همان طور كه ميدانيم
 اطلاعات كد گذاري شده يك بعديDNA  به صورت ژن سازمان يافته است،ابتدا به RNA كروموزومي  نسخه برداري و سپس به صورت اطلاعات سه بعدي به ملكولهاي پروتئين ترجمه ميشوند. بديهي است كه بعضي از پروتئين هاي نهادي 1، مثلاً پروتئينهاي سازنده پيكر سلولي؛ هميشه بايد ساخته شوند ولي بايد دانست كه رفتار موجود زنده، علاوه بر آن
كه به طبيعت پروتئينهاي موجود در سلول بستگي دارد، به مقدار پروتئينها و شرايط محيطي مؤثر بر آنها نيز وابسته است و
نبايد از ياد ببريم كه اگر همه پروتئينهاي سلول هميشه ساخته شوند، الگوهاي رفتار سلولها متنوع نميبود. موجودات زنده
انرژي زيادي را صرف فرآيندهاي نسخه برداري و ترجمه ميكنند پس توانايي سلول براي آن كه مواد را فقط به هنگام نياز سنتز
كند، از نظر اقتصادي سلول و سازگاري آن بسيار حائز اهميت است كه در اين رابطه سلولها ا بزاري در اختيار دارند كه سنتز
پروتئينها را دقيقاً به اندازه و در زماني كه مورد نياز است، تضمين ميكند و به طور كلي با سنتز فرآورده هاي هر ژن خاص
:مكانيسم هايي كنترل ميكنند كه در مجموع آنها را سيستم تنظيم ژن 2 مينامند.
تنظيم ژن پديده اي ميباشد كه ژنها تحت شرايط مختلف ميتوانند بيان شوند ولي در مقابل ژنهاي تنظيم نشده داراي اساس
ثابت از سطح بيان ژن در تمام شرايط زماني ميباشد كه اين ژنها را ژنهاي نهادي 3 مينامند.
به وسيله تنظيم ژن، سلول از هدر رفتن انرژي با ارزش ساخت و توليد پروتئين جلوگيري ميكند. سيستمهاي تنظيم ژن در
پروكاريوت و يوكاريوت، تا اندازه اي با هم متفاوت هستند. اولاً اين كه پروكاريوتها عموماً تك سلولي هستند و زندگي مستقلي
دارند و تا زماني كه شرايط محيطي مناسب باشد به رشد و تنظيم خود ادامه ميدهند، بنابراين اين سيستم در پروكاريوتها براي
فراهم آوردن بيشترين ميزان رشد در محيط خاص متناسب شده است. ولي در يوكاريوتها شرايط محيطي زيستي سلولهاي آنها
تقريباً ثابتتر و يكنواختتر از پروكاريوتها است پس سلولهاي آنها كمتر از پروكاريوتها نياز به مبارزه با محيط زيست را
دارند.
1 Housekeeping proteins
2 Gen Regulation
3 Constitutive genes
3
اصول تنظيم
از آن جا كه مكانيسمهاي تنظيم كننده در باكتريها و باكتريوفاژها بهتر از موجودات زنده ديگر شناخته شده اند، مبناي همه مفهوم-
هاي مهم مربوط به اين گونه تنظيم را همين مكانيسم در اين موجودات تشكيل ميدهد. بديهي است كه نمود اثر ژن را در پروكاريوتها ميتوان با كنترل سنتز
اين دو نوع مولكول (mRNA)
يا پروتئين تنظيم كرد.براي كنترل سنتز  مكانيسمهاي خاصي پديد آمده اند. 

كروموزومهاي باكتريها از قبيلE.Coli 
محتوي چندين هزار ژن مختلف است و انتخاب طبيعي اين موجود را قادر ساخته است تا رقابت كارآمد در تعامل با محيط خود بر طبق مقدار منابع محدود غذا داشته باشد و تنظيم ژن در اين
موجود باعث شده است كه بتواند تطابق خوبي با محيط كاملاً متغير خود از نظر دمايي، غذا و بسياري عوامل ديگر داشته باشد.
اين باكتري آنزيمهايي ساخته است كه با آن توانايي استفاده از تركيباتي غير از گلوكز را به عنوان غذا، محافظت از خود در برابر
محيطهاي زهر آگين و سنتز تركيبات مفيد به هنگام نياز را ميدهد ولي اين آنزيمها به طور عادي در باكتري وجود ندارند، به
عبارت ديگر هنگامي ساخته ميشوند كه به آنها نياز باشد و بر طبق اين نظريه فعاليت تنظيمي(روشن و خاموش) با ساختن  (mRNA)خاصي هنگام نياز و منع سنتز آن به هنگام رفع نياز حاكم خواهد شد.

