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

Bài giảng Xu hướng phát triển thực phẩm: Gen và hoạt động của gen

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST
Báo xấu
4
lượt xem 2
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Xu hướng phát triển thực phẩm: Gen và hoạt động của gen" trình bày các nội dung chính sau: Khái niệm về gen; Cấu trúc chung của gen nhân sơ; Các trình tự có thể nhận biết promoter của vi khuẩn; Một số promoter của E.coli;... Mời quý thầy cô và các em cùng tham khảo bài giảng!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Xu hướng phát triển thực phẩm: Gen và hoạt động của gen

  1. 4/24/2016 Gen và hoạt động của gen Học phần Thực phẩm Biến đổi gen Nguyễn Tiến Thành – HUST-2016 Gen là gì?  Gen là một đoạn DNA đảm bảo tạo ra một sản phẩm cần thiết đối với hoạt động sống của tế bào  Sản phẩm của gen: protein (mRNA), rRNA, tRNA và các RNA khác tham gia kiểm soát hoạt động của hệ gen  2 loại gen:  Gen cấu trúc: mã hoá cho protein tham gia vào các quá trình trao đổi chất thông thường  Gen điều hoà: mã hoá cho protein có chức năng điều hoà các hoạt động của gen 1
  2. 4/24/2016 Cấu trúc chung của gen nhân sơ Vùng trình tự điều hoà Vùng trình tự điều hoà Phiên mã Vùng mã hoá protein Vùng mã hoá protein Dịch mã Các trình tự có thể nhận biệt promoter của vi khuẩn 2
  3. 4/24/2016 Một số promoter của E.coli Cấu trúc chung của gen nhân chuẩn Vùng trình tự điều hoà Vùng trình tự điều hoà Khung đọc mở Phiên mã Biến đổi sau phiên mã Vùng mã hoá protein Dịch mã Exon: vùng mã hoá Intron: vùng không mang mã di truyền 3
  4. 4/24/2016 Các thành phần chính của gen  Vùng mã hoá protein: nằm giữa bộ ba mã hoá start và stop, hay còn gọi là khung đọc mở ORF.  Promoter: đoạn khởi đầu, vị trí để các enzyme sinh tổng hợp RNA bắt đầu quá trình phiên mã tạo phân tử RNA  Operator (đoạn chỉ huy): đoạn ADN sẽ được gắn với nhân tố phiên mã để điều khiển quá trình phiên mã.  Enhancer: đoạn ADN mà 1 protein kích hoạt quá trình phiên mã gắn vào làm tăng cường sự phiên mã  Silencer: đoạn ADN gắn một protein ức chế sự phiên mã  Terminator: trình tự kết thúc cho quá trình dịch mã  5’ UTR; 3’ UTR: trình tự không dịch mã đầu 5’ và 3’ trên mRNA  RBS: ribosome binding site: điểm gắn ribosome  Terminator: trình tự kết thúc dịch mã Mô tả sự khác biệt chính giữa cấu trúc gen của sinh vật nhân sơ và nhân chuẩn ? Các hoạt động chính của gen  Tái bản (sao mã): tạo thành một bản sao giống như bản gốc  Phiên mã: Quá trình sinh tổng hợp ra RNA  Dịch mã: Quá trình sinh tổng hợp protein từ mRNA Phiên Tái bản mã Dịch mã mRNA Protein DNA DNA /gene tRNA/rRNA 4
