Operon Bozeman Science English Persian

OperonYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 819.8K views 8.6K likes 108 dislikes 03 Feb 2013

Bozeman Science 1.4M subscribers N/A YouTube↗

Hi. It's Mr. Andersen and in this video I am going to talk about the operon.

سلام.اسم من آقای اندرسن است. و در این فیلم می خواهم در باره ی آپرون صحبت کنم

The operon was discovered in the 1960s by three French scientists. Jacob, Lwoff and

آپرون توسط سه دانشمند فرانسوی به نام های یعفوب (ژاکوب)، لووف وموناد در سالهای 1960 کشف شد

Monod. That's really bad French. But they got to coin the term operon. And basically

این خیلی تلفظ فرانسوی خوبی نیست.اما آنها برای اولین بار واژه ی "آپرون" را به کار گرفتند

it means to operate. And so it's mostly found in prokaryotic cells. Mostly found in bacteria.

به صورت ساده معنی این کلمه "اداره کردن" می باشد. و بیشتر در سلول های پروکاریوتی [به ویژه] در باکتریها یافت می شود

There's a few eukaryotic operons but in general it's just going to be found in bacteria. And

تعداد خیلی کمی آپرون یوکاریوتی وجود دارد.اما عموما این در باکتری ها یافت خواهد شد

so it led to other terms you maybe never heard of before. Like regulons and modulons and

و در نهایت به واژهایی که شاید قبلا نشنیده باشید منجر شد. مانند رگولان ، مادولان و استیمیولان

stimulons. Stimulons are groups of operons operating together from one stimuli. And so

استیمولان ها گروهی از آپرون ها هستند [که تاثیر پذیر] از یک محرک با هم فعالیت می کنند

it just means to operate. That's what an operon means. And so the one that they discovered

این به معنی اداره کردن می باشد. واین همان چیزی است که آپرون معنی می دهد. و آن یکی را که آنها کشف کردن

was the lac Operon. They were studying this in e. coli. And so the lac Operon is designed

لک آپرون بود.آنها این را در ای.کولای مطالعه کردند. لک آپرون برای تجزیه ی لاکتوز طراحی شده است

for e. coli to breakdown lactose. So lactose is going to be a disaccharide. And remember

لاکتوز یک دی ساکارید میباشد. به یاد داشته باشید

if you're a bacteria living in our gut, you're eating whatever we're eating. And so as the

اگر شما یک باکتری باشید که در روده ما زندگی میکند، هر چیزی را که ما بخوریم شما هم خواهید خورد. و همچنان که

material moves down through our digestive system, they have to be ready to quickly shift,

مواد درحال پایین رفتن در داخل دستگاه گوارش هستند، باکتریها باید آماده باشند که به سرعت تغیر کنند؛

depending on what the food is. If it's sugar they have to be able to breakdown the sugar.

وابسته به اینکه چه غذایی است. اگر قند باشد آنها باید قادر به تجزیه قند باشند

If it's proteins, they have to be able to break it down into amino acids. And if it's

اگر پروتئین است، آنها باید قادر به شکستن آن به اسیدهای آمینه باشند. و اگر آن

a disaccharide in this case, they have to move it into the cell and then break it down

دی ساکارید باشد، در این مورد، آنهاباید آن را به درون سلول ببرند و سپس آن را تجزیه

and chemically digest it. And so they use a lac Operon to do that. Now this is a picture

و از نظر شیمیایی آن را هضم کنند. بنابراین آنها با استفاده از لک آپرون این کار را انجام می دهند . این عکس شهر پراگ است

of "Prog". But that's not how you spell Prague. But it is the way that I remember the parts

اما در انگلیسی پراگ اینطور نوشته نمیشود. این فقط روشی است که من برای به خاطر سپردن قسمت های یک آپرون استفاده می کنم

of an operon. You've got a promoter, a repressor, an operator and then genes. And so if you

شما یک پرموتر(ترویج کننده)، یک رپرسور (باز دارنده) ،یک آپریتر (اداره کننده) و ژن ها را در اختیار دارید. واگر

can remember "Prog", it's going to get you half of the way there to remembering how an

