Điều hòa hoạt động gen: kiểm soát dương- cảm ứng


Kiểm soát dương và cảm ứng
Cơ chế điều hòa dương, cảm ứng được  tìm  thấy ở  operon arabinose của E. coli. Arabinose là chất đường, cần ba enzyme (được mã hóa bởi các gen araB, araA và araD) cho sự biến dưỡng. Hai gen khác nằm xa operon góp phần đưa arabinose vào tế bào. Gen điều hòa araC nằm gần các gen B, A và D. Sản phẩm của gen araC  là protein kìm hãm của operon khi không có đường arabinose.
Tuy nhiên, khi có đường arabinose trong tế bào, nó gắn với repressor (protein araC) hình thành nên phức hợp activator (hoạt tố) tạo thuận tiện cho sự phiên mã của RNA polymerase.
Trên  thực  tế, các nghiên cứu cho  thấy  cơ chế điều hòa này  rất phức tạp. Ví dụ: cAMP và protein hoạt hóa thoái dưỡng (catabolite gene activator protein) còn được gọi là CRP (cyclic AMP receptor protein-protein thể nhận cAMP) đều tham gia vào sự điều hòa của hệ thống arabinose.
Kiểm soát dương- cảm ứng

Điều hòa hoạt động của gen - kiểm soát âm - ức chế


Điều hòa biến dưỡng: Kiểm soát âm-ức chế
Biến dưỡng  (anabolism)  là quá  trình  tổng hợp nên các chất cần  thiết cho tế bào. Ví dụ tổng hợp các amino acid.

Quá  trình  tổng  hợp  tryptophan  bắt  đầu  từ  tiền  chất  tryptophan  là chorismic  acid,  trải  qua  5  giai  đoạn  kế  tiếp  do  enzyme  xúc  tác. Hệ  thống tổng hợp  amino  acid  tryptophan ở E.  coli  là ví dụ điển hình về operon bị kìm hãm do sự kiểm soát âm.

1. Cấu trúc và hoạt động
Hệ  thống  tryptophan cũng có cấu  trúc  tương  tự hệ  thống  lactose gồm gen điều hòa  trpR và operon  tryptophan  (promoter, operator và 5 gen  cấu trúc). Các gen cấu trúc xác định 5 enzyme được xếp theo thứ tự tương ứng với  chức  năng  xúc  tác  theo  trình  tự  các  phản  ứng  của  chuỗi  biến  dưỡng tryptophan (Hình 8.5).
Cấu trúc và hoạt động của opreon tryp

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

Điều hòa hoạt động gen ở nhân sơ


Điều hòa biểu hiện gen ở nhân sơ
Các gen được phiên mã  tạo RNA, được gọi  là các gen cấu  trúc. Các protein được dịch mã từ mRNA có thể là enzyme hoặc không phải enzyme.

Trong số các protein không phải enzyme có các protein điều hòa (regulatory protein), chúng  tương  tác với các  trình  tự DNA đặc hiệu để kiểm soát hoạt tính phiên mã của các gen cấu trúc. Các gen tổng hợp các protein điều hòa được gọi  là các gen điều hòa (regulatory gen). Phía trước mỗi gen cấu  trúc (hoặc một nhóm gen) có một trình  tự promoter, nơi RNA polymerase nhận biết (Hình 8.3). Cơ chế điều hòa ở nhân sơ chủ yếu được thực hiện thông qua operon. Đây là khái niệm chỉ tồn tại ở nhân sơ.
Điều hòa hoạt động gen ở nhân sơ

Các mức độ điều hòa hoạt động gen


Các mức độ điều hòa 
Các cơ chế điều hòa sự biểu hiện của gen có  thể  tác động ở một hay nhiều mức độ khác nhau. Sự điều hòa có  thể xảy  ra ở mức độ gen bằng sự kiểm soát  thời gian và  tốc độ phiên mã. Các cơ chế khác có  thể hoạt động lúc dịch mã hoặc sau dịch mã. 
ADN

1. Mức độ chất nhiễm sắc 
Ngay trên chất nhiễm sắc có thể thực hiện các kiểu sau: 
- DNase cắt một số vùng trên genome làm tháo xoắn để các gen biểu hiện. Hai vùng được lưu ý đó là các vùng nhạy cảm (sensible) và siêu nhạy cảm (hypersensible). 

