- ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN. - Hãy giải thích hiện tượng trên về mặt cơ chế di truyền.. - Dữ kiện đề bài cho ta nhận định sự điều hoà tổng hợp enzim D ở VSV nọ có thể xảy ra theo cơ chế điều hoà hoạt động gen ở vi khuẩn của F.Jacôp và J.mônô.. - Trong tế bào của VSV, các gen cấu trúc có liên quan về chức năng được phân bố liền nhau thành từng cụm có chung một cơ chế điều hoà được gọi là một opêron.. - +1 nhóm gen cấu trúc có liên quan về chức năng.. - Vùng vận hành (O): là nơi protêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã, khi không có prôtêin ức chế thì vùng vận hành hoạt động.. - Vùng khởi động: Nơi ARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.. - Sự hoạt động của Opêrôn phụ thuộc váo sự điều khiển của gen điều hoà Opêrôn (R), gen điều hoà không nằm trong thành phần của Opêrôn mà nằm trước Opêrôn.. - Bình thường gen điều hoà tổng hợp prôtêin ức chế liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã (không cho Opêrôn hoạt động).. - Trong đề bài thấy bình thường gen điều hoà phiên mã tạo mARN, tổng hợp prôtêin ức chế, chất ức chế bám vào vùng vận hành, do đó các gen cấu trúc không được phiên mã nên enzim D không được tổng hợp.. - Khi đưa thêm chất dinh dưỡng E vào môi trường nuôi cấy VSV nọ thì chính chất này với vai trò là chất cảm ứng gắn với prôtêin ức chế nên nó không gắn vàp vùng vận hành được nữa, vùng vậnh được tự do điều khiển quá trình phiên mã của Opêrôn, mARN của các gen cấu trúc được tổng hợp và quá trình dịch mã xảy ra enzim D được tổng hợp.. - Vì sao cơ chế điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân thực lại phức tạp hơn so với ở sinh vật nhân sơ?. - ở Nhân thực ở nhân sơ. - Quá trình phiên mã và dịch mã. - ADN liên kết với các histon tạo nên chất nhiễm sắc vì vậy những yếu tố điều hoà khó có thể tác động trực tiếp vào ADN. - dạng trần vì vậy những yếu tố điều hoà có thể tác động trực tiếp vào ADN. - chứa nhiều những đoạn lặp lại và phần lớn không được dịch mã do vậy ADN ở sinh vật nhân thực thì phần lớn đóng vai trò điều hoà. - mARN sau khi được tổng hợp xong phải cắt bỏ itron, nối exon sau đó mới đến riboxom để tổng hợp protein. - Không có hiện tượng cắt nối như ở nhân thực. - Nhu cầu protein việc tổng hợp các loại protein ở các giai đoạn khác nhau thì khác nhau và còn phụ thuộc vào từng loại mô, nhu cầu tế bào v.v... - tương đối ổn định trong suốt quá trình sống.. - Mức điều hòa có nhiều cách điều hoà khác nhau:. - Điều hoà phiên mã, sau phiên mã, dịch mã v.v... - chủ yếu ở dang phiên mã và nhìn chung chủ yếu theo mô hình Operon. - Tại sao sự điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực thể hiện khác nhau ở những giai đoạn phát triển khác nhau của cá thể?. - Sự điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực thể hiện khác nhau ở những giai đoạn phát triển khác nhau của cá thể, vì:. - Sinh vật nhân thực thường có cấu tạo cơ thể rất phức tạp, bao gồm các mô và các cơ quan chuyên hóa khác nhau phát sinh từ một tế bào duy nhất (hợp tử). - Vì thế, sự điều hòa biểu