  5. 4/24/2016 Quá trình tái bản gen ở sinh vật nhân sơ  Các enzyme tham gia quá trình tái bản  Topoisomerase: tháo xoắn chuỗi DNA kép  DNA polymerase I, II, III: tổng hợp sợi DNA mới và sửa sai  RNA-polymerase: tổng hợp đoạn mồi  Primase: gắn mồi  Ligase: nối 2 nucleotide cạnh nhau tạo mạch polynucleotide  Ribonuclease: cắt bỏ mồi sau khi tổng hợp xong  Các protein tham gia:  Protein B: Nhận biết điểm khởi đầu tái bản  Protein SSB: giữ 2 mạch tách nhau trong khi tổng hợp sợi mới Quá trình tái bản gen các giai đoạn  Giai đoạn 1 mở xoắn:  Protein B gắn vào vị trí bắt đầu quá trình sao mã  Topoisomase mở vòng xoắn tạo dạng chữ Y, có sự hợp tác của enzyme helicase sử dụng năng lượng ATP để tách liên kết hidro giữa 2 mạch  Protein SSB gắn vào để giữ 2 mạch không chập lại  Giai đoạn 2: Tổng hợp mồi (mồi là đoạn DNA ngắn để bắt đầu quá trình kéo dài tạo chuỗi DNA)  RNA polymerase tạo một đoạn RNA ngắn bổ sung với mạch DNA  Primase gắn đoạn RNA mồi này vào mạch DNA 5
  6. 4/24/2016 Quá trình tái bản gen các giai đoạn (tiếp)  Giai đoạn kéo dài  DNA Polymerase III gắn tiếp các nucleotide vào mồi từ đầu 3’ OH, kéo dài mạch.  Mạch 3’-5’: quá trình kéo dài nhanh hơn theo chiều 5’-3’  Mạch 5’ – 3’: quá trình tổng hợp chậm: cần nhiều mồi bắt cặp trên mạch tại nhiều vị trí khác nhau, tổng hợp theo chiều 5’ - 3’ cùng lúc nhiều đoạn ngắn (gọi là đoạn okazaki)  Kết thúc ribonuclease phân giải mồi, DNA polymerase I tổng hợp DNA thế chỗ mồi. Ligase nối lại thành mạch liên tục Quá trình tái bản gen  Video clip 6
  7. 4/24/2016 Tái bản gen ở sinh vật nhân chuẩn  Về cơ bản cơ chế tương tự nhưng phức tạp hơn do có cấu trúc nhiễm sắc thể, có sự tham gia của nhiều yếu tố hơn  Quá trình tái bản diễn ra đồng thời tại nhiều vị trí trên NST cho tới khi kết thúc. Mỗi vị trí diễn ra tái bản gọi là 1 replicon Quá trình phiên mã tạo mRNA trong sinh vật nhân sơ  Giai đoạn khởi động:  RNA-polymerase nhận biết và gắn vào vị trí promoter  RNA-polymerase trượt dọc tới vị trí mở xoắn, làm lộ sợi khuôn, bắt đầu quá trình phiên mã  Giai đoạn kéo dài  Enzyme RNA polymerase tiếp tục chuyển dịch dọc theo DNA, làm giãn xoắn, kéo dài sợi mRNA mới theo nguyên tắc bổ sung A-U, G-C  Giai đoạn kết thúc  Khi gặp đoạn DNA có tín hiệu kết thúc, RNA polymerase dùng quá trình nối thêm nucleotide, giải phóng RNA, enzyme tự giải phóng 7
  8. 4/24/2016 Quá trình phiên mã tạo mRNA trong sinh vật nhân chuẩn  Có 3 loại RNA polymerase tham gia  RNA-polymerase I: tổng hợp rRNA  RNA-polymerase II: mRNA  RNA-polymerase III: tRNA, RNA 5S (kích thước nhỏ)  Quá trình gồm 2 giai đoạn chính:  Taọ tiền phân tử mRNA (tương tự như sinh vật nhân sơ)  Biến đổi tiền phân tử mRNA thành mRNA trưởng thành Quá trình phiên mã tạo mRNA trong sinh vật nhân chuẩn  Quá trình biến đổi phân tử tiền mRNA:  Gắn mũ: đầu 5’-P của mRNA được gắn thêm 1 nucleotide là 7-methylguanosine, giúp bền mRNA và ribosome nhận biết đúng vị trí khởi đầu dịch mã  HÌnh thành đuôi poly-A: polyA-polymerase gắn thêm 1 đoạn gồm nhiều basơ Adenine vào đầu 3’ khi tổng hợp xong mRNA. Đuổi polyA làm bền mRNA khi được đưa ra nguyên sinh chất  Loại bỏ intron và gắn exon: các endonuclease cắt intron, các ligase gắn các exon lại, tạo mRNA trường thành Video 8