بتوانید پراگ را به یاد داشته باشید، این به شما کمک میکند تا نیمی از راه به خاطر سپردن چگونگی فعالیت آپرون را بپیمایید

operon works. And so the neat thing about bacteria is that if they have a number of

و به اینترتیب چیز شسته و رفته در مورد باکتری ها این است که در صورتی که اگر آنها چندین ژن مختلف

different genes that are used to achieve a certain task, they'll put them right next

برای دستیابی یک فعالیت مسشخص داشته باشند، آنها را کنار هم قرار می دهند

to each other. And so as the RNA polymerase moves down the DNA and makes all of the messenger

بنا بر این هنگامی که آر.ان.ای پلی مراز روی دی.ان.ای رو به پایین حرکت می کند

RNA and makes all of the proteins, you're just ready to do whatever the job is. And

وهمه مسنجر آر.ان.ای ها وهمه ی پروتئین را تولید میکند، آماده خواهید بود که هرکاری باشد انجام دهید

so the genes are going to be located right next to each other. In this case, in the lac

بنابراین ژن ها در کنار یکدیگر قرار خواهند داشت. در این مورد،

Operon to deal with lactose. What else do we have? Well we've got the promoter. The

لک آپرون با لاکتوز سرو کار دارد. و دیگه چه داریم؟ خوب پروموتر(ترویج دهنده) را داریم

promoter's going to be the region of the DNA where the RNA polymerase can grab on to the

پروموتر منطقه ای از دی.ان.ای هست که آر.ان.ای. پلیمراز میتواند به آن متصل شود

DNA. We also have an operator. And so think of that like an off switch that's going to

ما همچنین یک اپراتور داریم. به این مثل یک کلید خاموش وروشن کننده فکر کنید که

turn on or off the operon. And then the lat thing we have is a repressor. And so this

آپرون را خاموش و روشن میکند. و پس از آن آخرین چیزی کهداریم یک رپرسور است. و به این ترتیب این

is a lac Operon. It's Prog. It's promoter, repressor, operator and then all of the gene.

لک آپرون است. این "پراگ" می باشد. که عبارت است از پروموتور، رپرسور،اپراتور و پس از آنها همه ی ژن ها

And so what are we trying to breakdown? We're trying to breakdown lactose, or deal with

و بنابراین،ما درتلاش برای شکستن چه میباشیم ؟ ما در حال تلاش برای تجزیه یا سروکار داشتن با لاکتوزهستیم

lactose. Remember lactose looks like this. It's a disaccharide. But in this little model

به یاد داشته باشید لاکتوز شبیه به این به نظر می رسد. این یک دی ساکارید است. اما در این مدل کوچک در اینجا

right here, we're going to represent it as a little pentagon. A yellow little object

ما قصد داریم آن را به مانند یک پنج ضلعی کوچک نمایش دهیم. یک شئ کوچک زرد رنگ

that look like this. And so all of a sudden a lot of lactose is present. So what is the

که شبیه به این است. و به این ترتیب ناگهان مقدار زیادی از لاکتوز موجود است. پس

lac Operon going to do? Well it's going to deal with that lactose. And so all of this

لک آپرون قرار است چه کاری انجام دهید؟ خوب قصد دارد با آن سروکار داشته باشد. و به این ترتیب تمام این

lactose is moving around remember, but eventually one of the molecules is going to bump into

به یاد داشته باشید، لاکتوز در حال حرکت در اطراف است، اما در نهایت یکی از مولکول ها به

the repressor. As it bumps into the repressor, it's going to change the shape of that repressor.