- Các  vùng  nhạy  cảm  có  liên  quan  đến  các  gen  có  hoạt  tính  cao  và những gen đã qua biểu hiện rồi (như các gen hoạt động ở phôi). Các vùng siêu  nhạy  cảm  liên  quan  đến  các  gen  có  hoạt  tính  rất  cao  (như  các  gen histone).

- DNA Z (DNA  trái) là dạng cấu  trúc siêu xoắn có  thể liên quan đến đóng mở gen.

Sự khác nhau giữa điều hòa hoạt động gen của nhân sơ và nhân thực


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.
Sự biểu hiện gen ở nhân sơ

Các hình thức điều hòa biểu hiện gen


Điều hòa hoạt động gen

Các hiện tượng điều hòa
Để duy trì nội cân bằng (homeostasis) và sự phát triển của cơ thể, các sinh vật đã  có  các  cơ  chế điều hòa khác nhau. Các kiểu điều hòa đều bắt nguồn từ sự biểu hiện của các gen. 

1. Điều hòa thích nghi
Một  số amip  (ameba) biểu hiện  sự  thay đổi hình  thái và  sinh  lý đặc biệt để đáp lại các điều kiện môi trường khác nhau. Khi các amip được cho vào nước, chúng chuyển  từ dạng amip  sang dạng có  lông để bơi. Khi môi trường thiếu dinh dưỡng chúng có thể chuyển thành các dạng tương tự như biểu bì.  

Tóm tắt lí thuyết sinh học 12 bài 2

Sinh học 12
Blog Sinh học Online xin giới thiệu tóm tắt lí thuyết sinh học 12 bài 2 giúp các bạn ôn bài hiệu quả hơn.

BÀI 2. PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ
I– PHIÊN MÃ
1. Định nghĩa

– Là quá trình .......... .......... .......... trên mạch khuôn ADN. Chỉ có .......... .......... .......... của ADN được dùng làm khuôn tổng hợp ARN, mạch .......... .......... không tham gia phiên mã.

2. Cơ chế phiên mã

– .......... .......... phiên mã: ARN pôlimeraza bám vào vùng .......... .........., gen .......... .........., mạch gốc có chiều .......... lộ ra và quá trình phiên mã bắt đầu tại vị trí đặc hiệu.

– Đặc điểm phiên mã:

Tóm tắt lí thuyết sinh học 12 bài 1

Sinh học 12
Blog sinh học Online xin giới thiệu phần tóm tắt lí thuyết sinh học 12 bài 1 nhằm giúp các bạn học sinh ôn lại kiến thức một cách dễ dàng và có hệ thống.
– ADN cấu tạo theo nguyên tắc .......... .........., đơn phân là các ...........
– Mỗi nuclêôtit gồm ..........  phần:
+ Đường ....................  (đường pentôzơ 5C: C1’, C2’, C3’, C4’, C5’).
+ Nhóm ...................: liên kết với C5’ của đường bằng liên kết .......... .......... (phôtpho este). Cứ một nuclêôtit sẽ có một liên kết hoá trị. Vậy số liên kết hóa trị nối nhóm phôtphat và đường trong mỗi nuclêôtit có trong ADN chính là số ....................  HTnu=...........
+ .......... ..........: liên kết với C1’ của đường. Có 4 loại: A (ađênin), T (timin), G (guanin), X (xitôzin). Vậy ta có tổng số nuclêôtit N=A+T+G+X.

Các công thức sinh học phần sinh thái môi trường


I- ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ LÊN ĐỜI SỐNG SINH VẬT

Nhiệt độ tác động mạnh đến hình thái, cấu trúc cơ thể, tuổi thọ, các hoạt động sinh lí – sinh thái và tập tính của sinh vật. Theo thân nhiệt, sinh vật gồm nhóm biến nhiệt và đồng nhiệt.
Ở động vật biến nhiệt, nhiệt được tích luỹ trong một giai đoạn phát triển hay cả đời sống gần như một hằng số và tuân theo biểu thức:
T=(x – k)m.
Trong đó, T là tổng nhiệt hữu hiệu ngày (toC/ngày); x là nhiệt độ môi trường (oC); k là nhiệt độ ngưỡng của sự phát triển (oC mà ở đó cá thể động vật ngừng phát triển); n là số ngày cần để hoàn thành một giai đoạn hay cả đời , vòng đời của sinh vật (ngày).