hiện của nhiều gen vào những giai đoạn khác nhau cần nhiều cơ chế điều hòa tinh tế mới có thể đảm bảo cho cơ thể phát triển và sinh trưởng bình thường.. - Trong sự phát sinh cá thể, tùy từng giai đoạn, tùy từng loại mô mà chỉ có một số gen trong tế bào hoạt động. - Điều đó được diễn ra nhờ cơ chế điều hòa hoạt động gen.. - Khi nghiên cứu cấu trúc vùng điều hòa của gen X (một gen được biểu hiện ở tế bào biệt hóa của chuột. - một nhà nghiên cứu đã dùng enzim cắt giới hạn để cắt đoạn AND phía trước gen X thành nhiều đoạn ngắn có độ dài khác nhau . - Vùng điều của gen X trong tế bào thần kinh. - Mức độ biểu hiện của gen lacZ. - Hãy cho biết vùng nào là vùng khởi động (promoter), vùng nào là vùng tăng cường (enhancer)của gen X? Giải thích.. - Vùng M-H nằm cạnh gen lacZ là promoter cua gen X vì trong AND tái tổ hợp, phân tử nào thiếu đoạn này gen lacZ đều không biểu hiện. - Mặt khác, đây là vùng liên kết với yếu tố phiên mã chung giúp ARN poolimeraza có thể nhận biết và phiên mã nhưng ở mức thấp(chỉ 5 đơn vị).. - Hai vùng M-M không phải là enhancer vì sự có mặt của chúng không làm tăng mức biểu hiện của lacZ.. - Vùng H-M năm gữa hai đoạn M-M là vùng enhancer vì khi lien kết với promoter thì gen lacZ đã biểu hiện ở mức cao nhất.. - So sánh cơ chế điều hòa âm tính và điều hòa dương tính ở opêron Lac.. - Đều để thích ứng với các điều kiện môi trường biến động, đồng thời để tiết kiệm năng lượng và vật chất của tế bào.. - Đều liên quan đến sự tham gia của các gen điều hòa. - Các gen này mã hóa cho các sản phẩm trực tiếp (prôtêin điều hòa) điều hòa sự biểu hiện của các gen cấu trúc. - Đều có hệ thống điều hòa cảm ứng và ức chế thông qua sự tương tác của các tác nhân môi trường (vai trò làm tín hiệu điều hòa) với prôtêin điều hòa.. - Khác nhau:. - Trong cơ chế điều hòa dương tính, prôtêin điều hòa có vai trò làm tăng sự biểu hiện của một hoặc một số gen cấu trúc. - Còn trong điều hòa âm tính, prôtêin điều hòa có vai trò ức chế sự biểu hiện của gen cấu trúc.. - Trong cơ chế điều hòa dương tính sản sinh prôtêin điều hòa liên kết với trình tự phần đầu của vùng P (promoter), còn trong điều hòa âm tính, prôtêin điều hòa liên kết với vùng O (operater).. - Khi một gen được chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trên nhiễm sắc thể thì có thể xảy ra các khả năng:. - (1) gen được phiên mã nhiều hơn so với bình thường và (2) gen không được phiên mã. - Trường hợp gen được phiên mã nhiều hơn: Do chuyển vị trí làm cho gen đó gắn được với một promoter mới có khả năng liên kết tốt hơn với ARN polymeraza hoặc gen được chuyển đến vị trí gần với trình tự tăng cường (gen tăng cường), một trình tự nucleotit có khả năng làm tăng ái lực của ARN polymeraza với promoter.. - Trường hợp gen không được phiên mã có thể là do gen đã được chuyển vào vùng dị nhiễm sắc, tại đó ADN bị co xoắn chặt khiến phiên mã không thể xẩy ra.. - Sản phẩm của một gen ở một loại tế bào nhất định (tế bào A) của người có thể hoạt hóa các gen khác nhau ở những tế bào thuộc các mô khác nhau. - Hãy cho biết sản phẩm của gen