ПЕРЕДАЧА ІНФОРМАЦІЇ ЗА ДОПОМОГОЮ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

BOX

Регуляція антисенсною РНК Розглянемо регуляцію антисенсною РНК на прикладі плазміди Col E1 E.coli. Реплікація плазміди регулюється таким чином, що в клітині присутні 10-30 копій плазміди. РНК-І – антисенсна РНК довжиною приблизно 100 нуклеотидів, зв’язується з попередником РНК, який використовується для утворення РНК-праймера (затравки) в процесі реплікації плазмідної ДНК. ДНК-полімераза не може копіювати плазміну без праймера, і реплікація блокується. Таким чином, РНК-І контролює реплікацію ДНК шляхом регулювання кількості функціональних РНК-праймерів. Другий приклад контролю антисенсною РНК – регуляція синтезу поринів для зовнішньої мембрани E.coli. Зовнішня мембрана містить канали, утворені пориновими білками. Два найважливіших порини E.coli – це Omp Fі Omp C білки. Omp Cпори менші за розміром і утворюються, коли бактерія росте в середовищі з високим осмотичним тиском. Цей порин є домінантним для E.coli кишкового тракту. В цьому є сенс, оскільки менші пори не допускають проникнення багатьох токсичних молекул, присутніх в кишківнику. Більші Omp Fпори даютьперевагу тоді,коли E.coli ростев розведеному середовищі, вони дозволяють проникати розчинним речовинам у клітину швидше. Гени omp F і omp C частково регулюються спеціальним Omp R білком, який репресує гени omp F і активує omp C. Крім того, ген mic F утворює 174-нуклеотидну антисенсну mic F РНК, яка блокує роботу гена opm F. Mic РНК комплементарна послідовності нуклеотидів omp F в сайті ініціації трансляції. Вона утворює комплекс з omp F мРНК і репересує трансляцію. Гени mic F активуються при певних умовах, таких як високий осмотичний тиск, що робить переважним експресію omp C генів. У результаті такої регуляції білки Omp F і Omp C не можуть синтезуватись одночасно. Той факт, що антисенсна РНК може зв’язуватись специфічно з мРНК і блокувати її активність має велике практичне застосування. Антисенсна РНК є цінним інструментом у руках дослідників. Допустимо, треба вивчити функціонування певного гену. Антисенсну РНК, яка зв’яжеться з мРНК гену можна конструювати та ввести в клітину, таким чином блокуючи експресію цього гену, а потім спостерігати за змінами в клітині.

Антисенсні РНК і ДНК можуть бути ефективними проти раку та інфекційних захворювань. Були отримані попередні обнадійливі результати по застосуванню антисенсних олігонуклеотидів проти Tripanosoma brucei, яка викликає Африканську сплячу хворобу, герпесовірусів, ВІЛ-віруса, вірусів пухлин – RSV і вірусів поліоми та хронічної мієлогенної лейкемії.

РЕГУЛЯЦІЯ ЕКСПРЕСІЇ ГЕНІВ У ЕУКАРІОТ

Еукаріотичні організми в значній мірі представлені багатоклітинними формами зі значною спеціалізацією клітин. Хоч у всіх клітинах людини міститься абсолютно однакова ДНК, у різних тканинах відбувається експресія далеко не однакових наборів генів. Таким чином, є механізми, які регулюють експресію генів. У еукаріот існує регуляція на таких рівнях:

1. Регуляція на рівні транскрипціїздійснюється на рівні синтезу мРНК. Середні концентрації індивідуальних мРНК з різних генів сильно відрізняються. Це обумовлено тим, наприклад, що мРНК-копії одних генів руйнуються швидше інших, або тим, що їх синтез відбувається повільніше. Регуляція може відбуватися за допомогою білків, здатних зв’язуватись з ДНК, а також за допомогою коротких фрагментів РНК, які зв’язуються з ДНК і блокують місця прикріплення РНК-полімерази. Таким чином швидкість транскрипції може знижуватись або підвищуватись.

2. Посттранкрипційна регуляціяздійснюється на рівні процесінга мРНК. Навіть у томувипадку, якщо транскрипція двох різних генів проходить з однаковою швидкістю, подальший процесінг мРНК, який включає модифікацію5’ і 3’-кінців і сплайсинг екзонів (екзони залишаються, інтрони вирізаються), може проходити по-різному у різних мРНК.