   در باكتري نمونه هاي كمي از خاموشي
كامل شناخته شده است. در حالت خاموشي سيستم، فرآورده ژن به مقدار بسيار اندكي سنتز ميشود پس اصطلاح روشن و
خاموش شدن همان كم يا زياد شدن ميزان بيان ژن ميباشد و سنتز پروتئين در حالت خاموشي متوقف نميشود بلكه ترازساخت
آن معمولاً بسيار پايين ميرود. فقط در هاگها (نوعي باكتري) نمود اثر بيشتر ژنها كاملاًً خاموش ميشود.
در يوكاريوتها خاموشي كامل نمود اثر يك ژن بسيار متداول است. در باكتريها چندين آنزيم به طور متوالي در يك مسير
متابوليسمي كار ميكنند و داراي تنظيم هماهنگ 1 ميباشند؛ بدين معني كه يا همه آنزيمها و يا هيچ كدام توليد ميشوند كه اين
پلي سيستروني ناشي از كنترل سنتز يك
ميشود كه همه فرآوردههاي ژني را كد گذاري ميكنند. (در (mRNA) تنظيم پروكاريوتها ژنها اغلب روي كروموزومها در كنار يكديگر انباشته ميشوند و بدين ترتيب هماهنگ كار ميكنند ولي در
يوكاريوت ژنها با فاصله و روي كروموزومهاي مختلف پراكنده شده اند).

 همان طور كه ميدانيد بيان ژن يك فرآيند چند مرحله

اي است كه از رونويسي تا ترجمه را در بر ميگيرد و شايد شامل اثرات
روي ساختار پروتئينها و عملكرد نيز تغيير بعد از ترجمه
بشود. اين نكته حائز اهميت است كه تنظيم به باكتري اجازه ميدهد تا توسط بيان پروتئينها از منابع خود نگهداري كند و فقط در
زماني كه به آنها نياز دارد استفاده نمايد.
در قسمت زير مراحل مختلف سيستم بيان ژن نشان داده شده است:
تنظيم بيان ژن در مراحل مختلفي شامل:
رونويسي ژن: 􀀹
 پروتئينهاي تنظيمي بهDNA
متصل ميشوند و سرعت رونويسي را كنترل ميكنند. رونويسي به علت تشكيل خاتمه دهنده رونويسي خاتمه مييابد.
 ترجمه 􀀹
پروتئينهاي مهار كننده ترجمه ميتوانند به
mRNAمتصل شوند و از شروع ترجمه جلوگيري نمايند.  

تغيير بعد از ترجمه پروتئين 􀀹
mRNAدر منع بازخورديا فيدبك محصولات يك مسير متابوليكي اولين آنزيم در اين مسير را منع ميكند.
تغييرات كووالانسي در ساختار پروتئين سبب عملياتي شدن آن مي شود.
(functional protein) پروتئين عملياتي 􀀹
در ادامه تعدادي فرآيند وجود دارد كه در سطوح ژنتيك تنظيم شده است:
-1 متابوليسم: برخي پروتئينها در متابوليسم مولكولهاي كوچك عمل ميكنند.
-2 پاسخ به استرس محيطي: پروتئينهاي مشخص به باكتري براي بقاء در برابر استرسهاي محيطي مانند شوك اسمزي يا شوك
حرارتي كمك ميكند.
-3 تقسيم سلول: برخي پروتئينها براي تقسيم سلول لازم هستند و فقط زماني كه سلول باكتري آماده تقسيم ميشودكاربرد دارند.
5
تنظيم نسخه برداري
تعدادي از مكانيسمهاي تنظيم نسخه برداري همگاني هستند، اغلب هر مكانيسم خاصي كه در اين فرآيند به كار ميرود به مسير
سنتز آن بستگي دارد:
-1 مسير تجزيه كننده
-2 مسير زيست سنتزي
و اين بدين معني است كه آيا كار اين آنزيمها تجزيه ماده به تركيبات مفيدتر و يا ساختن مولكول دلخواه (سنتزي) است؟
در سيستم تجزيه كننده چند مرحله

اي، اغلب فراهم بودن مولكولي كه بايد تجزيه شود، سنتز شدن يا نشدن آنزيمهاي وارد در اين
مسير را تعيين ميكند و از سوي ديگر در مسير زيست سنتزي غالباً مولكول فرآورده نهايي، تنظيم كننده است و مكانيسم مولكولي
اين دو الگو به دو طريق تنظيم منفي يا مثبت است.
در سيستمهايي كه به طريق منفي تنظيم ميشوند، امكان دارد كه پروتئيني به نام مهار كننده كه نسخه برداري ژن يا ژنهاي معيني
را منع ميكند، در سلول وجود داشته باشد و در بعضي موارد، مهار كننده به تنهايي ميتواند از نسخه برداري جلوگيري كند و
لازم است تا نسخه برداري را ممكن سازد. در ديگر موارد تنظيم منفي، (inducer) نوعي مولكول ضد مهار كننده به نام القاء كننده
پروتئين مهار كننده به خودي خود نسخه برداري را منع نميكند بلكه اين كار را تنها در صورتي انجام ميدهد كه با مولكول ويژه-
اي يك مجموعه تشكيل دهد.
فراواني نسخه برداري را از اپران معيني (activator ) در سيستمي كه به طريق مثبت تنظيم ميشود، پروتئيني به نام فعال ساز
افزايش مي دهد. برخي مولكولهاي فعال ساز بايد ابتدا به نوعي مولكول سيگنال ملحق شوند تا به صورت القاء كننده مؤثر در
آيند.
اصطلاح منفي يا مثبت در اصل به اتصال پروتئين به منطقه تنظيمي ژن بر ميگردد و اگر اين به هنگام اتصال نسخه برداري ممكن
شود گويند روش مثبت است و اگر با اتصال اين پروتئين نسخه برداري منع شود گويند روش منفي است.