Điều hòa biểu hiện gen sửa

Chia sẻ: Ngan Tran | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:37

Thêm vào BST

Báo xấu

264
lượt xem 69
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Điều hoà hoạt động của gen chính là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều hòa biểu hiện gen sửa

Điều hòa biểu hiện gen • Nhóm 5: Nguyễn Thị Thắm Nguyễn Phương Hạnh Hoàng Mạnh Hải Nguyễn Viết Hải Lê Thu Trang Nguyễn THị THúy Lan
I.Khái niệm: - Điều hoà hoạt động của gen chính là điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào nhằm đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể. - Ở sinh vật nhân sơ, điều hoà hoạt động gen gen chủ yếu được tiến hành ở cấp độ phiên mã. - Ở sinh vật nhân thực, sự điều hoà phức tạp hơn ở nhiều cấp độ từ mức ADN (trước phiên mã), đến mức phiên mã, dịch mã và sau dịch mã.
II.Nội dung: Prokaryote: Eukaryote : • Cấu tạo tế bào đơn giản, chưa • cấu trúc phức tạp, có màng có màng nhân ngăn cách giữa nhân ngăn cách giữa nhân với nhân với tế bào chất . tế bào chất . • bộ máy di truyền là một DNA • Sự điều hòa biểu hiện gen xãy vòng, trần, chứa số lượng gen ra ở nhiều mức độ khác nhau: giới hạn và không phân mãnh. phiên mã, biến đổi sau sau • phiên mã, dịch mã, biến đổi sự phiên mã và dịch mã xảy ra sau dịch mã. đồng thời. • Prokaryote là những cơ thể đơn bào, sống tự do, sinh • Eukaryote là những cơ thể đa trưởng và phân chia trong điều bào. Tế bào eukaryote ít chịu kiện thích hợp và được cung ảnh hưởng của môi trường. cấp đấy đủ chất dinh dưỡng
Prokaryote và Eukaryote
A.SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE: • Có 2 đặc điểm: - Có khả năng nhận biết các điều kiện trong môi trường. - Có khả năng tắt hoặc mở sự phiên mã của mỗi gen chuyên biệt hoặc các nhóm gen. • Cơ chế phân tử cho mỗi mô hình điều hòa hoàn toàn khác nhau, nhưng thường theo một trong hai kiểu chính: - Điều hòa âm tính:liên kết với protein ức chế ngăn cản quá trình phiên mã. - Điều hòa dương tính: liên kết với protein hoạt hoán khởi động quá trình phiên mã. -> Điều hòa âm tính phổ biến phổ biến cho prokaryote, trong khi điều hòa dương tính lại phổ biến cho eukaryote.
Mô hình điều hòa biểu hiện gen ở prokaryote: 1. Operon cảm ứng: - operon lac. - operon arabinose. 1. Operon kìm hãm. operon tryptophan. • operon là gì? C ¸ gen c tóc in vÒ chøc ăng hêng cÊu r lª quan n t ph© n lÒ n bè i nhau hµnh t côm cã vµ chung étc¬ ® Ò hoµ î gäil m chÕ i u ® c µ O pª on. r Nhiễm sắc thể E. coli với vị trí tương đối của các operon khác nhau.
Sơ đồ cấu trúc của operon lac: Gồm: - Gen cấu trúc ( Z, Y, A ): tổng hợp enzim để phân giải lactozo - Vùng vận hành (O): chứa protein ức chế quá trình phiên mã. - Vùng khởi động (P): nơi mARN polymeraza bám vào và khởi động phiên mã. - Gen điều hòa (R): tạo protein ức chế và liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã. Gen này không nằm trong cấu trúc của operon lac. G en i u ® Ò O pª on r Lac hoµ P R P 0 Z Y A
• (A). bản đồ của operon lac. • (B). sơ đồ của operon lac ở trạng thái bị kìm hãm. • (C). sơ đồ của operon lac ở trạng thái được kích thích.
A.1.Sự điều hòa hoạt động của operon lac: • Khi môi trường có chứa lactozo: gen điều hòa tổng hợp protein ức chế liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã. • Khi môi trường có lactozo: lactozo liên kết với protein ức chế nên ARN polymeraza liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. • Trong phiên mã các mARN của các gen cấu trúc tạo ra các enzim phân giải đường lactozo.
A.2.Điều hòa âm ở tryptophane operon: -Tryptophane trong tế bào được tổng hợp bởi sự tham gia của 5 loại enzyme xúc tác. - Nếu tế bào được nuôi trong môi trườn có trytophane thì tryptophane trở thành một chất đồng ức chế, gắn vào repressor khiến cho repressor hoạt động, ngăn cản quá trình phiên mã tạo các enzyme để tổng hợp tryptophane. - Khi trong tế bào thiếu tryptophane thì repressor trở nên bất hoạt, quá trình phiên mã diễn ra, các enzyme xúc tác quá trình tổng hợp tryptophan được tổng hợp.
