Bài giảng Sinh học luyện thi đại học: Điều hòa hoạt động gen

Phần I. LÝ THUYẾT ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN

I– KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN

1. Khái niệm điều hòa hoạt động gen

– Điều hoà hoạt động gen là quá trình điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra qua quá trình phiên mã và dịch mã trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều hiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể.

2. Các mức độ điều hòa hoạt động gen

a, Đối với sinh vật nhân sơ: chủ yếu ở mức độ phiên mã (điều hoà số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào).

b, Đối với sinh vật nhân thực: có thể xảy ra ở nhiều mức độ khác nhau.

- Điều hoà ở cấp độ ADN (gen):

+ Chỉ một phần nhỏ ADN mã hóa thông tin di truyền, đại bộ phận đóng vai trò điều hòa.

+ Sự hoạt động của gen phụ thuộc vào sự tháo xoắn của NST, chỉ gen ở vùng tháo xoắn mới phiên mã.

+ Trong bộ gen còn có những gen đặc biệt tham gia cơ chế điều hòa:

     Gen lặp lại: là những đoạn ADN được lặp lại nhiều lần mã hóa cho những prôtêin mà tế bào cần nhiều.

     Gen tăng cường: có vai trò tăng cường phiên mã của các gen khác, gen bất hoạt làm ngừng phiên mã.

    Gen nhảy: là những đoạn ADN có thể di chuyển vị trí,  khi gen nhảy tới gần gen khác làm ảnh hưởng đến các gen đó, có thể làm cho gen bất hoạt ..

- Điều hoà phiên mã:

+ Khi phiên mã: Kiểu này giống điều hòa ở nhân sơ, cũng dựa trên sự tương tác với prôtêin ức chế nhưng cơ chế phức tạp hơn nhiều.

+ Sau phiên mã:

     Hiện tượng cắt bỏ intron và ghép exon cũng tạo nên nhiều loại mARN trưởng thành khác nhau, thông thường các mARN này có chức năng tương tự nhưng đôi khi lại có chức năng khác nhau hoàn toàn.

    Tăng giảm thời gian sống của các mARN; dự trữ mARN trong tế bào.

- Điều hòa ở mức độ dịch mã

    Có thể ngăn cản quá trình dịch mã

- Điều hòa sau dịch mã:

   Các prôtêin chịu kiểm soát của enzim, nếu loại nào không cần thiết sẻ bị phân giải...

II– ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ

1. Hệ thống điều hoà phiên mã ở E.Coli

– Gen điều hoà:

+ P: vùng khởi động của gen điều hoà

+ R: gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành.

– Opêron Lac:

+ Z, Y, A: nhóm gen cấu trúc liên quan nhau về chức năng nằm kề nhau có chung vùng điều hoà bao gồm vùng khởi động và vùng vận hành.

+ O: vùng vận hành, nằm trước các gen cấu trúc, là vị trí tương tác với prôtêin ức chế.

+ P: vùng khởi động, nằm trước vùng vận hành, là nơi ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.

2. Sự điều hòa hoạt động của opêron Lac

– Khi môi trường không có lactôzơ: gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế, prôtêin này gắn vào vùng vận hành của opêron làm ARN pôlimeraza không gắn vào vùng khởi động nên các gen cấu trúc không hoạt động

– Khi môi trường có lactôzơ: gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế, prôtêin này bị lactôzơ làm bất hoạt nên không gắn vào vùng vận hành của opêron nên ARN pôlimeraza gắn được vào vùng khởi động. Các gen cấu trúc hoạt động tạo ra enzim phân giải lactôzơ, khi lactôzơ bị phân giải hết thì prôtêin ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã sẽ dừng lại.

	Gen điều hoà			Opêron Lac
				Vùng khởi động	Vùng vận hành	Các gen cấu trúc
	P	R		P	O	Z	Y	A

 Như vậy sự điều hòa hoạt động gen ở các nhóm sinh vật khác nhau có sự khác nhau.

PHẦN II. SƠ ĐỒ TƯ DUY

Sinhk33.com xin giới thiệu đến các bạn sơ đồ từ duy phần điều hòa hoạt động gen dưới đây chỉ là sơ đồ mang tính tổng quan, còn lại các bạn nên tự tạo sơ đồ cho riêng mình để dễ học, dễ nhớ hơn.

Điều hòa hoạt động gen