رپرسور برخورد خواهد کرد. وقتی که به رپرسوربرخورد میکند، شکل آن رپرسور را تغییر می دهد

And so a quick digression, everything, promoter, operator and genes are DNA. So they're going

یک گریز سریع، همه چیز، پروموتر، اپراتور و ژن ها دی.ان.ای می باشد. بنا بر این

to be part of the DNA of the bacteria. But the repressor is a little bit different. It's

آن ها بخشی از دی.ان .ای. باکتری هستند. اما رپرسور کمی متفاوت میباشد. این

a protein. It's a protein that came from a different part of the DNA. There's going to

یک پروتئین است. این یک پروتئینی است که از بخش دیگری از دی.ان.ای.ساخته شده است

be a regulatory sequence either upstream or downstream of the operon that creates the

یک ناحیه ی تنظیم کننده وجود دارد ،یا در بالاتر و یا درپایینتر که

repressor. It plugs in nicely to the operator but once the lactose fits inside it, it's

رپرسور را می سازد. این (لاکتوز) ظریفانه به اپراتور وصل می شود ، اما پس از آن که لاکتوز در داخل آن جا گرفت،

going to change the shape of that repressor. What does that do? Well it opens up a region

شکل رپرسور را تغیر می دهد. این چه کاری انجام می دهد؟خوب آن منطقه ای را باز می کند

where that promoter can allow the RNA polymerase to get on. And then that RNA polymerase is

که در آنجا پروموتور می تواند به آر.ان.ای.پلی مراز اجازه دهد که روی آن قرار گیرد. و پس از آن آر.ان.ای. پلی مراز

just going to drive right down the DNA. It's going to make a bunch of RNA. It's going to

به سمت پایین جلو می رود. یک دسته از آر.ان.ای. را می سازد

make a bunch of those proteins. What are the proteins designed to deal with? Lactose. And

یک دسته از این پروتئین ها را می سازد. پروتئین های برای سروکار داشتن با چه چیزی طراحی شده اند؟ لاکتوز

so they're going to breakdown the lactose. Now all the lactose is gone. What's going

و به این صورت لاکتوز را تجزیه می کنند . در حال حاضر تمام لاکتوز رفتند

to happen to that repressor? It's going to return to its original shape. And that shape

چه اتفاقی بر آن رپرسور می افتد؟ ه شکل اولیه ی خود باز میگردد. ودر این شکل

is going to fit into the operator. And so if there's no lactose present, we would say

است که می توند به اپراتور وصل شود. و به این ترتیب اگر هیچ لاکتوزی وجود نداشته باشد، ما می گوییم

the operator is in the off position because the repressor is activated. It's activated.

اپراتور در حالت خاموش است به دلیل اینکه رپرسور فعال می شود

It's sitting inside the operator. It's physically breaking the movement of that RNA polymerase.

در داخل اپراتورقرار می گیرد.از حرکت آر.ان.ای. به صورت فیزیکی ممانعت میکند

The RNA polymerase can't move down and code for those genes because the repressor is sitting

ار.ان.ای پلیمراز نمی تواند به سمت جلو حرکت کند و آن ژن ها را فعال کند به دلیل آن که رپرسورجلوی آن نشسته است

in it's way. What happens next? Well lactose shows up again. Lactose would move into the

بعداز این چه اتفاقی می افتد؟ خوب لاکتوز دوباره پیدا می شود.لاکتوز به داخل

repressor, free it up and then it's going to be able to make those genes. And I've got

رپرسور میرود، آن را آزاد می سازد و سپس قادر به ایجاد آن ژن خواهد شد. و من

a simulation at the end of this video that shows you in a little more detail how that

یک شبیه سازی در پایان این ویدئو دارم که جزئیات بیشتری در باره چگونگی وقوع آن به شما نشان می دهد

takes place. Before we get there, I want to talk about the trp Operon. The trp Operon

قبل از اینکه ما به آنجا برسیم، من می خواهم در مورد آپرون تی.آر.پی. صحبت کنم. تی.آر.پی آپرون

does essentially the opposite of that. So the trp Operon is evolved in bacteria to deal

اساسا مخالف آن عمل میکند. بنابراین آپران تی.آر.پی در باکتریها برای

with tryptophan. Or more specifically to deal with the absence of tryptophan. So tryptophan

سروکار داشتن با تریپتوفان تکامل یافته است. یا به طور خاص برای فقدان تریپتوفان. بنابراین تریپتوفان

is going to be an amino acid. And it's required to make proteins. It's one of those 20 essential

یک اسید آمینه است. وبرای ساختن پروتئین مورد نیاز می باشد. این یکی از 20 اسید آمنه ی ضروری است

amino acids. And so the trp Operon basically is designed to make tryptophan if it's not