3. Регуляція на рівні трансляції здійснюється за рахунок того, що виключається можливість використання мРНК в якості матриці для синтезу білка, хоча вона і присутня в цитоплазмі. Наприклад, в ооциті морського їжака багато мРНК, але помітного синтезу білка не проходить, доки ооцит не буде запліднений. Лише після цього мРНК модифікується, тобто на 5’-кінці утворюється «шпилька» - сар, а на 3’-кінці приєднується шлейф з poly A. Тільки після цього вони можуть включатись у нормальний трансляційний процес, який завершується побудовою молекули білка.

4. Посттрансляційна регуляціябазується на тому, що багато білків синтезуються в неактивній форміі повинні ще пройти стадію модифікації. Так, в β-клітинах підшлункової залози синтезується не інсулін як такий, а його попередник, який має довший поліпептидний ланцюг і додаткову послідовність амінокислотних залишків. Лише після того, як ця послідовність вирізається протеолітичним ферментом, утворюється власне функціональний гормон.

5. Регуляція за допомогою гормонів – це окремий випадок регуляції на рівні транскрипції, таким чином організм змушує клітини включати певні гени у відповідь на зовнішній стимул. Так стероїдні гормони з тих клітин, де вони були синтезовані, потрапляють в цитоплазму відповідних клітин-мішеней, звідки спеціальний транспортний білок переносить їх в ядро, де вони можуть активувати ті чи інші гени шляхом прямої взаємодії з хроматином у відповідних місцях. Кожен гормон активує свій набір генів.

ЛІТЕРАТУРА:

1. С.П.Гудзь, С.О.Гнатуш, І.С.Білінська. Мікробіологія: підручник:[для студ.вищ.навч.закл.]: Львів: Видав-ничий центр ЛНУ імені Івана Франка, 2009. – 359 с.

2. L.M.Prescott, J.P.Harley,D.A.Klein. Microbiology: Dublin, Melburn,Oxford, printed in the USA by Wm.C.Brown Communications,Inc., 3ed., 1996. – 935 p.

Завдяки вивченню властивостей електромагнітних хвиль для них знайдено численні застосування. Найціннішою для задоволення практичних потреб людства виявилася властивість електромагнітних хвиль поширюватися на великі відстані як у повітрі, так і у вакуумі. Це стало однією з передумов створення сучасних засобів зв'язку, за якими закріпилася назва «засоби передачі інформації».

Основною функцією будь-якої системи зв'язку є передача інформації на відстані. Проте електромагнітна хвиля зі сталими параметрами, поширюючись у просторі, може нести інформацію лише про свою наявність.

Для передачі різноманітної інформації за допомогою електромагнітних хвиль застосовують різні способи модуляції коливань.

Сучасні засоби зв'язку використовують електромагнітні хвилі для передачі інформації

Під модуляцією розуміють зміну параметрів електромагнітної хвилі за певним законом, у якому закодована інформація.

Як відомо, електромагнітна хвиля характеризується такими параметрами, як частота, довжина хвилі, амплітуда і фаза. Кожну з цих величин використовують для кодування інформації (модуляції).

Найпоширенішою є амплітудна модуляція, за якої амплітуда хвилі змінюється протягом інтервалу часу значно більшого, ніж період хвилі.

Пристрій, призначений для передачі інформації за допомогою електромагнітної хвилі, називають радіопередавачем. Він не тільки генерує електромагнітні коливання, а й здійснює їх модуляцію. Розглянемо його будову.

Основною частиною радіопередавача є генератор незатухаючих коливань високої частоти. Скорочено його позначають абревіатурою ГВЧ (мал. 4.12).

У реальних радіопередавачах коливання високої частоти перш, ніж потрапити в антену, проходять через підсилювач високої частоти (ПВЧ), в якому збільшується їхня енергія. За рахунок зв'язку з генератором в антені збуджуються електромагнітні коливання, які породжують електромагнітну хвилю (радіохвилю) певних довжини та амплітуди. Щоб радіохвиля несла інформацію, з генератором з'єднують модулятор, який може змінювати деякі параметри генератора, що зумовлює відповідну зміну амплітуди коливань. Частота коливань при цьому не змінюється.

Найпростішим модулятором є телеграфний ключ. Маніпулюючи ним, можна керувати процесом випромінювання хвиль у просторі. Відповідно до цього антена випромінюватиме радіохвилі протягом певних інтервалів часу, тривалість яких дорівнює часу замикання ключа. Для передачі інформації за допомогою телеграфного ключа користуються азбукою Морзе, в якій кожній літері і цифрі відповідає певна послідовність коротких і довгих сигналів (крапки і тире). Подібний принцип застосовують також для передачі інформації в цифровій формі.

