Sinh học online, giải trí hài hước

Sự điều hòa tổng hợp prôtêin

 Điều hoà tổng hợp prôtêin
Sự điều hoà tổng hợp prôtêin đảm bảo cho sự cung cấp prôtêin đúng theo yêu cầu của tế bào. Sự điều hoà tổng hợp prôtêin ở nhân sơ và ở nhân thực có những nét khác nhau nhưng đều diễn ra ở cả ba giai đoạn
- Điều hoà phiên mã.
- Điều hoà dịch mã.
- Điều hoà bài tiết prôtêin.
Trong đó quan trọng nhất là điều hoà phiên mã.

1. Điều hoà phiên mã 
Điều hoà tổng hợp prôtêin ở giai đoạn phiên mã thực hiện qua operon. Điều hoà qua operon được Monod và Jacob phát hiện ra năm 1965.

* Khái niệm operon. Năm 1965, J.Monod và E.Jacob  đưa ra khái niệm operon: operon là một đoạn ADN, trên đó có một nhóm gen hoạt động phối hợp với nhau để điều hoà sự tổng hợp một nhóm prôtêin.
Thành phần operon gồm có:
- Một gen khởi động - promotor (P).
- Một gen tác động - operator (O).
- Một số gen cấu trúc - Sistor (Z).
Mỗi gen cấu trúc mã hoá một prôtêin. Ví dụ operon -lac có 3 gen cấu trúc là X, Y, Z, trong operon-Trip có 4 gen cấu trúc là Trip E, Trip D, TripC, Trip B và Trip A.

Điều hòa hoạt động gen


Trong các hình thức trên thì điều hoà âm tính phổ biến hơn.
* Điều hoà cảm ứng âm tính. 
Operon lac


Ví dụ operon - lac trong môi trường chứa glucose thì E.coli phát triển tự nhiên. Nên thay glucose bằng lactose thì trực khuẩn E.coli không mọc. Lúc này trực khuẩn E.coli sử dụng được lactose để phát triển là nhờ enzyme β -galactozidase phân huỷ lactose đã tạo ra glucose cung cấp nguồn dinh dưỡng cho E.coli.

Trong quá trình sử dụng lactose còn có 3 enzyme xúc tác.
- Permease: giúp lactose vận chuyển qua màng vi khuẩn. Permease được mã hoá bởi gen Y.
- Acetylase: chưa rõ vai trò. Được mã hoá bởi gen A.
- β galactozidase: phân huỷ lactose tạo glucose và galactose. Được mã hoá bởi gen B.

Những enzyme này chỉ được tổng hợp khi có nhu cầu phân huỷ lactose và khi đó trong tế bào có lactose, còn khi không có lactose thì không cần các enzyme trên. Vậy lactose là chất cảm ứng của operon - lac.

     Cơ chế hoạt động của operon - lac: hoạt động của openron phụ thuộc vào gen O.
Khi gen O liên kết với chất ức chế sẽ làm ngừng tổng hợp mARN và tổng hợp prôtêin cũng bị ngừng. Còn nếu chất cảm ứng, đó là lactose, liên kết với gen O sẽ kích thích sự khởi động của promotor và quá trình phiên mã xảy ra.

    Khi trong môi trường không có lactose mà chỉ có glucose thì tế bào không cần tổng hợp ra các enzyme phân huỷ lactose lúc đó operon đóng. Tổng hợp mARN ngừng hoạt động và không có mARN nên quá trình tổng hợp các enzyme cũng không xảy ra. Sở dĩ có cơ chế đó là do gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế.

    Khi không có lactose là chất cảm ứng nên chất ức chế bám vào operon làm đóng operon lại.
Khi môi trường có lactose, tế bào cần tổng hợp các enzyme phân huỷ lactose. Do vậy, operon mở ra để phiên mã mARN. Từ các mARN được tổng hợp đó sẽ tiến hành quá trình giải mã tạo các enzyme phân huỷ lactose. Cơ chế quá trình mở operon là khi có lactose, lactose liên kết với chất ức chế do gen điều hoà tạo ra làm mất hoạt tính ức chế của gen này. Phức chất cảm ứng - chất ức chế không có ái lực với operon không bám vào operon, operon mở.

