intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Bài giảng Điều hòa hoạt động gen vi khuẩn - TS. Nguyễn Trọng Hiệp

Chia sẻ: Ngọc Lựu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

190
lượt xem
33
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Điều hòa hoạt động gen vi khuẩn tóm lược các phương thức điều hòa hoạt động gen ở nhân nguyên thủy, mô tả sự điều hòa cơ chế tế bào vi khuẩn để đáp ứng với sự thay đổi trong môi trường sống, giải thích cách thức tương tác giữa protein và các trình tự ADN đặc biệt và các phân tử khác trong quá trình điều hòa hoạt động gen.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Điều hòa hoạt động gen vi khuẩn - TS. Nguyễn Trọng Hiệp

  1. TS. Nguy n tr ng Hi p Muïc tieâu - Toùm löôïc caùc phöông thöùc ñieàu hoøa hoaït ñoäng gen ôû nhaân nguyeân thuûy - Moâ taû söï ñieàu hoøa cô cheá teá baøo cuûa vi khuaån ñeå ñaùp öùng vôùi caùc thay ñoåi trong moâi tröôøng soáng - Giaûi thích ñöôïc caùch thöùc töông taùc giöõa caùc protein vaø caùc trình töï ADN ñaëc bieät vaø caùc phaân töû khaùc trong quaù trình ñieàu hoøa hoaït ñoäng gen 1
  2. Môû ñaàu • Ñieàu hoøa hoaït ñoäng gen: bieåu hieän baèng söï ñieàu hoøa trao ñoåi chaát bao goàm 2 höôùng: Ñieàu khieån toác ñoä cuûa caùc quaù trình sinh hoùa baèng caùch thay ñoåi thuaän nghòch löôïng caùc enzym xuùc taùc (chaát coù baûn chaát protein) tham gia vaøo caùc quaù trình ñieàu hoøa sinh toång hôïp protein noùi chung vaø enym noùi rieâng Thöôøng gaëp nhaát ôû TB nhaân nguyeân thuûy (Prokaryote) ví duï vi khuaån Hoaëc laø ñieàu hoøa hoaït tính cuûa chuùng trong quùa trình thöïc hieän chöùc naêng taêng hoaëc giaûm hoïat tính. ÔÛ Teá baøo nhaân thaät (Eukaryote) goàm thöïc vaät, ñoäng vaät goàm caû 2 höôùng treân 2
  3. Trong ña soá caùc quaù trình sinh hoùa, caùc enzym laø nhöõng chaát xuùc taùc caùc quaù trình sinh hoïc Enzym và h at hóa enzym Quaù trình vaän chuyeån chuû ñoäng qua maøng sinh hoïc ñöôïc thöïc hieän bôûi protein nhöng chuùng ñoùng vai troø "nhaän bieát" söï vaän chuyeån (translocation) cô chaát nhö permease (di, tri, oligopeptid). 3
  4. Môû ñaàu Maøng ngoaøi Periplasma oppA oppA oppB oppC Maøng teá baøo chaát oppD oppF Teá baøo chaát Opp A,B,C,D: oligopeptid permease ATP ADP 4
  5. Ñieàu hoøa quaù trình sao cheùp TB nhân nguyên th y có các enzym DNA polymerase I, II, III, ligase ch u trách nhi m sao chép DNA TB nhân th t có 5 lo i DNA polymerase ư c bi t là α, β, γ, δ, và ε Ngoài ra, lơi xo n và tháo xo n có enzym helicase và topoisomerase I, ph c h i d ng siêu xo n có topoisomerase II (DNA-gyrase) Nhóm gen Dna mã hóa cho 1 protein c n thi t cho sao chép (ví d DnaA, DnaC ngòai ra còn có th k n DnaB, DnaI, DnaP)các gen này ch u s ki m sóat Dương và Âm c a các protein i u hòa 5
  6. Ñieàu hoøa quaù trình sao cheùp Kieåm soaùt döông: laø söï tích luõy chaát hoaït hoùa cho ñeán ngöôõng ñuû ñeå khôûi ñoäng moät chu trình sao cheùp môùi, caàn thieát cho söï caân baèng vôùi vieäc nhaân ñoâi cuûa sinh khoái teá baøo. Kieåm soaùt aâm: khi chaát kieàm haõm caàn ñöôïc toång hôïp moät caùch giôùi haïn tieáp ngay khi baét ñaàu chu trình sao cheùp tröôùc (vì coù theå laø saûn phaåm cuûa gen ñieàu hoøa naèm gaàn vò trí baét ñaàu sao cheùp phieân maõ theo söï sao cheùp) 6
  7. Khaùi nieäm ñieàu hoøa quaù trình phieân maõ Cô cheá kieåm soùat döông (positive control): kích Kieåm soùat caûm öùng, döông thích s phiên mã gene trong Operon Protein activator Kieåm soùat öùc cheá, döông Cô cheá kieåm soùat aâm (negative control): öùc cheá s phiên mã gene trong Kieåm soùat caûm öùng, aâm Operon Kieåm soùat öùc ch , aâm Protein repressor 7
  8. Ñieàu hoøa quaù trình phieân maõ Operon laø ñôn vò phieân maõ bao goàm toái thieåu laø vuøng khôûi ñoäng (promoter) vaø caùc gen maõ hoùa mARN cho moät hay moät vaøi chuoãi polypeptid vaø terminator Prokaryote Moät operon coù theå chöùa moät hay nhieàu vò trí ñieàu hoøa (operator) hôn so vôùi soá promoter. Eukaryote 8
