I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Điều hòa hoạt động của genlà điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra [ARN và protein] hay điều hòa các quá trình nhân đôi ADN, phiên mã tạo ARN và quá trình tổng hợp protein
Ý nghĩa:
+Tế bào chỉ tổng hợp protein cần thiết vào thời điểm thích hợp với một lượng cần thiết.
+Đảm bảo các hoạt động sống của tế bào thích ứng với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể
Các mức độ điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật: Phiên mã, Dịch mã, Sau dịch mã.
Điều hòa hoạt động gen của tế bào nhân sơ xảy ra chủ yếu ở mức độ phiên mã.
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ
1.Mô hình cấu trúc của operon Lac
Operon là các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường phân bố theo cụm có chung một cơ chế điều hòa.
Operon Lac là Operon quy định tổng hợp các enzim thủy phân Lactozo.
2. Cấu trúc opêron Lac ở E. coli:
+Nhóm gen cấu trúc [Z, Y, A]:nằm kề nhau, có liên quan với nhau về chức năng
+Vùng vận hành [O]:là đoạn mang trình tự nuclêôtit đặc biệt, là nơi bám của prôtêin ức chế ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
+Vùng khởi động [P]:nơi bám của enzim ARN-polimeraza khởi đầu sao mã.
Gen điều hòa [R]:không thuộc thành phần của opêron nhưng đóng vai trò quan trọng trong điều hoà hoạt động các gen của opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế.
3.Sự điều hòa hoạt động của operon Lac
Khi môi trường không có Lactozo: Protêin ức chế do gen điều hòa tổng hợp sẽ liên kết vào vùng vận hành làm ngăn cản quá trình phiên mã của gen cấu trúc
Khi môi trường có Lactozo: Lactozo [đóng vai trò như chất cảm ứng] đã liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian nên protein ức chế bất hoạt và không gắn với vùng vận hành Enzim ARN polimeraza có thể liên kết vào vùng khởi động để tiến hành quá trình phiên mã. Các phân tử mARN tiếp tục dịch mã tổng hợp các enzim thủy phân Lactozo.
Trong môi trường có Lactôzơ gen cấu trúc có thể tiến hành phiên mã và dịch mã bình thường vì:
A. Lactozơ đóng vai trò như chất cảm ứng làm prôtêin ức chế bị bất hoạt không gắn được vào gen vận hành
B. Lactôzơ cung cấp năng lượng cho hoạt động của Operon Lac
C. Lactozơ đóng vai trò là Enzim xúc tác quá trình phiên mã của các gen cấu trúc
D. Lactozơ đóng vai trò là chất kết dính Enzim ARN polimeraza không gắn vào vùng khởi đầu
Ở opêrôn Lac, khi môi trường có đường lactôzơ thì các gen cấu trúc Z, Y, A tiến hành phiên mã. Nguyên nhân là vì
A. lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế làm cho prôtêin ức chế bị bất hoạt.
B. lactôzơ liên kết với vùng vận hành, kích hoạt vùng vận hành.
C. lactôzơ liên kết với enzim ARNpôlimeraza làm kích hoạt enzim này.
D. lactôzơ liên kết với prôtêin điều hoà làm kích hoạt tổng hợp prôtêin.
Bài 3 trang 18 SGK Sinh học 12. Giải thích cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac.
Giải thích cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac.
Cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac
- Khi môi trường không có lactôzơ:
Gen điều hòa quy định tổng hợp prôtêin ức chế. Prôtêin này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.
- Khi môi trường có lactôzơ, một số phân tử lactôzơliên kết với prôtêin ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của nó làm cho prôtêin ức chế không thể liên kết được với vùng vận hành và do vậy ARN polimeraza có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. Sau đó, các phân tử mARN của các gen cấu trúc Z, Y, A được dịch mã tạo ra các enzim phân giải đường lactôzơ. Khi đường lactôzơbị phân giải hết thì prôtêin ức chế lại liên kết với vùng chỉ huy [vùng vận hành] và quá trình phiên mã bị dừng lại.