DI TRUYỀN TẾ BĂO 11.1 Nhiễm sắc thể
E trước AG GUAAGU A (PY)nNCAG G sau
12.4.3.1. Điều hoă phiín mê
Điều hoă tổng hợp protein ở giai đoạn phiín mê thực hiện qua operon. Điều hoă qua operon được Monod.J vă Jacob.E phât hiện ra năm 1965.
* Khâi niệm operon. Năm 1965, J.Monod vă E.Jacob đưa ra khâi niệm operon: operon lă một đoạn ADN, trín đó có một nhóm gen hoạt động phối hợp với nhau đểđiều hoă sự tổng hợp một nhóm protein.
Thănh phần operon gồm có:
- Một gen khởi động - promotor (P). - Một gen tâc động - operator (O).
- Một số gen cấu trúc - Sistor (Z). Mỗi gen cấu trúc mê hoâ một protein. Ví dụ operon - lac có 3 gen cấu trúc lă X, Y, Z, trong operon-Trip có 4 gen cấu trúc lă Trip E, Trip D, Trip C, Trip B vă Trip A.
Sựđiều hoă tổng hợp protein theo operon xảy ra nhiều hình thức khâc nhau:
Điều hoă cảm ứng đm tính
Điều hoă đm tính Điều hoă ức chế đm tính Điều hoă cảm ứng dương tính Điều hoă dương tính Điều hoă ức chế dương tính
Trong câc hình thức trín thì điều hoă đm tính phổ biến hơn.
* Điều hoă cảm ứng đm tính. Ví dụ operon - lac trong môi trường chứa glucose thì E.coli phât triển tự nhiín. Nín thay glucose bằng lactose thì trực khuẩn E.coli không mọc. Lúc năy trực khuẩn E.coli sử dụng được lactose để phât triển lă nhờ enzyme β - galactozidase phđn huỷ lactose đê tạo ra glucose cung cấp nguồn dinh dưỡng cho E.coli. Trong quâ trình sử dụng lactose còn có 3 enzyme xúc tâc.
- Permease: giúp lactose vận chuyển qua măng vi khuẩn. Permease được mê hoâ bởi gen Y.
- Acetylase: chưa rõ vai trò. Được mê hoâ bởi gen A.
- β galactozidase: phđn huỷ lactose tạo glucose vă galactose. Được mê hoâ bởi gen B.
Những enzyme năy chỉ được tổng hợp khi có nhu cầu phđn huỷ lactose vă khi đó trong tế băo có lactose, còn khi không có lactose thì không cần câc enzyme trín. Vậy lactose lă chất cảm ứng của operon - lac.
Cơ chế hoạt động của operon - lac: hoạt động của openron phụ thuộc văo gen O. Khi gen O liín kết với chất ức chế sẽ lăm ngừng tổng hợp ARNm vă tổng hợp protein cũng bị ngừng. Còn nếu chất cảm ứng, đó lă lactose, liín kết với gen O sẽ kích thích sự
khởi động của promotor vă quâ trình phiín mê xảy ra.
Khi trong môi trường không có lactose mă chỉ có glucose thì tế băo không cần tổng hợp ra câc enzyme phđn huỷ lactose lúc đó operon đóng. Tổng hợp ARNm ngừng hoạt
động vă không có ARNm nín quâ trình tổng hợp câc enzyme cũng không xảy ra. Sở dĩ có cơ chế đó lă do gen điều hoă tổng hợp protein ức chế. Khi không có lactose lă chất cảm
ứng nín chất ức chế bâm văo operon lăm đóng operon lại.
Khi môi trường có lactose, tế băo cần tổng hợp câc enzyme phđn huỷ lactose. Do vậy, operon mở ra để phiín mê ARNm. Từ câc ARNmđược tổng hợp đó sẽ tiến hănh quâ trình giải mê tạo câc enzyme phđn huỷ lactose. Cơ chế quâ trình mở operon lă khi có lactose, lactose liín kết với chất ức chế do gen điều hoă tạo ra lăm mất hoạt tính ức chế của gen năy. Phức chất cảm ứng - chất ức chế không có âi lực với operon không bâm văo operon, operon mở.
- Ví dụ: để tổng hợp triptophan cần 5 enzyme xúc tâc 5 phản ứng kế tiếp nhau. Quâ tình điều hoă cơ chế tổng hợp nhóm gen năy lă operon - Trip. Nếu tế băo thiếu triptophan thì quâ trình tổng hợp 5 enzyme tham gia tổng hợp triptophan được thực hiện, operon mở. Ngược lại, khi tế băo có đủ triptophan thì operon đóng để ngừng tổng hợp enzyme xúc tâc câc phản ứng tổng hợp ra triptophan vì lúc đó tế băo đê có đủ triptophan không cần tổng hợp thím.
- Cơ chế hoạt động của operon - Trip:
Cũng như operon - lac, ở operon - Trip có gen điều hoă tổng hợp protein ức chế. Chất năy không có âi lực với operon nín không bảm văo operon khi không có yếu tố trợ lực. Khi tế băo không có triptophan, chất ức chế không bâm văo operon được, operon mở, câc ARNm được tổng hợp vă cuối cùng câc enzyme cũng được tạo ra để thực hiện quâ trình tổng hợp triptophan thoả mên nhu cầu của tế băo.
Khi tế băo có đủ triptophan, triptophan trở thănh chất đồng ức chế, bâm văo chất ức chế do gen điều hoă tổng hợp ra lăm tăng âi lực của nó với operon nín không bâm được văo operon, operon đóng.
Câc gen cấu trúc không phiín mê ra ARNm nín không có ARNm để tổng hợp protein, quâ trình tổng hợp protein ngừng lại.
Bằng câch điều hoă trín mă operon đê thực hiện quâ trình tổng hợp protein theo nhu cầu của tế băo: tế băo cần thì tổng hợp (operon mở), tế băo không cần thì không tổng hợp (operon đóng).
* Điều hoă cảm ứng dương tính
Trường hợp operon - lac ngoăi điều hoă cảm ứng đm tính còn cơ chếđiều hoă cảm ứng dương tính. Đó lă khi môi trường nuôi cấy italic có cả lactose vă glucose.
Khi có mặt cả glucose vă lactose thì E. coli chọn glucose để lăm nguồn dinh dưỡng trước. Khi glucose hết, E.coli chuyển sang sử dụng lactose. Như vậy, khi có glucose việc sử
dụng lactose bị kìm hêm - operon -lac đóng. Đó lă cơ chếđiều hoă cảm ứng dương tính.