Sinh 12 - Bài 3 ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN

Sinh 12 - Bài 3 ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN

VIDEO BÀI GIẢNG CHI TIẾT

 

I. Khái niệm

Là điều hòa 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.

Điều hòa hoạt động gen có thể xảy ra ở nhiều cấp độ:

- Điều hòa phiên mã (điều hòa số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào).

- Điều hòa dịch mã (điều hòa lượng protein được tạo ra).

- Điều hòa sau dịch mã (làm biến đổi prôtêin sau khi được tổng hợp để có thể thực hiện được chức năng nhất định).

Điều hòa hoạt động gen ở tế bào nhân sơ xảy ra chủ yếu ở mức độ phiên mã. sinh vật nhân thực, sự điều hoà phức tạp hơn ở nhiều cấp độ từ mức ADN (trước phiên mã), đến mức phiên mã, dịch mã và sau dịch mã.

II. Cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

1. Mô hình cấu trúc operon Lac

Operon là các gen cấu trúc liên quan về chức năng được phân bố liền nhau và có chung cơ chế điều hòa hoạt động.

Cấu trúc operon Lac:

- Z, Y, A: Là các gen cấu trúc mã hóa cho các enzim phân giải lactôzơ.

- O: Vùng vận hành là trình tự nuclêôtit đặc biệt để protein ức chế liên kết ngăn cản phiên mã.

- P: Vùng khởi động có trình tự nuclêôtit để ARN polimeraza liên kết và khởi động quá trình phiên mã.

Gen điều hòa R không nằm trong operon nhưng có vai trò điều hòa hoạt động operon.

2. Sự điều hoà hoạt động của operon Lac

- Khi môi trường không có lactôzơ: Gen điều hoà tổng hợp prôtêin 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: Khi môi trường có lactôzơ, một số phân tử lactôzơ 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 polimeraza 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.


 TRẢ LỜI CÂU HỎI SAU SGK

Bài 1, 2 trang 18 SGK Sinh 12

Bài 1. Thế nào là điều hoà hoạt động gen?

Trả lời:

— Trong tế bào chứa đầy đủ hệ gen nhưng các gen hoạt động khác nhau theo giai đoạn phát triển của cá thể và theo nhu cầu hoạt động sống của tế bào.

- Sự hoạt động khác nhau của gen là do quá trình điều hoà, quá trình điều hoà này thường liên quan đến các chất cảm ứng hay còn gọi là chất tín hiệu.

Bài 2. Opêron là gì? Trình bày cấu trúc opêron Lac ở E. coli.

Trả lời:

Trên ADN, các gen có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm, có chung một cơ chế điều hoà được gọi là opêron.

Opêron Lac gồm các thành phần:

- Nhóm gen cấu trúc liên quan nhau về chức năng nằm kề nhau.

- Gen chỉ huy (O): nằm trước các gen cấu trúc, là vị trí tương tác với prôtêin ức chế.

- Vùng khởi động (P): nằm trước gen chỉ huy đó là vị trí tương tác của ARN polimeraza để khởi đầu phiên mã.


Bài 3, 4 trang 18 SGK Sinh 12

Bài 3. Giải thích cơ chế điều hoà hoạt động của opêron Lac.

Trả lời:

- Sự hoạt động cùa opêron chịu sự điều khiển của một gen điều hoà (regulator: R) nằm ở trước opêron.

-  Bình thường, gen R tổng hợp ra một loại prôtêin ức chế gắn vào gen chỉ huy do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động. Khi có chất cảm ứng (ví dụ lactôzơ) thì opêron chuyển sang trạng thái hoạt động (cảm ứng).

- Biểu hiện ở gen R và opêron Lac trong trạng thái ức chế:

+ Trong điều kiện bình thường (môi trường không có chất cảm ứng: đường lactôzơ), gen điều hoà (R) phiên mã tạo ra mARN của nó, mARN này được sử dụng để tổng hợp ra chất ức chế (prôtêin ức chế).

+ Chất ức chế đến bám vào gen chỉ huy. Gen chỉ huy bị ức chế do đó các gen cấu trúc không phiên mã.

- Biểu hiện ở gen R và opêron Lac khi có chất cảm ứng lactôzơ:

+ Khi môi trường nuôi E. coli có đường lactôzơ (đặc biệt là môi trường trước đó không có lactôzơ và thiếu glucôzơ) thì lactôzơ tác dụng với chất ức chế, chất ức chế bị bất hoạt. Do vậy, nó không còn có thể kết hợp với gen chỉ huy nữa.

+ Gen chỉ huy được tự do điều khiển quá trình phiên mã của cả opêron, mARN cùa các gen A. B, C được tổng hợp và sau đó được sử dụng để dịch mã tổng hợp các prôtêin enzim tương ứng. Đó là trạng thái cảm ứng (hoạt động) của opêron.

- Khi lactôzơ bị phân giải hết, chất ức chế được giải phóng, chất ức chế chuyển từ trạng thái bất hoạt sang trạng thái hoạt động đến bám vào gen chỉ huy và opêron lại chuyển sang trạng thái bị ức chế.

Bài 4. Hãy chọn phương án trả lời đúng.

Trong cơ chế điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, vai trò của gen điều hoà là gì?

A. Nơi tiếp xúc với enzim ARN polimeraza.

B. Mang thông tin quy định prôtêin ức chế.

C. Mang thông tin quy định enzim ARN pôlimcraza.

D. Nơi liên kết với prôtêin điều hoà.

Trả lời: B


Đăng nhận xét

Mới hơn Cũ hơn
Đọc tiếp:
Icon-Zalo Zalo Icon-Messager Messenger Icon-Youtube Youtube Icon-Instagram Tiktok