Lý thuyết di truyền quần thể


I- TẦN SỐ ALEN

-          Tổng các tần số các loại alen khác nhau của một gen bằng 1.
-          Có 2 cách tính tần số alen:
+ Cách 1: Tần số alen của một gen được tính bằng tỉ lệ giữa số lượng alen đó trên tổng số các loại alen khác nhau của gen đó.
+ Cách 2: Tần số alen bằng tỉ lệ phần trăm số giao tử mang gen đó trong quần thể.
-          Nhận xét: Dùng cách 1 sẽ phải tính toán nhiều hơn cách 2 nên khi giải trắc nghiệm ta thường dùng cách 2 để tiết kiệm thời gian.

Một số công thức toán Sinh học Phân li độc lập


Tài liệu của thầy Lê Đình Hưng

1. Xác định số lượng và các loại giao tử:

Số lượng giao tử = 2n (n là số cặp gen dị hợp).
Các loại giao tử được viết theo sơ đồ nhánh. Ví dụ cá thể có kiểu gen AaBbDd sẽ 23=8 giao tử như sau:

Cách viết giao tử quy luật phân li độc lập

Kiểu gen
Các loại giao tử
Số cặp gen dị hợp
Số lượng giao tử
AABB
AB
0
20=1
AAbb
Ab
aaBB
aB
aabb
ab
AaBB
AB, aB
1
21=2
Aabb
Ab, ab
AABb
AB, Ab
aaBb
aB, ab
AaBb
AB, Ab, aB, ab
2
22=4
AaBbDd
ABD, ABd, AbD, Abd, aBD, aBd, abD, abd
3
23=8

2. Xác định số tổ hợp giao tử, số kiểu gen, số kiểu hình, tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình của kết quả lai:

Cách nhận diện quy luật tương tác gen

Tương tác gen

Tương tác gen là một trong những phần khó của di truyền sinh học 12 nên để giúp các bạn học sinh dễ dàng hơn trong việc phân biệt và áp dụng các quy luật tương tác gen vào giải bài tập hôm nay zsinh xin giới thiệu đến các bạn cách nhận diện quy luật tương tác gen.
1. Tương tác bổ sung

Tỉ lệ kiểu hình
Tỉ lệ kiểu gen
4 AaBb
2AaBB
2AABb
1AABB
2Aabb
1AAbb
2aaBb
1aaBB
1aabb
9:3:3:1
9A_B_
3A_bb
3aaB_
1aabb
9:3:4
9A_B_
3A_bb
3aaB_ + 1aabb
9:6:1
9A_B_
3A_bb + 3aaB_
1aabb
9:7
9A_B_
3A_bb + 3aaB_ + 1aabb

2. Tương tác át chế

Cách nhận dạng các loại đột biến gen và đột biến NST

Tài liệu của thầy LÊ ĐÌNH HƯNG

I- ĐỘT BIẾN GEN

1. Các dạng đột biến điểm

Dạng đột biến điểm
Sự thay đổi của gen
Số nuclêôtit
Chiều dài gen
Tỉ lệ các loại nuclêôtit
Số liên kết hiđrô
Thay thế 1 cặp nuclêôtit
A=T
→ T=A
Không đổi
Không đổi
Không đổi
Không đổi
G≡X
→ X≡G
Không đổi
Không đổi
Không đổi
Không đổi
A=T
→ G≡X
Không đổi
Không đổi
A&T giảm
G&X tăng
Tăng 1
G≡X
→ A=T
Không đổi
Không đổi
A&T tăng
G&X giảm
Giảm 1
Mất 1 cặp nuclêôtit
A=T
Giảm 2 nuclêôtit
Giảm 3,4 Å
A&T giảm
G&X tăng
Giảm 2
G≡X
Giảm 2 nuclêôtit
Giảm 3,4 Å
A&T tăng
G&X giảm
Giảm 3
Thêm 1 cặp nuclêôtit
A=T
Tăng 2 nuclêôtit
Tăng 3,4 Å
A&T tăng
G&X giảm
Tăng 2
G≡X
Tăng 2 nuclêôtit
Tăng 3,4 Å
A&T giảm
G&X tăng
Tăng 3

2. Cơ chế đột biến điểm