و به این ترتیب تریپ اپرون اساسا طراحی شده است تا اگر تریپتوفان موجود نباشد آن رابسازد

present. And so we're going to get tryptophan in, you know in poultry, in milk for that

بنا براین ما تریپتوفان از گوشت و شیر برای این منظور می گیریم

matter. There's going to be high levels of tryptophan. But if a bacteria does't have

در انجا مقدار زیادی تریپتوفان وجود دارد.اما اگر یک باکتری تریتوفان نداشته باشد

tryptophan, there's a number of different genes that are required to make it. And so

تعدادی از ژن های مختلف که برای ساختن آن به آن نیاز مند است وجود دارد. و به این ترتیب

they can make their own. And so we've got an operon called the trp Operon. How does

آنها می توانند خودشان آن را برای خود بسازند. و ما یک اپرون به نام تریپ آپران داریم. چگونه کار میکند؟

that work? Well again we've got "Prog". We've got our promoter, our repressor, our operator

خب دوباره ما "پراگ" را داریم. پروموتر مان را، رپرسور مان را، اپراتورمان را و ژن های مان را

and then our gene. But if we have tryptophan present, so tryptophan's going to be these

اما اگر تریپتوفان حاضر باشد، تریپتوفان قرار است که این شش ضلعی باشد

yellow hexagons. If we have tryptophan, tryptophan's going to fit inside the repressor and it's

اگر ما تریپتوفان داشته باشیم، تریپتوفان با قرار گرفتن در داخل رپرسور شکل آن را تغیر می دهد

going to change its shape so that it fits in the operator. And so in this case, if we

به طوری که آن به اپراتوروصل شود. و بنابراین در این مورد، اگر

have a bunch of tryptophan present, then we don't want to make tryptophan. And so the

تریپتوفان حضور داشته باشد، ما نمی خواهیم که تریپتوفان تولید کنیم. و به این ترتیب

repressor is going to set that operator to the off position. What happens if all of a

رپرسور اپراتور به حالت خاموش در می آورد. چه اتفاقی می افتد اگربه صورت ناگهانی همه

sudden the tryptophan goes away? If there's no tryptophan in the diet? Well the bacteria

تریپتوفان از بین بروند؟ اگر هیچ تریپتوفانی در رژیم غذایی وجود نداشته باشد؟ خب باکتری

is not out of luck because it changes now the shape of that repressor. And so once it's

بد شانس نیست چرا که این حالت شکل رپرسور را تغییر می دهد. و به این ترتیب به محض آنکه

changed the shape of the repressor, RNA polymerase can grab on, drive down that operon, make

شکل رپرسور تغییر کرد، آر.ان.ای. پلی مراز می تواند با شتاب به آپرون چنگ بندازد، به انتهای اپرون جلو رود،

all of those genes and those genes can be used to create more tryptophan. And so it's

همه ی آن ژن ها را تولید کند وآن ژن ها را می توان برای ایجاد تریپتوفان استفاده کرد.در نتیجه

a great kind of a feedback loop. So in a lac Operon we're going to turn it on if we want

این یک حلقه ی خود تنظیمی عالیی می باشد.در یک لک آپرون ما آن را روشن می کردیم اگر ما میخواستیم که لاکتوز را تجزیه کنیم

to breakdown lactose. In a trp Operon, what we're going to do is create tryptophan if

در تریپ آپرون ، آنچه که ما می خواهیم انجام دهیم این است که تریپتوفان را بسازیم اگر

we don't have it or if it's not present. And I really didn't' understand how operons worked

ما آن را نداشته باشیم و یا اگر آن حاضرنباشد. و من واقعا چگونگی کار آپرون را درک نکردم

until I stopped thinking like a scientist and really started thinking like an engineer.

تا زمانی که تفکر مانند یک دانشمند راکنار گذاشتم و ومانند یک مهندس شروع به فکر کردن کردم

We've got a problem that we have to solve, and one of the great ways that we can do that

ما یک مشکل داریم که باید به حل گردد، و یکی از راه های عالیی که ما می توانیم این کار را انجام دهیم

is using an operon. And so I'm going to show you a quick simulation of how this works.

