Bài 3: Điều hoà biểu hiện gene

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Điều hòa hoạt động của gene giúp tế bào chỉ tổng hợp sản phẩm của gen đúng thời điểm và tạo ra một lượng sản phẩm cần thiết, vừa đủ. Từ đó có thể giúp tối ưu hóa nguyên liệu và năng lượng được sử dụng trong tế bào, không bị lãng phí.

Ngoài ra, còn đảm bảo hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện sống của môi trường, vòng đời và sự phát triển bình thường của cơ thể.
 

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac:

- Khi môi trường không có lactose: Protein ức chế liên kết với operator khiên enzyme RNA polymerase không thể liên kết được với promoter nên các gene cấu trúc không được phiên mã. 

- Khi môi trường có lactose: Một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose và liên kết với protein ức chế khiến protein này thay đổi cấu hình dẫn đến không liên kết được với operator, do vậy enzyme RNA polymerase có thể liên kết với promoter và tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Điều hòa hoạt động của gene có vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của cá thể. Từ hợp tử phát triển thành cơ thể hoàn chỉnh là nhờ có sự điều hòa hoạt động của gene một cách chính xác.

Các tế bào sinh ra từ một hợp tử mặc dù có cùng hệ gene, nhưng các tế bào con nhận được các tín hiệu điều hòa khác nhau từ tế bào chất của hợp tử và trong quá trình phát triển lại nhận tín hiệu điều hòa từ các tế bào xung quanh nên các tế bào khác nhau đóng mở các nhóm gene khác nhau, tạo nên các tế bào chuyên hóa. Nếu quá trình điều hòa bị trục trặc → phôi thai có thể chết hoặc cá thể sinh ra bị dị dạng.

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Trong y học: Người bị lùn bẩm sinh do gene không tạo đủ hormone sinh trưởng có thể được chữa trị để có thể cao như người bình thường.

Trong nông nghiệp: Đóng mở gene nhất định ở cây trồng phù hợp với nhu cầu sản xuất.

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Ý nghĩa: 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.

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Nếu môi trường nuôi cấy vi khuẩn E.coli không có lactose nhưng operon lac vẫn hoạt động thì có thể dự đoán vi khuẩn bị hỏng vùng vận hành operator.

GV Nguyễn Trần Thành Đạt
Hướng dẫn giải Thảo luận (1)

Gene CSP sản sinh ra protein CSP. Protein này làm cho tế bào dễ dàng nhận được các gene từ môi trường bên ngoài → gene CSP hoạt động khi môi trường có thuốc kháng sinh làm cho vi khuẩn nhanh chóng trở nên kháng thuốc kháng sinh.