này ở tế bào A có chức năng gì và. - Sản phẩm của gen ở tế bào A có chức năng điều hòa hoạt động gen của các gen khác ở những tế bào khác nhau, ví dụ: các yếu tố phiên mã.. - Sản phẩm của gen như yếu tố phiên mã, khi đi đến các tế bào khác phải được liên kết với các thụ thể thích hợp trên màng hoặc trong tế bào chất.. - Phức hợp yếu tố phiên mã sau đó liên kết với promoter của gen cần được phiên mã giúp ARN polymeraza liên kết và khởi đầu phiên mã.. - Các tế bào khác nhau có cùng thụ thể cho yếu tố phiên mã nhưng có các bộ các protein khác nhau tham gia vào quá trình hoạt hóa gen nên các phức hợp yếu tố phiên mã – thụ thể - các protein khác có thể liên kết với các promoter của các gen khác nhau nên hoạt hóa các gen khác nhau.. - Điều hoà biểu hiện gen ở sinh vật nhân thực có thể thực hiện ở 3 mức độ: trước phiên mã, phiên mã, sau phiên mã.. - a) Loại gen nào thường được điều hoà ở mức độ trước phiên mã? Cho ví dụ và giải thích.. - b) Các gen qui định protein điều hoà (biểu hiện gen của các gen khác) ở động vật có vú, thường được điều hoà biểu hiện ở mức độ nào trong 3 mức độ nêu trên là thích hợp nhất? Giải thích.. - Loại gen cần được điều hoà ở mức độ trước phiên mã thường là các gen mà sản phẩm của chúng rất cần cho tế bào với một số lượng lớn và thường xuyên được biểu hiện. - Ví dụ: gen qui định tổng hợp rARN riboxom, hay qui định protein histon. - rARN rất cần và cần với một lượng rất lớn để tổng hợp protein. - Histon là thành phần quan trọng để tổng hợp nên nhiễm sắc thể.. - Mỗi gen cần được biểu hiện đúng thời điểm, đúng vị trí, đúng mức độ nếu không sẽ gây ra những hậu quả nguy hiểm cho cơ thể, đặc biệt là những gen được biểu hiện trong quá trình phát triển phôi thai. - Nếu biểu hiện gen không đúng lúc đúng chỗ có thể gây ra các quái thai, thậm chí gây chết.. - Các gen qui định protein điều hoà cần được điều hoà hoạt động một cách chính xác và tinh tế vì thế điều hoà sau phiên mã thường được tiến hoá “lựa chọn”. - Lý do là vì điều hoà sau phiên mã có thể được điều khiển bằng mức độ bền vững của mARN nên tế bào có thể có nhiều cách khác nhau điều khiển thời gian tồn tại của mARN. - Điều hoà biểu hiện gen ở mức độ phiên mã và trước phiên mã chỉ làm cho các gen được biểu hiện hay không biểu hiện hoặc biểu hiện nhiều hay ít một cách ổn định mà ít khi thay đổi.. - Hãy nêu các cơ chế ở tế bào sinh vật nhân thực cho phép nhiều gen cảm ứng có thể được điều hòa biểu hiện (khởi đầu phiên mã) đồng thời.. - Bằng cách nào người ta có thể xác định được một nhóm gen nhất định được điều hòa biểu hiện đồng thời bằng cơ chế nào trong những cơ chế nêu ở phần (a)? Giải thích.. - Cơ chế biến đổi cấu trúc chất nhiễm sắc/di truyền học biểu sinh/biến đổi histone-nucleôxôm: Các gen khác nhau được sắp xếp liền nhau trên cùng một nhiễm sắc thể, vì vậy sự biến đổi chất nhiễm sắc làm cả vùng nhiễm sắc thể có thể bị co xoắn chặt (dị nhiễm sắc hóa) hay giãn xoắn khiến các gen cùng bị bất hoạt hoặc cùng đồng thời được biểu hiện.. - Cơ chế dùng chung promoter: Một số gen được biểu hiện cùng lúc là do