Bài 3: Điều hòa hoạt động gen - Sinh học 12

I. Khái quát điều hoà hoạt động gen

- Điều hoà hoạt động gen chính là điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra 

- Đa số các gen ở trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu. Tế bào chỉ tổng hợp protein cần thiết vào lúc thích hợp với một lượng cần thiết

- Ý nghĩa: Đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể

II. Điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ 

- Gen điều hoà quá trình phiên mã nhờ vùng điều hoà.

- Trong vùng điều hoà thường chứa một trật tự nucleotit đặc thù gọi là promoter giúp xác định vị trí gen bắt đầu thực hiện tổng hợp sản phẩm mARN, protein

- Vùng vận hành (operator) là nơi protein điều hoà bám vào để kết thúc quá trình phiên mã

1. Mô hình cấu trúc operon Lac

Trên phân tử ADN của vi khuẩn , các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thườung được phân bố thành cụm có chung một cơ chế điều hoà được gọi là operon

operon Lac bao gồm:

- Z, Y, A: Gen cấu trúc quy định tổng hợp các enzym tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactose có trong môi trường để cung cấp năng lương cho tế bào

- O (operator): vùng vận hành là vùng có trình tự nucleotit đặc biệt, tại đó protein ức chế có thể liên kết ngăn cản quá trình phiên mã

- P (promoter): Vùng khởi động nơi ARN polymerase bám vào và khởi đầu quá trình phiên mã

Gen điều hoà R không nằm trong cấu trúc operon Lac. Gen điều hoà tổng hợp protein ức chế có khả năng liên kết vùng vận hành để ngăn cản quá trình phiên mã

2. Sự điều hoà hoạt động operon Lac

- Khi môi trường không có lactose:

 

Gen điều hoà quy định tổng hợp protein ức chế. Protein này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho gen cấu trúc không hoạt động

- Khi môi trường có lactose:

Khi môi trường có lactose, một số phân tử lactose liên kết với protein ức chế làm biến đổi protein ức chế khiến nó không thể liên kết với vùng vận hành, ARN polymerase có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. Gen cấu trúc được dịch mã tạo enzym phân giải lactose. Khi lactose hết thì protein ức chế lại liên kết với vùng vận hành, quá trình phiên mã dừng lại