استفاده از یک اپرون است. و من قصد دارم به شما یک شبیه سازی سریع از چگونگی این کار را نشان دهم

It's a phet simulation. Here's a website. I'll put a link to the simulation down in

این یک شبیه سازی پی.اچ.ای.تی. است. اینجا یک وب سایتمی باشد. من یک لینک به شبیه سازی را در پایین توضیحات ویدئو قرار خوهم داد

the video description down below. But it's a great way, and I've used it with my students,

این یک روش بسیار خوبی است و من برای دانش آموزان خود از آن استفاده می کنم

for them to wrap their head around how an operon works. And so we're looking at a lac

تا از چگونگی کار آپرون سر در آورند. و ما به یک لک آپرون نگاه می کنیم

Operon. And to make it simple, we're only dealing with one gene. On of those three genes

و برای آن که آن را ساده تر سازیم ، ما تنهابا یک ژن سروکار داریم. یکی از آن سه ژن

that are found. And so if we were to look at the simulation, you could try to figure

و به این ترتیب اگر مابه شبیه سازی نگاه کنیم، شما می توانید سعی کنید تا بفهمید که آن ها چه هستند

out what everything is. But it's easier if I show you the legend and show you what everything

اما آسان تر خواهد بود اگر من به شما راهنما را نشان دهم و نشان دهم که آن ها چه هستند

is. And so we've got RNA polymerase kind of bouncing around here. Again, they'd be moving

و به این ترتیب ما آر.ان.ای. پلی مراز را داریم که به این طرف و آن طرف میرود باز هم، آنها در حال حرکت هستند

around. There's molecular motion. They'd just be randomly bouncing around. But this is one

این حرکت مولکولی دارد. آنها فقط حرکات تصادفی در اطراف می باشند. اما این یکی بازی کنان است

of the players. We've got the RNA polymerase right here. We could look down below and I

ما آر.ان.ای پلی مراز را در اینجا داریم. ما می تواند به پایین نگاه کنیم .و

could ask you, now where is the operon? Is this the operon here? Or is this the operon?

می توانم از شما بپرسم ، در حال حاضر آپرون کجاست؟ آیا آپرون در اینجا ست؟ یا اپرون این است؟

Well the right answer is this. This is going to be the the operon here because it's got

خوب جواب درست این است. اپرون در اینجا می باشد به دلیل این که یک پروموتر دارد

a promoter. So let's put that promoter out here. It's got an operator, an on-off switch.

بنابراین اجازه دهید که پروموتور را اینجا د قراردهم. این یک اپراتور ، یک سوئیچ روشن و خاموش کردن

And then it's going to have a gene. In this case the lacZ gene. So what's this up here?

و سپس یک ژن دارد. در این مورد ژن" لک زد". پس این اینجا چه است؟

Well this is not an operon. But this is going to be another, what we call a regulatory sequence.

خب این یک اپرون نیست. اما این چیزدیگری به نام بخش تنظیم کننده می باشد

And so this one down here is going to make an enzyme that's going to breakdown lactose.

و به این ترتیب این یکی در اینجا می خواهد آنزیمی را بسازد که لاکتوز را تجزیه کند

But what's this RNA polymerase up here going to make? Well it's coding, it's making a little

امااین آر.ان.ای پلی مراز در اینجاچه می سازد؟ خوب، آن در ساختن یک اندازه ی کوچکی از مسنجر آر.ان.ای فعالیت می کند

bit of messenger RNA. Well what it's eventually going to make, is it's going to make a repressor.

خوب در نهایت آین رپرسور را تولید میکند

Okay so now we've got the fourth part of our operator. We've got the promoter right here.

خوب پس در حال حاضر ما چهارمین بخش اپراتور داریم. ما پروموتور رو در اینجا داریم

We've got the repressor. We've got the operator. And now we've got the gene. But you can see

ما رپرسور داریم. ما آپراتور را داریم . والان ما ژن را هم داریم. اما شما می توانید ببینید

that the RNA polymerase can't make that gene because the repressor is blocking its way.

