Lý Thuyết Sinh 12 Cánh Diều_Bài 3 Điều hòa biểu hiện gene

    Thayhien.edu.vn xin giới thiệu đến các bạn các bài học lý thuyết Sinh học 12 Cánh Diều_Bài 3 Điều hòa biểu hiện gene. Bài học Lý thuyết Sinh 12 Cánh Diều này ngắn gọn, đầy đủ, dễ hiểu.

Bài 3 Điều hòa biểu hiện gene

I. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE CỦA OPERON LAC Ở VI KHUẨN E.COLI

1. Thí nghiệm:  Trong những năm 1960, Jacques Monod và Francois Jacob và cộng sự đã nghiên cứu sự biểu hiện của các gene liên quan đến chuyển hóa lactose ở vi khuẩn E.coli.

- Phương pháp: Sử dụng vi khuẩn E. coli, nuôi cấy trong môi trường có lactose và không có lactose. Sau đó, xác định lượng 3 loại enzyme tham gia phân giải lactose (enzyme β-galatosidase, permease và transacetylase).

- Tiến hành:

Nuôi E. coli	Môi trường	Kết quả (nồng độ permease và enzyme phân giải lactose)
Lô đối chứng	Không có lactose.	Không được tổng hợp hoặc có lượng không đáng kể.
Lô thí nghiệm	Có lactose.	Tăng lên gấp hàng nghìn lần.

- Kết luận: Lactose đã kích hoạt tổng hợp đồng thời cả ba enzyme β-galatosidase, permease và transacetylase. Tiếp tục thí nghiệm với các dòng vi khuẩn E. coli đột biến khác → xác định được trình tự ba gene quy định 3 enzyme trên nằm liền nhau trên phân tử DNA → đề xuất thuyết operon giải thích cơ chế điều hòa biểu hiện gene.

2. Cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac: 

- Khái niệm: Operon là cụm các gene cấu trúc có chung một cơ chế điều hòa phiên mã và được phiên mã tạo thành một mRNA

- Cấu trúc Operon lac và gene điều hòa:

 

+ P_lac (Promoter): Trình tự khởi động phiên mã các gene cấu trúc

+ O (Operator): Trình tự vận hành có vị trí bám của protein ức chế

+ Z, Y, A: Các gene cấu trúc tương ứng mã hóa các enzyme β-galactosidase

+ P: Trình tự khởi động phiên mã của gene điều hòa

+ I: Gene điều hòa mã hóa protein ức chế

- Cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac:

+ Môi trường không có lactose: Protein ức chế liên kết với operator → enzyme RNA polymerase không thể liên kết được với promoter → các gene cấu trúc không được phiên mã.

+ Môi trường có lactose: Một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose (allolactose), liên kết với protein ức chế → protein bị thay đổi cấu hình → không liên kết được với operator → enzyme RNA polymerase liên kết với promoter → gene cấu trúc được phiên mã.

II. Ý NGHĨA CỦA SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN

- Là cơ chế góp phần làm cho sản phẩm của các gene được tạo thành đúng thời điểm, có lượng phù hợp với tế bào và cơ thể → sinh vật có thể tối ưu các hoạt động sống và thích ứng với sự thay đổi thường xuyên của môi trường về nhiệt độ, dinh dưỡng, ....

- Giúp tế bào tránh lãng phí năng lượng, không bị gây độc, tăng khả năng sống sót và cạnh tranh của sinh vật khi nguồn sống bị hạn chế.

- Ở sinh vật nhân thực đa bào, sự điều hòa biểu hiện gene có vai trò quyết định tính đặc thù mô, cơ quan và giai đoạn phát triển cơ thể

III. ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

1. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân sơ

- Sự điều hoà biểu hiện gene liên quan tới khả năng đáp ứng của vi khuẩn với môi trường sống được ứng dụng trong kiểm soát mật độ tế bào vi khuẩn, phát triển thuốc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn, xử lí vi khuẩn gây ô nhiễm môi trường....

- Điều hoà biểu hiện các protein cần cho sự phân bào là một hướng ứng dụng để kiểm soát tốc độ phân chia tế bào, điều hoà hoạt tính enzyme, từ đó ức chế vi khuẩn gây hại hoặc kích thích sự sinh trưởng của vi khuẩn có lợi.

2. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân thực

- Dựa trên hiểu biết về điều hoà biểu hiện gene, có thể chủ động điều chỉnh sự biểu hiện gene ở cây trồng và sản xuất protein tái tổ hợp.

- Điều hoà biểu hiện gene được ứng dụng để cải tiến hiệu quả sản xuất protein tái tổ hợp.