* Điều hoà ức chế âm tính. Ví dụ operon - Trip. - Ví dụ: để tổng hợp triptophan cần 5 enzyme xúc tác 5 phản ứng kế tiếp nhau. Quá tình điều hoà cơ chế tổng hợp nhóm gen này là operon - Trip. Nếu tế bào thiếu triptophan thì quá trình tổng hợp 5 enzyme tham gia tổng hợp triptophan được thực hiện, operon mở. Ngược lại, khi tế bào có đủ triptophan thì operon đóng để ngừng tổng hợp enzyme xúc tác các phản ứng tổng hợp ra triptophan vì lúc đó tế bào đã có đủ triptophan không cần tổng hợp thêm.
operon tryptophan

   - Cơ chế hoạt động của operon - Trip:
Cũng như operon - lac, ở operon - Trip có gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế. Chất này không có ái lực với operon nên không bảm vào operon khi không có yếu tố trợ lực. Khi tế bào không có triptophan, chất ức chế không bám vào operon được, operon mở, các mARN được tổng hợp và cuối cùng các enzyme cũng được tạo ra để thực hiện quá trình tổng hợp triptophan thoả mãn nhu cầu của tế bào.
Khi tế bào có đủ triptophan, triptophan trở thành chất đồng ức chế, bám vào chất ức chế do gen điều hoà tổng hợp ra làm tăng ái lực của nó với operon nên không bám được vào operon, operon đóng.
Các gen cấu trúc không phiên mã ra mARN nên không có mARN  để tổng hợp prôtêin, quá trình tổng hợp  prôtêin ngừng lại.

Bằng cách điều hoà trên mà operon đã thực hiện quá trình tổng hợp prôtêin theo nhu cầu của tế bào: tế bào cần thì tổng hợp (operon mở), tế bào không cần thì không tổng hợp (operon đóng).

* Điều hoà cảm ứng dương tính
Trường hợp operon - lac ngoài điều hoà cảm ứng âm tính còn cơ chế điều hoà cảm ứng dương tính. Đó là khi môi trường nuôi cấy italic có cả lactose và glucose.
Khi có mặt cả glucose và lactose thì E. coli chọn glucose để làm nguồn dinh dưỡng trước. Khi glucose hết, E.coli chuyển sang sử dụng lactose. Như vậy, khi có glucose việc sử dụng lactose bị kìm hãm - operon -lac đóng. Đó là cơ chế điều hoà cảm ứng dương tính.

2. Điều hoà dịch mã

Điều hoà tổng hợp prôtêin ở giai đoạn dịch mã là quá trình điều hoà xảy ra ngay trong lúc tổng hợp prôtêin. Cơ chế điều hoà chủ yếu là do các prôtêin được tổng hợp ra thừa, tế bào không cần đến sẽ ức chế quá trình tiếp tục tổng hợp ra loại prôtêin đó.

Có nhiều hình thức điều hoà dịch mã. Một hình thức điều hoà khá phổ biến là điều hoà dị không gian. Giữa sản phẩm của phản ứng với enzyme đầu xúc tác cho chuỗi phản ứng tạo nên sản phẩm đó có cấu trúc không ăn khớp nhau. Khi thừa sản phẩm, nó sẽ kết hợp với enzyme của phản ứng đầu E1 tạo phức. Phức này thay đổi cấu trúc enzyme làm cho enzyme mất hoạt tính xúc tác, chuỗi phản ứng ngừng lại. Khi tế bào sử dụng hết sản phẩm, phức hệ enzyme - sản phẩm được giải ức chế, tức là sản phẩm tách ra khỏi phức và enzyme được giải phóng tự do, thực hiện  xúc tác phản ứng 1 và chuỗi phản ứng tiếp tục xảy ra. 

điều hòa âm tính

DOWNLOAD:

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 ...