Sudieuhoa-bh-Gen

SỰ ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN CỦA GEN
SỰ ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN CỦA GEN
TB luôn sống trong môi trường
Prokaryote: MT là các nhân tố lý hoá bao quanh TB
Eukaryote: MT là các TB lân cận

Vấn đề: Bằng cách nào TB điều chỉnh hoạt động của TB cho phù hợp với các biến đổi của MT để có thể tồn tại và thích nghi -> sự điều hoà
Trong TB, tất cả các gen đều hoạt động không đồng thời.
Có gen hoạt động thường xuyên
Có gen hoạt động tùy giai đoạn của chu trình sống hoặc trong những điều kiện nào đó của môi trường
Tại sao?
Tất cả các vấn đề trên đều được giải thích bằng:

Cơ chế điều hoà biểu hiện của gen, thể hiện ở các giai đoạn của quá trình sinh tổng hợp protein
Động cơ của sự điều hoà:

Prokaryote:
Nhằm điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với các tác nhân dinh dưỡng và lý hoá của MT để: tăng trưởng và sinh sản

Eukaryote:
TB không tiếp xúc trực tiếp với MT
Để đối phó với các biến động ngoại bào, sự điều hoà hướng đến sự biệt hoá TB
ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE
Tín hiệu điều hòa:
Yếu tố dinh dưỡng
Yếu tố lý hoá

Đáp ứng của TB:
Gen tăng hoạt động
Gen ngừng hoạt động
ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE
1962, Jacob-Monod nêu khái niệm OPERON
Một Operon gồm:
Một số gen cấu trúc (cistron)
Trình tự Nu=promoter
Trình t? kích ho?t (Activator, nh?n bi?t CRP)
H?p TATA (v�ng nh?n bi?t RNA polymerase)
Trình t? kh?i d?ng (Operator, nh?n bi?t ch?t kìm h�m)
Hoạt động của OPERON tùy thuộc vào gen điều chỉnh R (regulator) n?m tru?c v�ng promoter
ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE
Có 2 kiểu OPERON:

Operon cảm ứng

Operon kìm hãm

OPERON kìm hãm
Liên quan đến con đường đồng hoá

Đây là cơ chế điều hoà quá trình biến dưỡng (đồng hoá)

VD: Quá trình tổng hợp acid amin
Mô hình điều hoà tổng hợp Trytophan

Đặc điểm:
Tryptophan được tổng hợp từ chất tiền thân A
-> 5 giai đoạn -> 5 enzyme -> 5 gen mã hoá
Gen R -> chất kìm hãm r (repressor) bất hoạt
Tryptophan là chất kìm hãm tổng hợp enzyme

Môi trường thiếu Tryptophan:
ARN polymerase gắn vào Promoter -> mARN chung cho 5 gen -> Trytophan
Mô hình điều hoà tổng hợp trytophan

Môi trường dư thừa Tryptophan:

Tryptophan
Các enzyme không được tổng hợp
ARN pol. không hoạt động phiên mã
Chất đồng kìm hãm
Chất k. hãm hoạt động
Khoá gen O
Tryptophan không được tổng hợp
Tryp + r
Các enzyme tổng hợp Tryp
Chất kìm hãm bị bất hoạt
Môi trường thiếu Tryptophan
RNA polymerase
Chất kìm hãm được kích hoạt
Khoâng taïo ñöôïc RNA
Môi trường thừa tryptophan
OPERON cảm ứng
Liên quan đến con đường dị hoá (thoái dưỡng)

Cơ chế gần giống như cơ chế kìm hãm nhưng khác: sự có mặt của cơ chất -> sự tổng hợp các Enzyme

VD: quá trình tổng hợp men phân hủy lactose (men lactase)
Mô hình operon Lactose

Đặc điểm:
Lactose là cơ chất
Gen R (Repressing) tổng hợp chất kìm hãm r (repressor) hoạt động khi môi trường không có lactose
Lactose là chất cảm ứng dẫn đến sự tổng hợp các enzyme
Mô hình operon Lactose

Môi trường không có lactose:

Gen R
Các enzyme không được tổng hợp
ARN pol không hoạt động phiên mã được
Repressor (r) hoạt động
Liên kết gen O
Khoá gen O
Mô hình operon Lactose

Môi trường có lactose:

Gen R
Các enzyme được tổng hợp
ARN pol hoạt động phiên mã bình thường
Repressor (r)
Lactose
Repressor (r) bất hoạt
Chất kìm hãm được kích hoạt
Khoâng taïo ñöôïc RNA
Gen ñieàu hoaø
Môi trường thiếu lactose, không cần sản xuất men
Các enzyme phân hủy lactose
Chất kìm hãm bị bất hoạt
Môi trường có lactose, cần sản xuất men
cAMP receptor protein
Bất hoạt
Chất kìm hãm bị bất hoạt
Môi trường thừa glucose và lactose. Nồng độ cAMP thấp. CRP không đủ tăng tốc quá trình giải mã. RẤT ÍT MEN PHÂN HỦY LACTOSE ĐƯỢC TẠO RA.
VI KHUẨN SỬ DỤNG GLUCOSE TRƯỚC
OPERON OFF
Môi trường thừa lactose, thiếu glucose. Nồng độ cAMP cao, kích hoạt CRP (cAMP receptor protein). CRP bám vào trình tự ACTIVATOR trên promoter, đẩy nhanh quá trình giải mã. OPERON ON
Activator gene
NHẬN XÉT CHUNG
Hai hiện tượng kìm hãm hay kích thích đều có lợi cho TB
Khi TB cần tổng hợp hay phân hủy 1 chất, cơ chế điều hoà sẽ đảm bảo sự có mặt các enzyme cần thiết
Ngược lại, các enzyme bị ngừng tổng hợp
Điều này được thực hiện chủ yếu bởi tính chất của chất kìm hãm repressor (r) (hoạt động hay bất hoạt)
ĐIỀU HOÀ BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE
Có nhiều khác biệt so với ở prokaryote
Lý do dẫn đến sự khác biệt:
Ở Eukaryote, TB không tiếp xúc với môi trường 1 các trực tiếp
Cấu trúc TB Eukaryote và TB Prokaryote khác nhau nhiều:
Có vỏ nhân: có phiên mã, giải mã
NST = ADN + histon
NST xoắn vặn -> tháo xoắn
Cấu tạo gen phức tạp hơn
Sự điều hoà biểu hiện gen phức tạp hơn và gồm nhiều giai đoạn
Các giai đoạn điều hoà:
Ở giai đoạn phiên mã
Ở giai đoạn sau giải mã
Ở giai đoạn giải mã
Ở giai đoạn sau giải mã
Tín hiệu điều hoà
TB đích để điều hoà biểu hiện gen ở các TB này theo chương trình định sẵn cho phù hợp với sự phát triển của toàn bộ cơ thể
Các phân tử do các TB chuyên biệt sản xuất
Có 2 nhóm phân tử điều hoà:
Các hormone
Các yếu tố tăng trưởng