При модуляції змінюються параметри електромагнітної хвилі

Амплітудну модуляцію використовують і для передачі так званих тональних сигналів — мови, музики тощо. Для амплітудної модуляції при тональних передачах передавач доповнюють підсилювачем низької частоти (ПНЧ) з мікрофоном чи іншим перетворювачем (див. мал. 4.12). У цьому разі модулятор змінює амплітуду коливань, які надходять в антену, відповідно до коливань звукової частоти. У простір випромінюється електромагнітна хвиля, амплітуда якої змінюється в такт зі звуком.

Невід'ємною частиною радіопередавача є блок живлення, який забезпечує енергією інші його блоки.

У радіопередавачах застосовують ГВЧ різних конструкцій і принципу дії. Перші в історії радіопередавачі були іскровими і навіть електромеханічними. Змінний струм високої частоти в них вироблявся спеціальними генераторами, подібними до генераторів сучасних електростанцій.

Розвиток електроніки, зокрема винайдення вакуумних електронних ламп, а згодом і напівпровідникових приладів, дав змогу створити зручні й економічні радіопередавачі. Принципові схеми передавачів з іншими видами модуляції не відрізняються від розглянутої. Проте модулятор змінює не амплітуду коливань і хвилі, а частоту або фазу електромагнітної хвилі. Частотну модуляцію застосовують для високоякісної передачі інформації, наприклад, у діапазоні ультракоротких хвиль. її широке застосування зумовлене тим, що на якість передачі мало впливають атмосферні та техногенні електромагнітні перешкоди (блискавка, електрична дуга тощо).

Інформацію, яка передається, потрібно розшифрувати, адже самої електромагнітної хвилі (навіть модульованої) людина не сприймає. Щоб передану інформацію зробити доступною для сприймання, застосовують спеціальні прилади, які ми звикли називати радіоприймачами.

Основною частиною кожного радіоприймача є коливальний контур LC з антеною А (мал. 4.13).

За умов, коли одночасно працює багато радіостанцій, на антену діють хвилі різних довжин і частот. В антені і в зв'язаному з нею коливальному контурі LC збуджуються складні електромагнітні коливання. Якщо частота одного з них дорівнює частоті власних коливань контура, то їх амплітуда різко зростає внаслідок резонансу. Щоб контур настроїти на частоту потрібної станції, він обладнаний коденсатором змінної ємності або котушкою, індуктивність якої можна змінювати. У багатьох сучасних приймачах для настроювання коливального контура застосовують спеціальні електронні пристрої. Так виділяють сигнал радіостанції, яка випромінює хвилі певної довжини.

Для зчитування інформації з високочастотного сигналу, виділеного контуром, слугує пристрій, який називають демодулятором або детектором (D). Він реагує на високочастотні коливання і видає сигнал, аналогічний тому, яким були модульовані коливання передавача. За амплітудної модуляції це випрямляч змінного струму, що надходить від коливального контура безпосередньо, або через підсилювач високої частоти (ПВЧ). Основною частиною демодулятора в сучасних приймачах є напівпровідниковий діод. Однак це може бути будь-який інший пристрій, який має односторонню провідність і випрямляє змінний струм. У колі з детектором проходить пульсуючий струм, імпульси якого одного знака, але змінної амплітуди. Після проходження крізь спеціальний фільтр, основною частиною якого є конденсатор С, пульсуючий струм перетворюється на струм низької частоти, який можна відтворити як звук за допомогою підсилювача і гучномовця або зафіксувати за допомогою спеціального реєструвального пристрою (магнітофона, осцилографа, факсу тощо).

Для подачі електроенергії в різні блоки радіоприймача слугує блок живлення. У сучасних радіоприймачах, особливо в переносних, роль блока живлення виконують гальванічні батареї або акумулятори.

Сучасна радіотехніка має тривалу історію розвитку, що охоплює період понад сто років. Перші придатні для практичного застосування радіопередавачі і приймачі були побудовані майже одночасно російським інженером О. С. Поповим та італійським винахідником і промисловцем Г. Марконі (1895 p.).

Хоча ці радіоприлади були мало схожими на сучасні, вони мали всі вузли, принципово необхідні для їх роботи (мал. 4.14).

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Позитивний контроль оперону і катаболітна репресія	\|	Винайдення радіо О. С. Поповим.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.018 сек.