это основная область считывания ДНК, которая связывается с РНК-полимеразой.

  1. Теперь ознакомьтесь с условными обозначениями (обратите внимание на словарь терминов ниже).

  1. Экспрессия генов состоит из двух основных стадий: транскрипции и трансляции. Транскрипция-это процесс синтеза молекулы РНК из молекулы ДНК РНК-полимеразой, в результате чего образуется информационная РНК(канал). Трансляция-процесс синтеза белка с участием рибосомы из молекулы канала.

Таблица 1.

  1. Начните экспериментировать.Подведите активирующий фактор к регуляторной области ДНК, нажимая и удерживая левую кнопку мыши.

  1. Чтобы начался процесс транскрипции, поместите фермент РНК-полимеразу в начало транскрибируемой области. РНК-полимераза немедленно начинает синтезировать мРНК, комплементарную цепи ДНК. Данную манипуляцию можно повторять бесконечно.

  1. Чтобы остановить транскрипцию, замените активирующий фактор репрессором. Вы заметите, что процесс транскрипции прекратится, потому что репрессор блокирует РНК-полимеразу, препятствуя ее попаданию в транскрибируемую область.

  1. Чтобы начать процесс трансляции, установите комплекс рибосом на конец образовавшейся цепи мРНК. Вы заметите, как рибосома начнет синтезировать белковую молекулу, двигаясь по мРНК.

  1. Добавьте образовавшийся белок в коллекцию. Обратите внимание, что из одной цепи мРНК можно получить неограниченное количество белков.

  1. Чтобы остановить образование белков, свяжите фермент mRNA destroyer с последовательностью мРНК. Вы заметите, как фермент расщепляет цепь мРНК на более мелкие фрагменты. Этим завершается экспрессия 1-го гена.

  1. Нажмите кнопку «Next gene«, чтобы начать экспрессию следующего гена. Вы можете заметить, что он длиннее предыдущего. Соответственно, и цепь мРНК, образованная из него, будет длиннее. Обратите внимание, что для этого гена требуется два фактора для активации транскрипции.

  1. Выполните экспрессию последнего гена, следуя инструкциям, представленным выше.

Заключение

Виртуальная лаборатория по генной экспрессии предоставляет уникальную возможность наглядно изучить сложные процессы генной экспрессии, а также исследовать влияние на него различных факторов.

Словарь терминов

Gene — Ген — Ген

Protein — Белок — Ақуыз

Positive transcription factor — Активный фактор транскрипции(Индукторы) — Транскрипцияның белсендіруші факторы (Индукторлар)

Negative transcription factor — Негативный фактор транскрипции(Репрессоры) — Транскрипцияның тежеуші факторы (Репрессорлар)

RNA-polymerase — РНК-полимераза — РНҚ-полимераза

Ribosome — Рибосома — Рибосома

mRNA destroyer — расщеплитель мРНК — аРНҚ ыдыратқыш

Regulatory region — Регуляторный участок — Реттелуші аймақ

Transcribed region — Транскрибируемый участок — Транскрипциялық аймақ