điều hòa sự biểu hiện gen

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA• Hoạt động nối tiếp của các gen: Cơ chế điều hòa diễn ra theo trình tự xác định một các nghiêm ngặt... ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE  Mục đích:

ĐIỀU HÒA SỰ BIỂU HIỆN GEN

NỘI DUNG TRỌNG TÂM

 ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE

 ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

Trứng ếch → nòng nọc→ ếch?

Sơ sinh → trưởng thành → về già?

4

ĐỘNG CƠ

SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN

Tại sao phải có sự điều hòa

biểu hiển của gen ở tế bào?

Tế bào Prokaryote

Tế bào Eukaryote

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA

 Điều hòa thích nghi:

Các biến đổi cơ chế điều hòa mang tính thuận nghịch, không do biến dị di truyền

6

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA

• Cơ thể người có hơn 200 loại tế bào khác nhau

• Mỗi loại tế bào chỉ biểu hiện một phần thông tin  Sự biệt hóa là quá trình chuyên môn hóa chức năng của tế bào

Sự điều hòa thích nghi ở amip

8

CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA

• Hoạt động nối tiếp của các gen:

Cơ chế điều hòa diễn ra theo trình tự xác định một các nghiêm ngặt → điều hòa nốitiếp

“Gen sớm”

“Gen muộn”

Biệt hóa tế bào ở người

10

Click to edit Master text styles

1 ĐẶC ĐIỂM BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE

2 OPERON CẢM ỨNG

3 OPERON KÌM HÃM

ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE

 Mục đích: điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với các biến đổi của môi trường để tăng trưởng, sinh sản

 Sự điều hòa có tính thuận nghịch

 Sự phiên mã, dịch mã xảy ra đồng thời nên sự điều hòa biểu hiện gen chủ yếu tiến hành ở

giai đoạn phiên mã

 Các tín hiệu điều hòa: yếu tố dinh dưỡng, vật lý của môi trường.

→ Tế bào đáp ứng lại bằng cách tăng mạnh hay ngừng hẳn hoạt động của gen.

 Cơ chế điều hòa: thực hiện thông qua các operon.

Click to edit Master text styles

- Gen cấu trúc (Constitutive - Ct): chức năng, phiên mã mARN, tổng hợp Protein.

- Vùng khởi đầu (Promoter - Pr): xác định vị trí khởi đầu phiên mã.

- Vị trí vận hành (Operater - O): thuộc vùng khởi đầu, nơi gắn chất kìm hãm.

- Gen điều chỉnh (Regulater - Rg): tổng hợp các protein có tính chất kìm hãm (R - Repressor).

HOẠT ĐỘNG CỦA OPERON LAC

 Tín hiệu điều hòa: đường lactose (chất cảm ứng).

 Khi không có đường lactose: gen mã hóa cho enzyme chuyển hóa lactose

(β-galactosidase) không được biểu hiện.

 Khi có đường lactose: gen mã hóa cho enzyme chuyển hóa lactose

(β-galactosidase) được biểu hiện.

 Mã hóa cho các enzyme của con đường dị hóa.

Click to edit Master text styles

OPERON KÌM HÃM

 Mã hóa cho các enzyme của con đường đồng hóa.

 Kiểu operon kìm hãm điển hình: operon tryptophan.

Môi trường không có tryptophan

Môi trường có nhiều tryptohan

• Có tryptophan : repressor kết hợp với tryptophan gắn lên operator → các gen cấu

trúc không được phiên mã.

• Không có tryptophan : repressor không gắn với operator → các gen cấu trúc được phiên mã → dịch mã tạo các enzyme tổng hợp tryptophan.

OPERON KÌM HÃM

Click to edit Master text styles

Second level

Third level

Fourth level

Fifth level

- Nhân tố kìm hãm (Repressor) đứng riêng không có ái lực với operator.

- Nhân tố kìm hãm kết hợp với acid amin đặc trưng của operon → bị thay đổi cấu hình không gian → phức hợp Repressor – aa có ái lực với operator.

ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

+ Kích thước bộ gen rất lớn.

+ Phân tử DNA được nén chặt trong nhân.

+ Có 2 nhóm điều hòa chính: hormon và nhân tố tăng trưởng (Growth factor) + Sự điều hòa không có tính thuận nghịch

ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

 Mục đích: hướng đến sự chuyên biệt hóa từng loại tế bào vào từng cấu trúc và chức năng

riêng.

 Các tín hiệu điều hòa: là các phân tử do những tế bào chuyên biệt sản sinh lưu chuyển

khắp cơ thể, tác động lên tế bào đích  điều chỉnh các gen ở tế bào này phát triển theo hướng định sẵn.

Cơ chế điều hòa: phức tạp, thể hiện ở nhiều mức độ:

 Biến đổi cấu trúc nhiễm sắc chất.

 Trong giai đoạn phiên mã.

 Sau phiên mã.

 Trong giai đoạn dịch mã và sau dịch mã.

ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

Điều hòa khi biến đổi

cấu trúc nhiễm sắc chất

 Sắp xếp lại cấu trúc các gen cần

biểu hiện.

 Điều chỉnh biểu hiện gen phù

hợp cho từng điều kiện phát triển của

cơ thể.

Điều hòa ở giai đoạn phiên mã

26

Là sự tương tác giữa trình tự CIS và nhân tố TRANS.

CIS : trình tự trên một phân tử DNA có tác động điều hòa đến các trình tự khác trên cùng một

DNA đó (CIS không mã hóa cho protein).

TRANS: nhân tố tham gia vào quá trình biểu hiện gen, bản chất protein.

=> Sự tương tác sẽ quyết định loại mRNA được phiên mã ở mô

Điều hòa ở giai đoạn sau phiên mã

 Hiện tượng “ghép-nối” (alternative splicing):

Hệ thống loại bỏ intron và nối exon của mRNA sơ cấp để hình thành mRNA trưởng thành khác nhau tùy từng loại tế bào, mô

Click to edit Master text styles

• Điều hòa bằng cách tăng thời gian tồn tại của mRNA (tăng lượng protein).

• Điều hòa bằng cách tăng thời gian lưu trữ các mRNA đặc hữu.

Điều hòa ở giai đoạn dịch mã và sau dịch mã

• mRNA dự trữ

• Tác động môi trường

30

Các tín hiệu bên trong tế bào Eukaryote tham gia sự điều hòa biểu hiện gen.

• Các promoter.

Tham gia vào quá trình điều hòa thông qua vai trò trong sự phiên mã

32

• Các enhancer.

Là các trình tự có tác động cis, tăng tốc độ phiên mã một cách đáng kể

• Hormone.

Tham gia điều hòa hoạt tính của gen trong cơ thể sinh vật

Ví dụ: Hormone tuyến giáp

34

Câu hỏi:

1. Đặc điểm sự điều hòa biểu hiện ở tế bào Prokaryote?

2. Operon lactose và tryptophan hoạt động như thế nào?

3. Đặc điểm sự điều hòa biểu hiện ở tế bào Eukaryote?

4. Các tín hiện bên trong nào ảnh hưởng đến mức độ điều hòa ở Eukaryote?