BÀI 3. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN
* Nguyên nhân: Do số lượng gene của mỗi loài rất lớn (VD: Ở người có 25000 gene), vì vậy để phù hợp với sự phát triển, thích ứng của cơ thể với môi trường đã xuất hiện cơ chế điều hòa – là cơ chế mà ở đó mỗi thời điểm chỉ có một số gene hoạt động còn phần lớn các gene không hoạt động.
I. Khái niệm :
-Điều hòa hoạt động của gene là quá trình điều hoà lượng sản phẩm của gene giúp tế bào tổng hợp protein cần vào lúc cần thiết.
II. Cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ
1. Cấu tạo Operon Lac theo Jacop - Mono:
- Trên ADN, các gen có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm có chung một cơ chế điều hòa được gọi là operon.
VD Operon Lac gồm các thành phần:
Nhóm gen cấu trúc liên quan nhau về chức năng nằm kế nhau.
Vùng vận hành (O): nằm trước các gen cấu trúc, là vị trí tương tác với prôtêin ức chế.
Vùng khởi động (P): nằm trước vùng vận hành, đó là vị trí tương tác của ARN-polimeraza để khởi đầu phiên mã.
2. Cơ chế hoạt động của Operon Lac ở vi khuẩn E.coli:
Sự hoạt động của operon chịu sự điều khiển của một gen điều hòa (R) nằm trước operon.
Bình thường khi không có chất cảm ứng lactôzơ
+ gen R tổng hợp một loại prôtêin ức chế
+ prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành, do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế không hoạt động được.
Khi có mặt của chất cảm ứng (ví dụ lactôzơ) thì chất này bám vào prôtêin ức chế làm cho nó bị biến đổi cấu hình không gian nên không bám được vào vùng vận hành, nhờ đó ARN-polimeraza tiến hành phiên mã ở nhóm gen cấu trúc và các mARN được dịch mã tạo ra các chuỗi pôlipeptit để hình thành prôtêin hoàn chỉnh.
Cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân thực
Cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực phức tạp hơn vì:
Do cấu trúc phức tạp và khối lượng lớn của ADN trong nhiễm sắc thể. Chỉ có một phần nhỏ ADN mã hóa các thông tin di truyền còn đại bộ phận đóng vai trò điều hòa hoặc không hoạt động.
Tế bào tổng hợp prôtêin nhiều hay ít là do nhu cầu trong từng giai đoạn phát triển của tế bào.
Sự điều hòa hoạt động gen của sinh vật nhân thực qua nhiều mức điều hòa, qua nhiều giai đoạn như: nhiễm sắc thể tháo xoắn, phiên mã, biến đổi sau phiên mã, dịch mã và biến đổi sau dịch mã.
Bên cạnh vùng khởi động và kết thúc phiên mã còn có các gen tăng cường tác động lên gen điều hòa làm tăng sự phiên mã và các gen bất hoạt làm ngừng phiên mã.
Bài tập :
Câu 1: Nội dung chính của sự điều hòa hoạt động gen là
A. điều hòa quá trình dịch mã. B. điều hòa lượng sản phẩm của gen.
C. điều hòa quá trình phiên mã. D. điều hoà hoạt động nhân đôi ADN.
Câu 2: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở E.coli, khi môi trường có lactôzơ thì
A. prôtêin ức chế không gắn vào vùng vận hành. B. prôtêin ức chế không được tổng hợp.
C. sản phẩm của gen cấu trúc không được tạo ra. D. ARN-polimeraza không gắn vào vùng khởi động.
Câu 3: Operon Lac của vi khuẩn E.coli gồm có các thành phần theo trật tự:
A. vùng khởi động – vùng vận hành – nhóm gen cấu trúc (Z,Y,A)
B. gen điều hòa – vùng vận hành – vùng khởi động – nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A)
C. gen điều hòa – vùng khởi động – vùng vận hành – nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A)
D. vùng khởi động – gen điều hòa – vùng vận hành – nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A)
Câu 4: Enzim ARN polimeraza chỉ khởi động được quá trình phiên mã khi tương tác được với vùng
A. vận hành. B. điều hòa. C. khởi động. D. mã hóa.
Câu 5: Operon là
A. một đoạn trên phân tử ADN bao gồm một số gen cấu trúc và một gen vận hành chi phối.
B. cụm gồm một số gen điều hòa nằm trên phân tử ADN.
C. một đoạn gồm nhiều gen cấu trúc trên phân tử ADN.
D. cụm gồm một số gen cấu trúc do một gen điều hòa nằm trước nó điều khiển.
Câu