Клеткада акуыз биосинтезінің реттелуі
Клетка берілген уақытта тек өзіне қажет ақуыздарды ғана синтездейді. Тіршілік ету жағдайларының өзгеруі бір ферменттін синтезделуін тоқтатса, екіншілерінің синтезін бастайды. Клеткалардын дамуы мен өсіп-жетілуі, көпклеткалы ағзаларда олардың дифференциациялану процесінін әрбір фазасы клеткада синтезделетін белгілі бір акуыздар жиынтыгымен сипатталады.
Клеткадағы ақуыз синтезінің реттеуші механизмдерін зерттеудін қолайлы объектісі-микроорганизмдер болып табылады. Олар бөлып шығаратын ферменттік ақуыздардагы олардың арнайм мамандану белсенділігі бойынша аныктауға болады.
Клеткада синтезделетін ферменттерді екі топқа бөлуге болады: конститутивті және индуктавті. Конститутивті ферметгер қорсктік ортаның құрамына тәуелсіз тұрақты түрде тү зіледі. Индуктивгі ферменттерді ағза көп мөлшерде тек қосылған заттардың (субстрат) қатысуында синтездей бастайды. Мысалы, Е.соlі β-галактозидаза-лактозаны ыдыратады. Егер бактерияны лактоза-негізгі көміртегі көзі болып табылатын ортада өсірсе, бұл фермеyттің синтезі 10000 есе артады. Бұл құбылыс индукция деп аталады, ал лактоза-индуктор. Лактозаны алып тастағанан соң β-галактозидазаиын синтезі құрт тоқтайды. Бірқатар ферменттердің түзілуі шектелуі немесе репрессияға үшырауы мүмкін. Репрессия клетка ішінде ферменттің жұмыс істеу нәтижесінде пайда болатын өнімдердің жиналуы кезінде байқалады.
Ферменттердің репрессиясы олар синтездейтін заттар клеткаға дайын түрде берілетін болса да орын алады (фосфатаза, триптофан).
Бұл фактілердің барлығы клеткадағы ортүрлі ақуыздардың синтезделуін белгілі бір реттелу механизмі бар екенін көрсетеды.
Ф.Жакоб пен Ж.Моно ақуыз синтезінің реттеу механизмінің жалпы теориясын жасады. Болжам бойынша, ақуыз синтезіи реттеу ДНК деңгейінде жүреді. Оның мәні ДНК молекуласында орналасқан белгілі бір функционалдық бірліктердің «қосылуы» мен «істен шығуында». ДНК молекулалары өз бойында функционалды жағынан біртекті емес. Олар: структуралық гендер, реттеуші — ген, оператор-ген және т.б.
Индукция әсерінен ақуыз-ферментің синтезінін басталуы ДНК тізбегінід сәйкес бөлігінде м-РНК-ның синтезімсн түсіндірілсді, оны цистрон немесе структуралық ген деп атайды. Егер сәйксс м-РНК жасалып шығарылмайтын болса, онда қандайда бір ферменттің синтезделуі тоқтайды (репрессияланады).
Олай болса структуралық ген оған сайкес м-РНК-ның түзілуіне» матрица болып табылады. Ал соңғысы структураық информацияны тікелей рибосомаға жеткізді де ақуыз синтезделеді.
Структуралық цистронның матрицаларында м-РНК-ның синтезделуі цистрондағы белгілі бір-бөлікте-ДНК-операторлардың бакылауында болады. ДНК тізбегінде көршілес орналасқаи структуралық гендердің ортақ басқарушы операторы-опероны болады. Структуралық пистропдардағы м-РНК-ның калыптасу жылдамдығын баска функционалдық бірлік-реттеуші ген бақылайды. Олар ренрессор деп аталатын арнайы ақуыздар түзеді. Репрессор, бір жағанан оператормен байланысты, екінші жағынан белгілі бір төменгі молекулалы қосылыстар-метаболиттермен әрекеттесуге қабілетті. Оларды эффекторлар деп атайды. Олар репрессормен әрекеттесе отырып, олардын индукциялауға (индукция) немесе активсіздендіруге (репрессия) мүмкіндігі бар. Егер индукциялық метаболит пайда болса, онда репрессор активсіздендіріледі де онын оператормен байланысы үзіліп, оперонның жұмыс істеуіне мүмкіндік туады да м-РНК түзіледі.
Егер ортада әдетте клетканың барлық ферменттерінің әрекетінің ең соңғы өнімі болып табылатын репрессиялаушы метаболит пайда болса, онда репрессор активтенеді. Белсенді репрессор оператормен байланысады да көршілес орналасқан ДНК бөлігінің м-РНК-ны синтездеуге қабілетін жояды.