  9. 4/24/2016 Quá trình phiên mã tổng hợp tRNA và rRNA  Tổng hợp ra phân tử tiền tRNA và rRNA, có thể gồm nhiều phân tử rRNA và tRNA  Cắt các đoạn không cần thiết, tạo thành các rRNA và tRNA trưởng thành Ví dụ phân tử tiền rRNA ở E.coli 9
  10. 4/24/2016 Quá trình dịch mã  Quá trình dịch mã được thực hiện ở Ribosome, trong tế bào chất  Ribsome gồm 2 tiêu phần lớn và nhỏ được tạo lên từ protein, lipide và 3 loại rRNA.  Trong quá trình dịch mã, hai tiểu phần ribosome iên kết với mRNA và tRNA để thực hiện tổng hợp protein  Với sinh vật nhân sơ: phiên mã và dịch mã diễn ra đồng thời  Với sinh vật nhân chuẩn: phiên mã trong nhân, dịch mã trong tế bào chất  Các axit amin được hoạt hoá và gắn với các tRNA tương ứng Quá trình dịch mã Khởi đầu Kéo dài Kết thúc  Giai đoạn khởi đầu  tRNAmet-Met (tRNA mang methionyl) đến vị trí khởi đầu dịch mã (luôn là Methionine đầu tiên protein), tạo phức hợp tiểu phần nhỏ của ribosome-mRNA và tRNA-Met  Tiểu phần lớn kết hợp với phức hợp này để bắt đầu quá trình  Có sự tham gia của các phần tử khởi động IF, các phần tử này rời khỏi hệ thống sau khi khởi động xong để bắt đầu quá trình khác. 10
  11. 4/24/2016 Quá trình dịch mã  Giai đoạn kéo dài  Ribosome có 2 vị trí chuyên biệt cho tRNA mang axit amin tới: P và A  tRNA mang axit amin tới trước sẽ được gắn vào vị trí P, tRNA tiếp theo sẽ được gắn vào vị trí A. Tại vị trí P, liên kết tRNA và axit amin mất đi. Tại vị trí A, axit amin mới đến tạo liên kết với axit amin ở vị trí P.  Ribosome dịch chuyển tiếp, axit amin từ vị trí A chuyển sang vị trí P, tiếp tục nhận axit amin được tRNA mang tới vị trí A vừa được giải phóng  Có sự tham gia của nhân tố kéo dài Quá trình dịch mã  Giai đoạn kết thúc  Khi Ribosome dịch chuyển dọc mRNA tới bộ ba kết thúc, không có tRNA mang axit amin đến, quá trình kết thúc  Các nhân tố kết thúc giúp giải phóng chuỗi polypeptide với tRNA cuối cùng, sợi mRNA tách ra khỏi ribosome  Ribosome về trạng thái ban đầu chuẩn bị cho quá trình mới. Video 11
  12. 4/24/2016 Điều hoà sinh tổng hợp protein  ~ Điều hoà biểu hiện gen  Mục đích điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với nhân tố dinh dưỡng, tác nhân lý hoá và môi trường, tạo số lượng và loại cần thiết đảm bảo nhu cầu của tế bào phát triển và sinh sản  Nhu cầu protein của tế bào là khác nhau phụ thuộc vào các giai đoạn phát triển, yếu tố môi trường, cần được cân bằng để tránh gây rối loạn cho tế bào  Ví dụ: có nguồn dinh dưỡng mới  sinh tổng hợp enzyme tương ứng để xử lý nguồn dinh dưỡng đó. Điều kiện nhiệt độ môi trường thay đổi, tạo protein chống sự tăng nhiệt cho tế bào? Điều hoà biểu hiện gen  Tín hiệu điều hoà  SV Nhân sơ: các yếu tố dinh dưỡng, vật lý của môi trường  SV Nhân chuẩn: tạo ra từ các tế bào chuyển biệt: hormone tuyến yên...  Các thức điều hoà gen:  Tác động vào cấu trúc DNA  Tác động vào quá trình phiên mã hay dịch mã  Sự điều hoà biểu hiện gen ở nhân sơ đơn giản, nhanh, chủ yếu vào quá trình phiên mã  Sự điều hoà biểu hiện gen ở nhân chuẩn phức tạp hơn 12
