Sinh học online, giải trí hài hước

Điều hòa hoạt động gen theo cơ chế cảm ứng


 Điều hòa thoái dưỡng: Kiểm soát âm-cảm ứng
Trong thoái dưỡng, các chất thức ăn được phân hủy dễ dàng tạo năng lượng hoặc các chất cần thiết cho quá trình tổng hợp. Cơ chế điều hòa ở đây là sự có mặt của cơ chất (ví dụ  lactose) dẫn  tới  tổng hợp các enzyme phân hủy.

Ví dụ điển hình cho  trường hợp này  là operon  lactose của E. coli.  -galactosidase  là  enzyme  có  chức  năng  đôi. Chức  năng  đầu  tiên  của  nó  là thoái dưỡng lactose thành glucose và galactose. Chức năng thứ hai của nó là chuyển  liên  kết  1-4  của  glucose  và  galactose  thành  liên  kết  1-5  của allolactose. Bình  thường enzyme này không hiện diện ở nồng độ cao  trong tế bào, khi vắng mặt lactose trong môi trường. Ngay sau khi cho lactose vào môi trường nuôi khi không có glucose, enzyme này bắt đầu được tạo ra. Sự vận  chuyển  lactose  xuyên  qua màng  tế  bào  có  hiệu  quả  nhờ  protein  vận chuyển galactoside permease. Protein cũng xuất hiện với nồng độ cao khi có lactose trong môi trường.

Sự điều hòa  của operon  lactose  còn phụ  thuộc  vào nồng độ  glucose trong môi  trường. Nồng độ glucose này  lại kiểm soát nồng độ bên  trong  tế bào của phân  tử nhỏ cAMP  (cyclic adenosine monophosphate),  là chất bắt nguồn từ ATP và làm tín hiệu báo động cho tế bào. Tế bào có xu hướng sử dụng  glucose  hơn  là  lactose  để  làm  nguồn  carbon  vì  glucose  được  biến dưỡng trực tiếp cung cấp carbon và tạo năng lượng. Các enzyme biến dưỡng glucose thuộc loại cấu trúc và tế bào tăng trưởng tối đa với nguồn glucose.
Khi nguồn glucose cạn,  tế bào phản ứng  lại bằng cách  tạo ra c-AMP. Việc tăng nồng độ c-AMP  trong  tế bào gây nên hàng  loạt sự kiện, trong sự hiện diện của lactose, dẫn đến sự phiên mã các gen cấu trúc của operon lactose.
Hoạt động của operon lac


1. Cấu trúc của operon lactose 
 Hệ thống lactose (lactose system) bình thường (Hình 8.4) gồm có gen điều hòa (i hoặc R) và operon mang trình tự promoter (P) locus operator (O) và ba gen cấu  trúc cho  -galactosidase (Z), permease (Y) và  transacetylase (A). Nhiều đột biến ở các locus này đã được phát hiện.

2. Hoạt động của hệ thống
- Điều kiện cảm ứng (có lactose). Lactose được chuyển vào tế bào rất yếu vì chỉ có vài phân  tử permease  làm việc. Khi vào  trong  tế bào, một số lactose (liên kết β -1,4) được chuyển thành allolactose (liên kết  -1,6) nhờ  -galactosidase. Allolactose  là chất cảm ứng, nó gắn vào protein kìm hãm và gây biến đổi cấu hình tạo phức hợp allolactose-repressor. Phức hợp này mất khả năng gắn operator. Lúc này operon được mở, RNA polymerase bắt đầu phiên mã các gen cấu trúc. Toàn bộ sự kiện diễn ra như trên hình 8.4b.

- Điều kiện không  cảm ứng  (không  có  lactose). Gen điều hòa  của operon  thường xuyên  tổng hợp protein kìm hãm  (repressor protein) ở mức độ  thấp, vì nó có promoter  ít hiệu quả. Sự  tổng hợp các protein này bị  tác động do nồng độ lactose trong tế bào. Ngược lại, promoter bình thường của operon  lac gắn với RNA polymerase  rất có hiệu quả. Khi không có đường lactose,  protein  điều  hòa  hoạt  động  (active  regulator  protein)  còn  gọi  là protein  kìm  hãm  gắn  vào  promoter  hay  “đọc”  trình  tự  operator  vì  protein kìm hãm chiếm đoạn này. Như vậy, sự phiên mã của tất cả các gen cấu trúc của operon lac bị dừng (Hình 8.4a).

Do số lượng permease tăng, nên lactose vào tế bào với số lượng lớn và được  phân  hủy  bởi  -galactosidase.  Khi  lactose  được  sử  dụng  hết,  các protein kìm hãm gắn  trở  lại vào operator làm operon bị đóng; sự phiên mã các gen cấu trúc bị dừng.
Bản  thân gen điều hòa  lacI chỉ có một promoter (Pi) và gen cấu  trúc của  protein  kìm  hãm.  Promoter  này  yếu,  khi  các  protein  kìm  hãm  có  số lượng lớn, nó bị các protein này gắn vào làm dừng phiên mã.

Không có nhận xét nào:

Số lượt xem tháng trước

Bài đăng phổ biến

Bài đăng nổi bật

Shop hoa tươi Quận 1 (GIAO HOA NHANH)

Đà Lạt- xứ sở mộng mơ với biệt danh thành phố ngàn hoa là địa điểm lí tưởng mà nhiều người chọn đi du lịch. Đến đây ...