Điều hoà hoạt động của gen

Haiắ protein này h u nh không có vai trò gì khi ầ ư E.coli được nuôi trong môi trườ ng không có Lactose.

Tai liêu đ ̀ ̣ ượ c s u tâm va chinh s a b i CLB GS Sinh viên D ư ̀ ̀ ̉ ử ở ượ c

B i vi nhiêu ly do cac tai liêu s u tâm nay ch a co điêu kiên kiêm đinh chât l ở ̀ ̀ ́ ́ ̀ ̣ ư ̀ ̀ ư ́ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ượ ng va ̀

xin phep cac tac gia khi chia se rât mong quy vi thông cam ́ ́ ́ ̉ ̉ ́ ́ ̣ ̉ Nêu quy thây cô nao la tac gia cua nh ng tai liêu nay xin liên hê email: ́ ́ ̀ ̀ ̀ ́ ̉ ̉ ữ ̀ ̣ ̀ ̣

clbgiasusvd@gmail.com câu lac bô đê chung tôi bô sung tên tac gia vao cac tai liêu cung ̣ ̣ ̉ ́ ̉ ́ ̉ ̀ ́ ̀ ̣ ̃

M T S CHUYÊN Đ Ộ Ố Ề SINH H C Ọ L P 12 Ớ

I T NG QUAN V S ĐI U HÒA BI U HI N GENỔ Ề Ự Ề Ể Ệ

m i loài sinh v t vào m t th i đi m nh t đ nh không ph i t t c các

gen đ u bi u hi n S đi u hòa ho t đ ng c a gen có xu hề ể ệ ự ề ạ ộ ủ ướng giúp t bàoế

ch t ng h p các protein và enzym c n thi t cho s s ng c a chúng vào t ngỉ ổ ợ ầ ế ự ố ủ ừ

th i đi m, mà không t ng h p các s n ph m không có nhu c u Đi u nàyờ ể ổ ợ ả ẩ ầ ề

đ m b o cho h th ng s ng s d ng năng lả ả ệ ố ố ử ụ ượng m t cách có hi u qu ộ ệ ả

sinh v t b c th p đã có m t kh năng thích ng đ c bi t v i các

đi u ki n c a môi trề ệ ủ ường thường xuyên bi n đ iế ổ S thích ng đó ph thu cự ứ ụ ộ vào kh năng “b t” và “t t” và “s đi u ch nh” s bi u hi n c a t p h p cácả ậ ắ ự ề ỉ ự ể ệ ủ ậ ợ gen nh m đáp ng các thay đ i c a môi trằ ứ ổ ủ ường

sinh v t b c cao s đi u hòa ho t đ ng c a gen không ch

ng v i s thay đ i c a các đi u ki n môi tr ng mà còn g n v i nhi u ho t

đ ng s ng quan tr ng khác nh s bi t hóa t bào, s phát tri n c a c th ộ ố ọ ư ự ệ ế ự ể ủ ơ ể

S bi u hi n gen sinh v t nhân th c đự ể ệ ở ậ ự ược đi u khi n b i nhi u m c đề ể ở ề ứ ộ khác nhau t trừ ước d ch mã, sau d ch mã và d ch mã Nh ng nhìn chung ki uị ị ị ư ể

đi u hòa c b n nh t là s kh i đ u phiên mã.ề ơ ả ấ ở ự ở ầ

II KHÁI NI M V GEN C Đ NH VÀ GEN C M NGỆ Ề Ơ Ị Ả Ứ

Gen mã hóa cho các s n ph m: ARN, enzym,… thả ẩ ường được bi u hi nể ệ

thường xuyên và liên t c h u h t các t bào đụ ở ầ ế ế ược g i là gen c đ nh Vi cọ ơ ị ệ

ho t đ ng theo ki u c đ nh đ i v i các gen là r t lãng phí v năng lạ ộ ể ơ ị ố ớ ấ ề ượng

Quá trình b t s bi u hi n c a các gen đ đáp ng l i s có m t c aậ ự ể ệ ủ ể ứ ạ ự ặ ủ tín hi u nào đó trong môi trệ ường g i là s c m ng Các gen đọ ự ả ứ ược đi u hòaề theo ki u này để ược g i là các gen c m ng S n ph m do gen nh v t mã hóaọ ả ứ ả ẩ ư ậ

g i là enzym c m ng ho c protein c m ng.ọ ả ứ ặ ả ứ

Ví d khi môi trụ ường ch có Lactose là ngu n hydrat cacbon duy nh t Các tỉ ồ ấ ế

bào E.coli s ti n hành t ng h p β galactosidase và protein permease c n thi tẽ ế ổ ợ ầ ế cho vi c s d ng Lactose làm ngu n năng lệ ử ụ ồ ượng

