Bài 3: Điều hòa hoạt động của gen
I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen
1. Khái niệm
Điều hoà hoạt động của gen chính là kiểm soát lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể.
2. Các cấp độ điều hòa hoạt động của gen
- Ở SV nhân thực: cấp ADN, cấp phiên mã, cấp dịch mã, cấp sau dịch mã.
- Ở SV nhân sơ: chủ yếu ở cấp phiên mã.
Điều hoà hoạt động của gen chính là kiểm soát lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể.
2. Các cấp độ điều hòa hoạt động của gen
- Ở SV nhân thực: cấp ADN, cấp phiên mã, cấp dịch mã, cấp sau dịch mã.
- Ở SV nhân sơ: chủ yếu ở cấp phiên mã.
II. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ
1. Mô hình cấu trúc Operon Lac
a. Khái niệm
Opêron là các gen có cấu trúc liên quan về chức năng thường được phân bố liền nhau thành từng cụm và có chung 1 cơ chế điều hoà.
b. Cấu trúc của 1 opêron
+ Z, Y, A: các gen cấu trúc
+ O (operator): vùng vận hành
+ P (promoter): vùng khởi động
+ R: gen điều hoà (không nằm trong thành phần của opêron) điều hoà hoạt động các gen của opêron.
2. Đặc điểm
* Khi môi trường không có lactôzơ, gen điều hòa tổng hợp protêin ức chế. Prôtêin này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.
* Khi môi trường có lactôzơ, một số phân tử liên kết với prôtêin ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của nó làm cho prôtêin ức chế không thể liên kết với vùng vận hành. Do đó ARN pôlimeraza có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã.
- Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã bị dừng lại.
a. Khái niệm
Opêron là các gen có cấu trúc liên quan về chức năng thường được phân bố liền nhau thành từng cụm và có chung 1 cơ chế điều hoà.
b. Cấu trúc của 1 opêron
+ Z, Y, A: các gen cấu trúc
+ O (operator): vùng vận hành
+ P (promoter): vùng khởi động
+ R: gen điều hoà (không nằm trong thành phần của opêron) điều hoà hoạt động các gen của opêron.
2. Đặc điểm
* Khi môi trường không có lactôzơ, gen điều hòa tổng hợp protêin ức chế. Prôtêin này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.
* Khi môi trường có lactôzơ, một số phân tử liên kết với prôtêin ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của nó làm cho prôtêin ức chế không thể liên kết với vùng vận hành. Do đó ARN pôlimeraza có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã.
- Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã bị dừng lại.
3. Ý nghĩa
- Đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào luôn phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể.
- Đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào luôn phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể.