Sự điều hòa hoạt động của Operon Lac -Khi môi trường không có Lactôzơ: Protein ức chế do gen điều hòa tổng hợp sẽ liên kết vào vùng vận hành làm ngăn cản quá trình phiên mã của gen cấu t[r]
Trang 1ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Trang 2I 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
Trang 3I Khái quát về điều hòa hoạt động gen
3 Các cấp độ điều hòa
- SVNS: do không có màng nhân, mARN sau khi được tổng hợp thì tiếp xúc ngay với ribôxôm để tiến hành dịch mãquá trình
phiên mã và dịch mã diễn ra đồng thờiở SVNS chủ yếu điều hòa
ở giai đoạn phiên mã
- SVNT: bộ gen lớn, ADN được nén chặt trong nhânquá 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
Trang 4II Điều hòa hoạt động gen ở SVNS
1 Mô hình cấu trúc của Operon Lac:
Do hai nhà khoa học người Pháp là F.Jacop và J.Mono đã phát hiện ra cơ chế điều hòa hoạt động gen của VK đường ruột E.coli qua cấu trúc gọi là Operon
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:
Trang 5b Cấu tạo của Operon Lac:
-Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A) : nằm kề nhau, có liên quan với nhau về
chức năng - 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 trình tự nu đặc biệt, 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 Nhờ P, mà ARN-pôlimeraza nhận ra mạch nào là mạch khuôn
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
Trang 6Khi môi trường không có lactose
mRNA
DNA
DNA
mRNA 5’
Prôtêin
ức chế
ARN pol
Gen điều hòa R Vùng khởi động P Vùng vận hành O
mRNA
5’
3’
Chất ức chế bị bất hoạt
Allolactose
(chất cảm ứng )
5’
3’
ARN không được tạo ra
Permease Transacetylase
Operon Lac
Β-Galactosidase
lacY lacZ lacA
lacI
Khi môi trường có lactose
ARN pol
Prôtêin
ức chế
Trang 7II Điều hòa hoạt động gen ở SVNS
2 Sự điều hòa hoạt động của Operon Lac
-Khi môi trường không có Lactôzơ: Protein ức chế do gen điều
hòa tổng hợp sẽ liên kết vào vùng vận hành làm ngăn cản quá trình phiên mã của gen cấu trúc
-Khi môi trường có Lactôzơ: Một số phân tử lactôzơ liên kết với
protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian của protein
ức chế protein ức chế bị bất hoạt và không liên kết được với vùng vận hành.
Enzim ARN polimeraza có thể liên kết vào vùng khởi động để tiến hành quá trình phiên mã Các phân tử mARN tiếp tục dịch
mã tổng hợp các enzim thủy phân lactôzơ.
Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, protein ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã dừng lại
Trang 8Tóm 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
có lac Khi môi trường có lac
Gen điều hòa R Tổng hợp prôtêin ức chế
Prôtêin ức chế Liên kết với vùng vận
hành O Không liên kết với vùng vận hành O Các gen cấu
trúc Z, Y, A Không phiên mã Tổng hợp enzim phân giải đường