có chung promoter nên được phiên mã thành một ARN sơ cấp, sau đó hoàn thiện thành các mARN khác nhau.. - Cơ chế sử dụng chung các yếu tố phiên mã: Các gen khác nhau có các trình tự điều khiển ở vùng điều hòa giống nhau nên có thể liên kết được với một tổ hợp các yếu tố điều hòa phiên mã như nhau.. - b) Có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau:. - Bằng cách giải trình tự hệ gen người ta có thể biết được chính xác nhóm gen được biểu hiện theo cơ chế nào.. - Lai in situ (lai tại chỗ) các đoạn dò để tìm vị trí gen trong hệ gen, nếu các gen phân bố trên các đoạn NST khác nhau thậm chí trên các nhiễm sắc thể khác nhau thì có thể khẳng định những gen đó được điều hòa biểu hiện cùng lúc nhờ có các trình tự điều khiển ở vùng điều hòa giống nhau.. - Nếu một ARN có thể lai với nhiều đoạn dò khác nhau của các gen khác nhau thì chứng tỏ chúng được điều hòa do có chung một promoter.. - Điểm giống và khác nhau giữa operon cảm ứng và operon ức chế?. - Giống nhau: Đều được tắt bởi dạng hoạt hóa của pr điều hòa (pr ức chế). - operon cảm ứng operon ức chế. - luôn tắt, chỉ mở khi có chất cảm ứng. - Luôn hoạt động, chỉ tắt khi có chất ức chế.. - pr ức chế khi mới hình thành đã ở dạng hoạt động ngay, liên kết vào O và ức chế phiên mã. - Pr ức chế khi mới tổng hợp ở dạng bất hoạt, chỉ được hoạt hóa khi có chất đồng ức chế.. - Enzim cảm ứng thường hoạt động trong con đường dị hóa. - Enzim ức chế thường hoạt động trong con đường đồng hóa.. - So sánh hoạt động của operon lac (lactozơ) và operon trp (tryptophan) trong điều hoà âm tính ở E.coli.. - Sự điều hoà của cả hai operon lac và trp đều liên quan đến cơ chế điều hoà các gen kiểu âm tính: Nghĩa là, các operon này đều được “tắt” bởi prôtêin điều hoà tương ứng của chúng (đều là các prôtêin ức chế do gen điều hoà tổng hợp).. - operon Lac operon ức chế luôn tắt, chỉ mở khi có chất cảm ứng. - Trong operon lac, các enzim tham gia vào con đường chuyển hoá lactozơ còn gọi là các enzim cảm ứng do quá trình sinh tổng hợp chúng được gây cảm ứng bởi tín hiệu hoá học (trong trường hợp này là allolactozơ). - Theo nguyên tắc tương tự, trong operon trp các enzim do operon trp mã hoá được gọi là các enzim ức chế.. - Trong operon trp, khi tryptophan có sẵn trong môi trường hoặc khi lượng tích luỹ trong tế bào của chúng đã đủ thì chính axit amin này kết hợp với prôtêin điều hoà tạo thành phức hợp đồng ức chế liên kết vào trình tự O (operator) làm dừng quá trình phiên mã. - Ngược lại trong open lac, allolactose làm bất hoạt prôtêin điều hoà làm cho prôtêin này không liên kết được vào trình tự O, nhờ đó quá trình phiên mã diễn ra.. - Tiết kiệm vật chất di truyền, làm cấu trúc hệ gen gọn nhẹ (cách tổ chức của nhiều gen trong TB nhân sơ).. - Tạo ra sản phẩm các gen nhanh chóng, các sản phẩm gen này thường liên quan đến nhau về chức năng nên cùng lúc tế bào cần lượng tương đương. - VD: Operon Lac ở E.coli tạo ra các protein chuyển hóa lactozo, các gen rARN (ở cả nhân sơ và nhân thực) được tạo ra lượng lớn, đồng thời mới có thể đáp ứng được yêu cầu của TB.