Khái quát về điều hòa ở nhân sơ
và nhân thực
Có sự khác nhau đáng kể giữa nhân
sơ và nhân thực trong điều hòa biểu hiện của gen. Các tế bào nhân thực có cấu tạo
phức tạp hơn nhiều nên cơ chế điều hòa cũng phức tạp hơn nhân sơ.
Ở nhân sơ, mục đích của sự điều hòa biểu hiện gen là nhằm điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với
các tác nhân dinh dưỡng và lý hóa của môi trường, đảm bảo được hai yêu cầu chính của tế bào
là sinh trưởng và sinh sản. Sự điều
hòa ở đây rất linh động và
có tính thuận
nghịch. Ở nhân thực, do tế bào không
tiếp xúc trực tiếp với môi
trường, nên sự điều hòa ở đây
không còn nhằm mục đích đối phó với các biến động ở ngoại bào.
Sự điều hòa ở nhân thực hướng đến
việc chuyên biệt hóa từng loại tế
bào vào từng cấu
trúc và chức
năng riêng và
vì thế không mang
tính thuận nghịch.
Ba thành phần chính của sự điều
hòa biểu hiện gen là: 1) Tín hiệu gây ra đáp ứng làm thay đổi biểu hiện gen; 2)
Giai đoạn được thực hiện sự điều hòa trong quá trình từ tái bản đến dịch mã; và
3) Cơ chế phân tử của sự điều hòa biểu hiện gen.
1. Sự biểu hiện của gen ở nhân
sơ
Bộ máy di
truyền của sinh vật nhân sơ
là một DNA mạch vòng chứa một số lượng
gen giới hạn được phiên mã ở trạng thái
tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất
(Hình 8.1).
Chu trình
tế bào ngắn
và không có sự biệt
hóa tế bào. Vì
thế, hoạt động của các gen được
điều hòa do các nhu cầu của tế bào khi cần thiết. Tác động của
các nhân tố môi
trường làm những
gen tương ứng được mở
để phiên mã, dịch mã tổng hợp protein hay có hiệu quả ngược làm dừng lại.
2. Sự biểu hiện của gen ở nhân
thực
Khác với nhân
sơ, nhiễm sắc thể của nhân
thực có
cấu trúc phức tạp. Ngay trên cấu trúc nhiễm sắc thể có
sự tham gia của các protein histone có
vai trò điều
hòa biểu hiện của gen. Sự điều
hòa biểu hiện
gen ở nhân thực phải qua nhiều mức điều hòa phức tạp hơn so với nhân sơ và qua nhiều giai đoạn
như: nhiễm sắc thể tháo xoắn, phiên mã, biến đổi hậu phiên mã,
mRNA rời nhân ra tế bào chất, dịch mã và biến đổi sau dịch mã.
Ngoài ra, đa số nhân thực có cơ
thể đa bào và mỗi tế bào có biểu hiện sống không phải tự do, mà chịu sự biệt
hóa theo các chức năng chuyên biệt trong mối quan hệ hài hòa với cơ thể.
Các vi khuẩn thường phản ứng trực
tiếp với môi trường và biểu hiện gen
thuận nghịch, như có đường lactose thì mở operon để phân hủy, khi hết đường thì
operon đóng lại. Trong khi đó, các tế bào nhân thực có những con đường biệt hóa
khác nhau và sự chuyên hóa là ổn định thường xuyên trong đời sống cá thể. Ngoài sự biệt hóa tế bào, các cơ thể nhân thực đa bào còn trải qua
quá trình phát
triển cá thể với nhiều
giai đoạn phức tạp nối tiếp
nhau, trong đó có những gen chỉ biểu hiện ở phôi và sau đó thì dừng hẳn.
Tất cả những điểm nêu trên cho
thấy sự điều hòa biểu hiện của
gen nhân thực phức tạp hơn nhiều, mà hiện nay lại được biết ít hơn nhân sơ.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét