Điều hoà hoạt động của gen

Một số chuyên đề dùng để ôn thi hsg đhcđ – môn sinh học Taì liêu ̣ được sưu tâm ̀ và chinh ̉ sửa bởi CLB GS Sinh viên Dược Bởi vì nhiêu ̀ lý cać taì liêu ̣ sưu tâm ̀ naỳ chưa có điêu ̀ kiên ̣ kiêm ̉ đinh ̣ chât́ l ượng va ̀ xin phep ́ cać tać giả chia sẻ rât́ mong quý vị thông cam ̉ Nêú quý thây ̀ cô naò là tać giả cuả những taì liêụ naỳ xin liên hệ email: clbgiasusvd@gmail.com câu lac̣ bộ để chung ́ bổ sung tên tać giả vaò cać taì liêụ cung ̃ Giáo viên : Đậu Đình Sanh – thpt nghi lộc sanhhp@gmail.com Trang Một số chuyên đề dùng để ôn thi hsg đhcđ – môn sinh học MỘT SỐ CHUYÊN ĐỀ SINH HỌC LỚP 12 Chuyên đề GEN VÀ SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN I TỔNG QUAN VỀ SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở loài sinh vật vào thời điểm định không ph ải tất gen biểu Sự điều hòa hoạt động gen có xu hướng giúp tế bào tổng hợp protein enzym cần thiết cho sống chúng vào thời điểm, mà không tổng hợp sản phẩm nhu cầu Đi ều đảm bảo cho hệ thống sống sử dụng lượng cách có hiệu Ở sinh vật bậc thấp có khả thích ứng đặc bi ệt v ới điều kiện môi trường thường xuyên biến đổi Sự thích ứng phụ thuộc vào khả “bật” “tắt” “sự điều chỉnh” biểu t ập h ợp gen nhằm đáp ứng thay đổi môi trường Ở sinh vật bậc cao điều hòa hoạt động gen không ch ỉ đáp ứng với thay đổi điều kiện môi trường mà gắn với nhi ều hoạt động sống quan trọng khác biệt hóa tế bào, phát triển thể Sự biểu gen sinh vật nhân thực điều khiển nhiều mức độ khác từ trước dịch mã, sau dịch mã dịch mã Nhưng nhìn chung kiểu điều hòa khởi đầu phiên mã II KHÁI NIỆM VỀ GEN CƠ ĐỊNH VÀ GEN CẢM ỨNG Gen mã hóa cho sản phẩm: ARN, enzym,… thường đ ược bi ểu thường xuyên liên tục hầu hết tế bào g ọi gen c đ ịnh Vi ệc hoạt động theo kiểu định gen lãng phí lượng Quá trình bật biểu gen để đáp ứng lại có mặt tín hiệu môi trường gọi cảm ứng Các gen điều hòa theo kiểu gọi gen cảm ứng Sản phẩm gen vật mã hóa gọi enzym cảm ứng protein cảm ứng Ví dụ môi trường có Lactose nguồn hydrat cacbon nh ất Các t ế bào E.coli tiến hành tổng hợp β galactosidase protein permease cần thi ết cho việc sử dụng Lactose làm nguồn lượng Giáo viên : Đậu Đình Sanh – thpt nghi lộc sanhhp@gmail.com Trang Một số chuyên đề dùng để ôn thi hsg đhcđ – môn sinh học Permease protein vận chuyển giúp tế bào bơm Lactose vào bên trong, β galactosidase enzym phân cắt Lactose thành Glucose Galactose Hai protein vai trò E.coli nuôi môi trường Lactose Việc tổng hợp hai protein cần tiêu tốn lượng Vì chế điều hòa cho phép tế bào tổng hợp mạnh sản phẩm cần thiết cho chuyển hóa lactose môi trường có Lactose đ ồng th ời h ạn ch ế biểu chúng môi trường Lactose III ĐIỀU HÒA DƯƠNG TÍNH VÀ ĐIỀU HÒA ÂM TÍNH Sự điều hòa hoạt động gen dù cảm ứng hay ức ch ế đ ều th ực theo hai chế điều hòa dương tính điều hòa âm tính C ả hai c ch ế có tham gia protein điều hòa Các gen mã hóa cho s ản phẩm trực tiếp điều hòa biểu gen khác Điều hòa dương tính: Sản phẩm gen điều hòa có vai trò làm tăng biểu hiệnu hay nhóm gen cấu trúc Điều hòa âm tính: Sản phẩm gen điều hòa ức ch ế làm t s ự biểu gen cấu trúc Sản phẩm gen điều hòa gọi protein điều hòa xu ất hi ện d ưới hai dạng Protein hoạt hóa hệ th ống điều hòa dương tính protein ức chế hệ thống điều hòa âm tính Việc protein điều hòa liên kết vào vị trí liên kết protein điều hòa (RPBS) hay không phụ thuộc vào xuất phân tử có kích th ước nhỏ, phân tử gọi phân tử tín hiệu Phân tử tín hiệu làm tăng cường biểu gen gọi phân tử kích ứng n ếu h ạn ch ế kìm hãm biểu gen gọi phân tử đồng ức chế Các phân tử tín hiệu liên kết vào protein điều hòa làm thay đổi c ấu hình c chúng dẫn đến thay đổi chức hoạt tính protein g ọi biến đổi dị hình