Permease là protein v n chuy n giúp t bào b m Lactose vào bên trong, βậ ể ế ơ galactosidase là enzym phân c t Lactose thành Glucose và Galactose Haiắ protein này h u nh không có vai trò gì khi ầ ư E.coli được nuôi trong môi trườ ng không có Lactose Vi c t ng h p hai protein này c n tiêu t n năng lệ ổ ợ ầ ố ượng Vì

v y c ch đi u hòa cho phép t bào ch t ng h p m nh các s n ph m c nậ ơ ế ề ế ỉ ổ ợ ạ ả ẩ ầ thi t cho s chuy n hóa lactose khi môi trế ự ể ường có Lactose đ ng th i h n chồ ờ ạ ế

s bi u hi n c a chúng khi môi trự ể ệ ủ ường không có Lactose

III ĐI U HÒA DỀ ƯƠNG TÍNH VÀ ĐI U HÒA ÂM TÍNHỀ

S đi u hòa ho t đ ng c a gen dù là c m ng hay c ch thì đ u th cự ề ạ ộ ủ ả ứ ứ ế ề ự

hi n theo hai c ch đi u hòa dệ ơ ế ề ương tính và đi u hòa âm tính C hai c chề ả ơ ế này đ u có s tham gia c a protein đi u hòa Các gen này mã hóa cho các s nề ự ủ ề ả

ph m tr c ti p đi u hòa s bi u hi n c a các gen khác.ẩ ự ế ề ự ể ệ ủ

Đi u hòa dề ương tính: S n ph m c a gen đi u hòa có vai trò làm tăng sả ẩ ủ ề ự

bi u hi nu c a m t hay m t nhóm gen c u trúc.ể ệ ủ ộ ộ ấ

Đi u hòa âm tính: S n ph m c a gen đi u hòa c ch ho c làm t t sề ả ẩ ủ ề ứ ế ặ ắ ự

bi u hi n c a gen c u trúc.ể ệ ủ ấ

S n ph m c a gen đi u hòa g i là các protein đi u hòa xu t hi n dả ẩ ủ ề ọ ề ấ ệ ướ i

m t trong hai d ng Protein ho t hóa trong các h th ng đi u hòa dộ ạ ạ ệ ố ề ương tính

và protein c ch trong các h th ng đi u hòa âm tính.ứ ế ệ ố ề

Vi c protein đi u hòa liên k t đệ ề ế ược vào v trí liên k t protein đi u hòa ị ế ề

nh , nh ng phân t này g i là ỏ ữ ử ọ phân t tín hi u ử ệ Phân t tín hi u làm tăngử ệ

cường s bi u hi n c a các gen g i là phân t kích ng còn n u h n chự ể ệ ủ ọ ử ứ ế ạ ế

ho c kìm hãm s bi u hi n c a các gen g i là ặ ự ể ệ ủ ọ phân t đ ng c ch ử ồ ứ ế Các

phân t tín hi u liên k t vào protein đi u hòa và làm thay đ i c u hình c aử ệ ế ề ổ ấ ủ chúng d n đ n thay đ i ch c năng ho c ho t tính c a các protein g i là ẫ ế ổ ứ ặ ạ ủ ọ bi n ế

đ i d hình ổ ị

IV S ĐI U HÒA KH I Đ U PHIÊN MÃ VI KHU NỰ Ề Ở Ầ Ở Ẩ

Operon Lac được đi u khi n đ ng th i b i các protein ho t hóa và cề ể ồ ờ ở ạ ứ

ch Operon Lac là m t c m gen trong h gen c a ế ộ ụ ệ ủ E.coli g m 3 gen c u trúcồ ấ

(lac Z, lac Y và lac A) n m li n k nhau G i là Operon vì s phiên mã c a 3ằ ề ề ọ ự ủ gen c u trúc này di n ra đ ng th i do dùng chung m t Promoter Promoterấ ễ ồ ờ ộ cuar Operon Lac (promoter Lac) n m đ u 5’ c a lac Z đi u khi n s phiênằ ở ầ ủ ề ể ự

mã t ng h p m t phân t mARN duy nh t Nh ng phân t mARN này ch aổ ợ ộ ử ấ ư ử ứ thông tin mã hóa nhi u h n m t gen nên đề ơ ộ ược g i là ọ mARN đa cistron Phân

t mARN này sau này d ch mã cho ra 3 lo i protein làử ị ạ

Ngoài ra β – galactosidase còn xúc tác ph n ng chuy n hóa Lactose thànhả ứ ể Allolactose

t bàoế

v i các h p ch t thiogalactoside cũng đớ ợ ấ ược v n chuy n vào trong t bào khiậ ể ế Permease ho t đ ng.ạ ộ