  9. 6.3. Ñieàu hoøa quaù trình phieân maõ 3' 5' Promoter Operator Gene 1 Gene 2 Gene 3 ARN polymerase ARN polymerase Repressor Repressor: protein öùc cheá Vò trí khôûi ñaàu toång hôïp mARN 3' Vuøng-35 Vuøng-10 5’ TTGACA TTTTACCTCTGGCGGT TATAAT GGTTGC ATGTA (hoäp Pribnow) Promoter mARN Operator operator cuûa λ - phage phuû leân moät vuøng cuûa promoter 9
  10. 6.3.1. Kieåm soaùt caûm öùng, aâm Lac Operon G m promoter, operator, gen c u trúc, terminator. Gen c u trúc g m: lacZ, lacY, và lacA. •lacZ: gen mã hóa enzym β-galactosidase, m t enzym n i bào ch c năng chính là th y phân disaccharide lactose glucose+ galactose. Ch c năng ph là bi n lactose allolactose. •lacY: gen mã hóa β-galactoside permease, m t protein chuyên ch óng vai trò bơm lactose qua màng t bào. •lacA: gen mã hóa β-galactoside transacetylase, m t enzym g n nhóm acetyl t acetyl-CoA vào β-galactosides. Ch lacZ và lacY có vai trò c n thi t cho vi c chuy n hóa 10 lactose.
  11. L actose op e ron 6.3.1. Kieåm soaùt caûm öùng, aâm V ò trí g aé n C A P -c A M P V ò trí g aé n R N A p o ly m e r ase O pe ra to r lo c u s Các y u t chính ki m L o c u s ñ ie à u h o ø a (lac O ) G e n e s c aá u tru ù c c u û a lac o p e ro n sóat Lac Operon G enes Pi i la c z la c y la c a L a c pro m o t e r (lac p ) Lactose c u trúc làm R N A s galactose-(β1->4)- Không có ch t Gaén vaøo glucose, d chuy n thành c m ng lac O Allolactose là galactose- (β1->6)-glucose. P r oteins Pe rm e ase T ran s- β-galactosidase Repressor ac e ty lase Gaén vaøo Allolactose Inactive repressor Allolactose (chaát caûm Glucose vaø ? öùng) Galactose M aøn g teá b aø o Quá c m ng ư c kích ng dây chuy n 11 Lactose
  12. Quaù trình caûm öùng enzym trong Kieåm soaùt caûm öùng, aâm 3' 5' Promoter Operator Gene 1 Gene 2 Gene 3 ARN polymerase Repressor Söï phieân maõ bò phong beá 3' 5' Promoter Operator Gene 1 Gene 2 Gene 3 Repressor ARN polymerase mARN mARN mARN Söï phieân maõ tieán-haønh Induce 12
  13. Caûm öùng söï toång hôïp enzym trên Lac operon Allolactose 13
  14. Nh ng ch t c m ng m nh Lac operon • Ch y u là có c u trúc tương ng v i Lactose (Lactose analogues) Allolactose: isomer c a lactose, c m ng Lac operon. Lactose c u trúc là galactose-(β1->4)-glucose, trong khi ó allolactose là galactose-(β1->6)-glucose. Lactose có th ư c i sang allolactose dư i tác ng c a β- galactosidase. IPTG:Isopropyl-β-D-thio-galactoside g n vào repressor và b t h at ch t này nhưng IPTG không ph i là cơ ch t c a β-galactosidase. X-gal: (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactoside) là cơ ch t c a β-galactosidase nhưng không b t h at repressor và s chuy n màu xanh H n h p 2 ch t trên c m ng m nh Lac operon hàng ngàn l n và khóm vi khu n s n xu t β-galactosidase s có màu xanh. 14
  15. C u trúc nh ng ch t c m ng m nh Lac operon 15
  16. 6.3.2. Kieåm soaùt öùc cheá, aâm: Tryp Operon i u hòa sinh t ng h p acid amin Tryptophan Regulator genes Dö thöøa Trôû neân chaát ñoàng öùc cheá Tryptophan Aporepressor (corepressor) ÖÙc cheá goác Repressor Caùc chaát chuyeån Caùc enzyme Caùc gene hoùa g m 5 bư c X g5 e5 5 X g4 e4 4 e1 e3 X g1 → g3 1 16
  17. 6.3.2. Minh h a kieåm soaùt öùc cheá, aâm: Tryp Operon Thieáu Tryptophan Dö thöøa Tryptophan = Co-repressor 17
  18. Kieåm soùat öùc cheá aâm tương t (Vd öùÙc cheá söï toång hôïp acid amin arginine) Arginine dö thöøa 18
  19. 6.3.3. ieàu hoøa suy giaûm Ñoaïn che phuû 3' Promoter Söï phaân boá gen cuûa tryptophan operon 5' ADN Leader sequence Gen1 Gen2 Gen3 Gen4 Gen5 Operator Vuøng daãn 19
  20. 6.3.2. Ñieàu hoøa suy giaûm Saép xeáp caùc vuøng nucleotid trong trình töï daãn 2 codon maõ hoùa cho Tryptophan (UGG-UGG) Phaàn maõ hoùa 7-uracyl 3' A XX B C D Tryp operon Code for ribosome Transcription binding site pause site Terminator Attenuator sequence trình töï daãn Leader sequence 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2