IV SỰ ĐIỀU HÒA KHỞI ĐẦU PHIÊN MÃ Ở VI KHUẨN Operon Lac điều khiển đồng thời protein hoạt hóa ức chế Operon Lac cụm gen hệ gen E.coli gồm gen cấu trúc Giáo viên : Đậu Đình Sanh – thpt nghi lộc sanhhp@gmail.com Trang Một số chuyên đề dùng để ôn thi hsg đhcđ – môn sinh học (lac Z, lac Y lac A) nằm liền kề G ọi Operon s ự phiên mã c gen cấu trúc diễn đồng thời dùng chung Promoter Promoter cuar Operon Lac (promoter Lac) nằm đầu 5’ lac Z điều khiển phiên mã tổng hợp phân tử mARN Nhưng phân tử mARN chứa thông tin mã hóa nhiều gen nên gọi mARN đa cistron Phân tử mARN sau dịch mã cho loại protein lac Z => β – galactosidase thủy phân Lactose thành Glucose Galactose Ngoài β – galactosidase xúc tác phản ứng chuy ển hóa Lactose thành Allolactose lac Y => protein Permease protein vận chuyển bơm Lactose vào bên tế bào lac A => enzym thiogalactoside transacetylase có vai trò giải độc tế bào hợp chất thiogalactoside vận chuyển vào tế bào Permease hoạt động Có hai loại protein điều hòa tham gia điều khiển hoạt động Operon Lac protein hoạt hóa CAP protien ức chế Lac I Lac I mã hóa gen lac I nằm gần Operon Lac phía đầu 5’ m ột gen c đ ịnh CAP gen mã hóa nằm xa Operon Lac Cả hai protein CAP Lac I protein liên kết ADN với vị trí liên kết tương ứng nằm đầu 5’ (CAP) đ ầu 3’ (Lac I) vị trí gọi trình tự điều hành hay Operator Opreon Lac Mỗi protein điều hòa ‘tiếp nhận’ tín hiệu khác từ môi trường truyền tín hiệu tới Operon Lac CAP truyền tín hiệu vi ệc môi trường Glucose Lac I truyền tín hiệu việc môi trường có Lactose Lac I liên kết mạnh với Operator ức chế Operon Lac môi trường Lactose Khi môi trường có Lactose Lac I b ị bất ho ạt Operon Lac giải nén CAP liên kết vào Operon Lac lại có vai trò thúc đẩy Operon hoạt động Tuy CAP liên kết mạnh môi trường Glucose Vì phối hợp hai loại protein điều hòa CAP Lac I s ẽ đảm bảo cho Operon Lac biểu mạnh môi trường có Lactose mà Glucose Giáo viên : Đậu Đình Sanh – thpt nghi lộc sanhhp@gmail.com Trang Một số chuyên đề dùng để ôn thi hsg đhcđ – môn sinh học Khi Lactose Permease vận chuyển vào tế bào β – galactosidase chuyển hóa thành Allolactose Chính Allolactose ều hòa ho ạt động Lac I Vậy β – galactosidase đâu mà có dường Operon Lac chưa hoạt hóa Câu trả lời : Sự điều hòa ức chế Operon Lac có kẽ hở Ngay Operon Lac trạng thái bị ức chế vận có phân tử mARN c gen cấu trúc phiên mã Sở dĩ liên k ết c ARN pol protein điều hòa khác liên kết y ếu, nghĩa chúng hình thành phá vỡ mức cân Do đó, có l ượng nh ỏ ARN pol liên kết vào Promoter tiến hành phiên mã gen c ấu trúc K ẽ hở giúp tế bào có lượng β – galactosidase permease môi trường Lactose, lactose vận chuyển vào bên tế bào chuyển hóa thành Allolactose để kích ứng hoạt động Operon Lac Allolactose liên kết vào Lac I thay đổi cấu hình protein ức ch ế (nguyên tắc dị hình) dẫn đến liên kết lỏng lẻo Lac I v ới Operator Lac I rời khỏi Promoter Các phân tử Lac I tự liên k ết v ới Allolactose lực với ADN Lúc gen cấu trúc giải nén Giáo viên : Đậu Đình Sanh – thpt nghi lộc sanhhp@gmail.com Trang ... LỚP 12 Chuyên đề GEN VÀ SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN I TỔNG QUAN VỀ SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở loài sinh vật vào thời điểm định không ph ải tất gen biểu Sự điều hòa hoạt động gen có xu hướng giúp... gen khác Điều hòa dương tính: Sản phẩm gen điều hòa có vai trò làm tăng biểu hiệnu hay nhóm gen cấu trúc Điều hòa âm tính: Sản phẩm gen điều hòa ức ch ế làm t s ự biểu gen cấu trúc Sản phẩm gen. .. điều hòa hoạt động gen dù cảm ứng hay ức ch ế đ ều th ực theo hai chế điều hòa dương tính điều hòa âm tính C ả hai c ch ế có tham gia protein điều hòa Các gen mã hóa cho s ản phẩm trực tiếp điều