  13. 4/24/2016 1 số mô hình điều hoà biểu hiện gen ở Vi khuẩn  Chủ yếu tác động vào quá trình phiên mã  Ở vi khuẩn, gen thường tập trung theo các operon gồm các đoạn mã hóa protein được tập trung cùng một vùng dưới sự kiểm soát của 1 promoter và các gen điều hòa khác.  lactose operon từ E.coli:  Các gen mã hóa cho các enzyme phân giải lactose : Z, Y, A được sắp xếp sát nhau cùng dưới sự điều khiển của promoter, operator và terminator. Gen R là gen điều hòa  tryptophan- operon E.coli  Các gen mã hóa cho các enzyme sinh tổng hợp tryptophan: 1-5 được sắp xếp sát nhau cùng dưới sự điều khiển của promoter, operator và terminator. Gen R là gen điều hòa Điều hoà âm tính Lactose-operon của E.coli  Gen R liên tục tạo protein ức chế, bám vào Operator, khóa promoter, không tạo sản phẩm  Khi có lactose, hoặc chất đồng dạng của lactose, lactose liên kết với protein ức chế làm thay đổi cấu trúc protein này làm nó không liên kết với Operator được Promoter được mở phiên mã dịch mã 3 gen Z, Y, A tạo các enzyme để sử dụng lactose trong môi trường 13
  14. 4/24/2016 Điều hoà âm tính Tryptophan- operon E.coli  Gen điều hòa R tạo protein ức chế nhưng không tương thích để gắn với Operator  promoter hoạt động bình thường, tạo các sản phẩm của các gen 1-5.  Khi có thừa tryptophan, nó trở thành nhân tố đồng kìm hãm, gắn kết với protein ức chế, thay đổi cấu trúc, trở lên tương thích với Operator  đóng promoter --> ngừng phiên mã các gen cấu trúc  ngừng tạo sản phẩm tryptophan Điều hoà dương tính Một số operon được kiểm soát dương tính nhờ một protein kích hoạt, chẳng hạn như catabolite activator protein (CAP), một chất hoạt hóa (activator) của sự phiên mã 4/24/2016 28 14
  15. 4/24/2016 Kiểm soát dương tính Vị trí gắn CAP  khi lactose có mặt, allolactose liên kết với protein ức chế làm bất hoạt Chất ức nó, mở promoter hoạt động, chế lac tạo lacZ bất hoạt  A, khi không có mặt glucose, vi khuẩn cần lactose, nên cAMP gắn với CAP chuyển sang trạng thái hoạt động, bám vào promoter, tăng khả năng hoạt động của RNA polymerase, tạo nhiều enzyme cắt lactose  B, khi nhiều glucose, ít cAMP, Chất ức CAP ở trạng thái không hoạt chế lac động, không gắn vào bất hoạt prômoter, phiên mã hoạt động kém hơn Điều hòa biểu hiện gen ở sinh vật nhân chuẩn  Điều hòa thông qua tác động vào nhiễm sắc thể: tăng mức độ liên kết histon với DNA, hoặc methyl hóa các bazo làm giảm khả năng phiên mã các gen  Điều hòa thông qua tác động vào quá trình phiên mã  Điều hòa thông qua tác động vào quá trình sau phiên mã  Điều hòa thông qua tác động vào quá trình dịch mã và sau dịch mã 15
  16. 4/24/2016 Kết luận  Gen là gì?  Để gen có thể hoạt động tạo sản phẩm mã hoá cần các thành phần nào?  Các hoạt đông chính của gen là gì?  Các phương thức điều hoà sự biểu hiện tạo protein của gen, đặc biệt ở vi khuẩn? 16
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2