Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, mô hình cấu trúc của operon Lac - Sinh 12 bài 3

Câu hỏi đặt ra là: Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ chủ yếu xảy ra ở giai đoạn nào? mô hình cấu trúc của operon Lac bao gồm những gì? Câu trả lời sẽ có trong bài viết dưới đây.

I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen

• Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra.

• Điều hòa hoạt động của gen xảy ra ở nhiều mức độ:

- Điều hòa phiên mã: Điều hòa số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào.

- Điều hòa dịch mã: Điều hòa lượng prôtêin được tạo ra.

- Điều hòa sau dịch mã: Làm biến đổi prôtêin sau khi đực tổng hợp để thực hiện chức năng nhất định.

II. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac

• Khái niệm về ôpêron:

- Trên ADN của vi khuẩn, các gen có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm, có chung một cơ chế điều hòa được gọi là ôpêron.

Mô hình cấu trúc của Opêron Lac ở vi khuẩn đường ruột (E.coli)

• Opêron Lac bao gồm 3 thành phần:

- Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Quy định tổng hợp enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactôzơ.

- Vùng vận hành (O): là vị trí tương tác với chất prôtêin ức chế ngăn cản phiên mã.

- Vùng khởi động (P): Là nơi mà ARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.

2. Sự điều hòa hoạt động của ôpêron Lac

• Khi môi trường không có Lactôzơ:

- Gen điều hòa (R) tổng hợp prôtêin ức chế.

- Prôtêin ức chế đến bám vào vùng vận hành.

- Các gen cấu trúc không hoạt động phiên mã.

Sơ đồ hoạt động của các gen trong Operon Lac khi môi trường không có Lactôzơ

• Khi môi trường có Lactôzơ:

- Phân tử Lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế,làm biến đổi cấu hình prôtêin.

- Prôtêin ức chế bị không liên kết được với vùng vận hành (bất hoạt), mARN của các gen Z, Y, A được tổng hợp và sau đó được dịch mã tổng hợp các enzim phân giải đường Lactôzơ.

- Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế liên kết vời vùng vận hành, phiên mã bị dừng.

Sơ đồ hoạt động của các gen trong Operon Lac khi môi trường có Lactôzơ