Có hai lo i protein đi u hòa tham gia đi u khi n ho t đ ng c a Operon Lac làạ ề ề ể ạ ộ ủ

lac I n m g n Operon Lac v phía đ u 5’ và là m t gen c đ nh CAP do genằ ầ ề ầ ộ ơ ị

mã hóa n m xa Operon Lac C hai protein CAP và Lac I đ u là các proteinằ ả ề liên k t ADN v i v trí liên k t tế ớ ị ế ương ng n m đ u 5’ (CAP) và đ u 3’ứ ằ ở ầ ầ (Lac I) v trí này đị ược g i là trình t đi u hành hay Operator c a Opreon Lac.ọ ự ề ủ

M i protein đi u hòa ‘ti p nh n’ỗ ề ế ậ m t tín hi u ộ ệ khác nhau t môi trừ ườ ng

và truy n tín hi u t i Operon Lac CAP truy n tín hi u v vi c môi trề ệ ớ ề ệ ề ệ ườ ng không có Glucose Lac I truy n tín hi u v vi c môi trề ệ ề ệ ường có Lactose Lac I

ch liên k t m nh v i Operator và c ch Operon Lac khi môi trỉ ế ạ ớ ứ ế ường không

có Lactose Khi môi trường có Lactose thì Lac I b b t ho t và Operon Lacị ấ ạ

được gi i nén CAP khi liên k t vào Operon Lac l i có vai trò thúc đ y Operonả ế ạ ẩ này ho t đ ng Tuy v y CAP ch liên k t m nh khi môi trạ ộ ậ ỉ ế ạ ường không có Glucose Vì v y s ph i h p c a hai lo i protein đi u hòa CAP và Lac I sậ ự ố ợ ủ ạ ề ẽ

đ m b o cho Operon Lac ch bi u hi n m nh khi môi trả ả ỉ ể ệ ạ ường có Lactose mà không có Glucose

Khi Lactose được Permease v n chuy n vào trong t bào nó đậ ể ế ượ β – c galactosidase chuy n hóa thành Allolactose Chính Allolactose đi u hòa ho tể ề ạ

đ ng c a Lac I V y ộ ủ ậ β – galactosidase đâu mà có khi dở ường nh Operon Lacư

ch a đư ược ho t hóa.ạ

Câu tr l i là ả ờ : S đi u hòa c ch Operon Lac có k h Ngay c khiự ề ứ ế ẽ ở ả Operon Lac tr ng thái b c ch thì v n luôn có m t ít phân t mARN c aở ạ ị ứ ế ậ ộ ử ủ các gen c u trúc đấ ược phiên mã S dĩ nh v y là do s liên k t c a ARN polở ư ậ ự ế ủ cũng nh c a các protein đi u hòa khác là các liên k t y u, nghĩa là chúngư ủ ề ế ế

được hình thành và phá v m c cân b ng Do đó, luôn có m t lỡ ở ứ ằ ộ ượng nhỏ ARN pol có th liên k t vào Promoter và ti n hành phiên mã gen c u trúc Kể ế ế ấ ẽ

h này giúp t bào luôn có m t lở ế ộ ượng β – galactosidase và permease ngay cả khi môi trường không có Lactose, lactose có th v n chuy n ngay vào bênể ậ ể trong t bào và chuy n hóa thành Allolactose đ kích ng ho t đ ng c aế ể ể ứ ạ ộ ủ Operon Lac

Allolactose liên k t vào Lac I thay đ i c u hình protein c ch nàyế ổ ấ ứ ế (nguyên t c d hình) d n đ n liên k t l ng l o gi a Lac I v i Operator và Lacắ ị ẫ ế ế ỏ ẻ ữ ớ

I r i kh i Promoter Các phân t Lac I t do khi đã liên k t v i Allolactose thìờ ỏ ử ự ế ớ

h u nh không có ái l c gì v i ADN Lúc này các gen c u trúc đầ ư ự ớ ấ ược gi i nén.ả