A.3.Điều hòa dương operon lac: - Xảy ra khi cả glucose và lactose cùng tồn tại. Khi đó việc tổng hợp enzyme phân hủy lactose bị glucose ức chế. Khi đó cần một cơ chế điều hòa khác. - Nồng độ glucose điều hòa nồng độ của cAMP(những phân tử nhỏ adenosine monophosphate vòng, được tổng hợp bởi enzymee adenyl cyclase), và nồng độ cAMP lại điều hòa hoạt tính của lac operon. - Khi nồng độ glucose cao thì nồng độ của cAMP ở mức thấp. Khi nồng độ glucose rất thấp thì nồng độ cAMP tăng cao. - cAMP được nhận bởi protein CAP(cyclic AMP receptor protein). Phức hợp cAMP-CAP gắn vào vị trí có tên CAP trên operon kích thích RNA-polymerase gắn chặt hơn vào operon và thực hiện phiên mã để tổng
Bốn trạng thái điều hòa của operon lac
Phiên mã dở (Attenuation). • Kiểu điều hòa thứ hai được phát hiện ở operon tryptophan được gọi là attenuation. • Attenuation là kết quả sự tương tác giữa các trình tự DNA trong vùng leader của bản phiên mã trp. • Trình tự leader có các đặc điểm: – Một vùng có codon AUG và phía sau là codon kết thúc UGA, mã hóa cho một polypeptide chứa 14 amino acid được gọi là leader polypeptide. – Hai codon tryptophan ở vị trí 10 và 11 trên mRNA của leader polypeptide. Trình tự lặp lại ngắn này có ý nghĩa trọng điều hòa. – Bốn đoạn của RNA leader là vùng 1, 2, 3 và 4 tạo thành do khả năng kết cặp của các base với nhau. Các base ở vùng 1 kết cặp với vùng 2, vùng 3 kết cặp với vùng 4
• A. Sơ đồ phiên mã của leader trp. • B. Chi tiết cấu trúc của 2 codon trp ở vòng 1-2
• Attenuation là cơ chế điều hòa tinh tế trên cơ sở điều hòa âm tính: Khi tRNAtrp đến đủ cung cấp cho sự dịch mã leader polypeptide , sự phiên mã bị dừng, các trp enzyme không được tổng hợp. Khi nồng độ tRNAtrp quá thấp, sự phiên mã xảy ra cho đến hết, các trpenzyme được tạo nên. • Điều hòa kiểu attenuation không thể xảy ra ở eukaryote vì ở eukaryote sự phiên mã và dịch mã không xảy ra đồng thời. Sự phiên mã xảy ra trong nhân, còn sự dịch mã xảy ra ở tế bào chất. • Điều hòa ở operon lac và operon trp là ví dụ về một trong số các cơ chế quan trọng điều hòa hoạt động gene ở mức phiên mã của prokaryote.
B.Sự điều hòa biểu hiện gen ở eukaryote: • Điều hòa hoạt động gene ở eukaryote phức tạp hơn nhiều so với prokaryote. • Lý do dẫn đến sự khác biệt: – Ở Eukaryote, TB không tiếp xúc với môi trường 1 cách trực tiếp – Cấu trúc TB Eukaryote và TB Prokaryote khác nhau nhiều: • Eukaryote có vỏ nhân: có phiên mã, giải mã. • NST = ADN + histon. • NST xoắn vặn -> tháo xoắn. • Cấu tạo gen phức tạp hơn. • Quá trình điều hòa gồm 6 bước: - Phiên mã. - Cắt bỏ intron, nối exon ( spling). - ARN thông tin gắn với một số protein đặc hiệu xuyên qua lỗ nhân ra bào tương. - Hủy các mARN không được dùng để dịch mã. - Dịch mã, tổng hợp protein. - Sự trưởng thành của protein.
1. Phiên mã ( transcription) • Định nghĩa: Phiên mã là quá trình chuyển thông tin di truyền từ AND sang mARN. AND làm khuôn trực tiếp để tổng hợp ra protein mà thông qua trung gian là mARN. • Đặc điểm: - Chỉ có 1 trong 2 mạch phân tử AND được dùng làm khuôn để tộng hợp ARN theo nguyên tắc bổ sung A=U, G=X. mARN chứa thông tin của một gen. - ARN-polymerase bám vào AND làm tách mạch và di chuyển theo hướng 3’-5’ trên mạch khuôn AND, để ARN được tổng hợp theo hướng 5’-3’.
Diễn biến quá trình phiên mã: Các nhân tố tham gia: - Enzim: cần nhiều enzim khác nhau, và các yếu tố trợ giúp. Vai trò chính là của ARN polimeraza (ARN pol) - Khuôn: 1 mạch của ADN. Chiều tổng hợp mạch mới từ 5'-3'. TFIIE cho phép khởi động sự phiên mã. - Nguyên liệu: Các riboNu và nguồn cung cấp năng lượng (ATP, UTP, GTP...)