که آر.ان.ای. پلی مراز نمی تواند ژن را بسازدد چرا که رپرسور راهش را مسدود کرده است

And so it's in an off position at this point. And it should be. In other words we shouldn't

و به این ترتیب در این موقعیت در حالت خاموش قرار دارد. که باید باشد. به عبارت دیگر ما نباید

start making those genes until lactose is present. And so let's add a bunch of lactose.

شروع به ساخت این ژنها کنیم بجزء زمانی که لاکتوز موجود است. بنابراین، اجازه دهید کمی لاکتوز اضافه کنم.

So I'm going to add a bunch of lactose here. And let's watch what happens. Well if we add

من می خواهم مقداری لاکتوز در اینجا اضافه کنم. بیایید تماشا کنید چه اتفاقی می افتد. خوب اگر ما

a bunch of lactose, and we could speed up the simulation a little bit, what's going

مقداری لاکتوز اضافه کنیم ، ومی توانیم سرعت شبیه ساز را کمی زیاد کنیم،

to happen is the repressor, and I could pause it right here. That repressor is now having

چیزی که اتفاق می افتد این است - و من می توانم در اینجا آن را متوقف کنم- که لاکتوز به رپرسور وصل شده

the lactose bind to it. And it's changing it's shape. Or it's changing it's confirmation.

و این شکل ویا وضعیت تایید شده آن را تغییر میدهد

Once the lactose, and you can see it's happened in two cases, once the lactose binds to the

هنگامی که لاکتوز، و شما می توانید آن را در دو مورد که اتفاق افتاده ببینید، پس از آن که لاکتوز را به رپرسور متصل می شود

repressor, it can't bind to the operator anymore. And so if we play the video, what's going

رپرسوردیگر نمی تواند به اپراتور متصل شود. و به این ترتیب اگر ما ویدئو را اجرا کنیم

to happen. Well now RNA polymerase can drive down the operator, or excuse me down the operon.

چه اتفاقی می افتد؟ خوب حالا آر.ان.ای پلی مراز می تواند به پایین اپراتور حرکت کند، ببخشید به پایین آپرون

It can produce a protein. In this case that's going to be a lacZ protein. What's it going

این می تواند یک پروتئین تولید کند. در این صورت یک پروتئین لک زد خواهد بود.این چه کار میکند؟

to do? It's going to digest and breakdown all of the lactose that's present. And you

این تمام لاکتوز حاضر را هضم و تجزیه میکند. و شما

can see that it's gobbling up all of those lactose. The only lactose left is those that

می توانید ببینید که همه ی آن لاکتوز را قورت می دهد. تنها لاکتوز هایی که

are bound to the repressor itself. What happens eventually? All of the lactose is going to

به خود رپرسور متصل اند باقی می مانند. در نهایت جه اتفاقی می افتد؟ همه لاکتوزها نا پدید می شوند

disappear. In other words we will have broken it down. What happens now? Well that repressor

به عبارت دیگر ما آن را میشکانیم. حالا چه اتفاقی می افتد؟ خوب رپرسور

is going to bind to the operator again. And now we can't make that protein to break it.

دو باره به آپراتور متصل می شود. و فعلا ما می توانیم که آن پروتئین را برای شکستن آن بسازیم

And so it's a wonderful feedback loop. It's a feedback loop that deals with a bunch of

ودر نتیجه این یک حلقه ی خود تنظیمی فوق العاده است. این یک حلقه خود تنظیمیی است که با یک مقدار از لاکتوز موجود سروکار دارد

lactose present. Because e. coli would be silly to make all of the proteins to break

چون که ای.کولای احمق می بود اگر همه ی پروتئین ها را بجز زمانی که لاکتوز وجود داشته باشد بسازد

it down until we've got a bunch of lactose present. And so that's an operon. What is

بنا بر این این اپرون است. این چیست دوباره؟

it again? It's all of the genes and then a way to control those genes in one tidy little

همه این ژن ها و راهی برای کنترل این ژنها در یک بسته ی مرتب است

package. And I hope that was helpful.

و امیدوارم که مفید بوده باشد.