Bài giảng môn Sinh học lớp 12 - Bài 3: Điều hòa hoạt động gen

Nội dung text: Bài giảng môn Sinh học lớp 12 - Bài 3: Điều hòa hoạt động gen

1. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
2. I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen 1. Ví dụ: 2. Khái niệm: là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra (nói cách khác là gen có được phiên mã và dịch mã hay không). 3. Tín hiệu điều hòa: - SNVS: THĐH là các tác nhân dinh dưỡng, các điều kiện lí hóa của môi trường. - SVNT: THĐH là các hoocmon, các nhân tố tăng trưởng – là những phân tử do các TB chuyên biệt sản sinh, theo thể dịch lưu chuyển khắp cơ thể. Các phân tử này tác động lên những nhóm tế bào đích điều chỉnh biểu hiện gen của các nhóm TB này theo đúng chương trình đã định sẵn cho phù hợp với sự phát triển của toàn bộ cơ thể.
3. I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen 3. Các cấp độ điều hòa - SVNS: ở SVNS chủ yếu điều hòa ở giai đoạn phiên mã. - SVNT: quá trình điều hòa diễn ra phức tạp ở nhiều cấp độ khác nhau: trước phiên mã, phiên mã, trước dịch mã, sau dịch mã. 4. Mục đích của việc điều hòa: - SNVS: điều chỉnh hệ enzim phù hợp với tác nhân dinh dưỡng - SVNT: biệt hóa cấu tạo và chức năng của từng loại tế bào trong cơ thể. 5. Ý nghĩa - Đảm bảo hoạt động sống của tế bào phù hợp điểu kiện môi trường và sự phát triển bình thường của cơ thể.
4. II. Điều hòa hoạt động gen ở SVNS 1. Mô hình cấu trúc của Operon Lac: a. Khái niệm Operon: các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố liền nhau thành 1 cụm và có chung một cơ chế điều hòa. b. Cấu tạo của Operon Lac:
5. b. Cấu tạo của Operon Lac: -Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A) : tổng hợp các enzim tham gia phân giải đường lactose trong môi trường để cung cấp năng lượng cho TB. -Vùng vận hành (Operator - O): là nơi tương tác với prôtêin ức chế ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc. -Vùng khởi động (Promoter - P) : là nơi enzim ARN-pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã. Gen điều hòa R (không nằm trong cấu trúc Operon): tổng hợp prôtêin ức chế. Prôtêin này liên kết với vùng vận hành để ngăn cản quá trình phiên mã.
6. Vùng khởi động P Gen điều hòa R Vùng vận hành O DNA lacI lacZ ARN không được tạo ra 3’ mRNA 5’ ARN pol Prôtêin ức chế Khi môi trường không có lactose lacI
7. Khi môi trường có lactose Operon Lac DNA lacI lacZ lacY lacA ARN pol 3’ mRNA mRNA 5’ 5’ Prôtêin Β-Galactosidase Permease Transacetylase ức chế Allolactose Chất ức chế bị (chất cảm ứng ) bất hoạt
8. Tóm lại, điều hòa hoạt động gen ở SVNS chủ yếu diễn ra ở giai đoạn phiên mã dựa vào sự tương tác giữa prôtêin ức chế với vùng vận hành → giúp sinh vật đáp ứng tốt với điều kiện môi trường thay đổi. Khi môi trường không Khi môi trường có có lac lac Gen điều hòa R Tổng hợp prôtêin ức chế Prôtêin ức chế Liên kết với vùng vận Không liên kết với hành O vùng vận hành O Các gen cấu Không phiên mã Tổng hợp enzim trúc Z, Y, A phân giải đường
9. Fig. 18-5 Promoter Operator DNA lacI lacZ Vị trí liên kết CAP RNA polymerase CAP hoạt Liên kết và cAMP hóa phiên mã CAP bất Chất ức chế lac hoạt bị bất hoạt Allolactose (a) Khi có lactose, glucose hiếm (cAMP cao): lac mRNA của lac được tổng hợp mạnh Promoter Operator DNA lacI lacZ Vị trí liên kết CAP RNA polymerase khó liên kết vào promoter CAP bất hoạt Chất ức chế lac bị bất hoạt (b) Khi có lactose và glucose (cAMP thấp ): chỉ có ít lac mRNA được tổng hợp