Điều hòa và biểu hiện gen

Chia sẻ: Tulip_12 Tulip_12 | Ngày: | Loại File: PPT | Số trang:25

Thêm vào BST

Báo xấu

209
lượt xem 25
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự biểu hiện của gen chịu sự kiểm soát của cơ chế điều hòa. Đáp lại các biến đổi của môi trường bên trong và ngoài cơ thể. Thực hiện ở nhiều mức độ khác nhau và liên quan đến từng giai đoạn phát triển. Gen điều hòa giữ vai trò quan trọng trong việc đóng mở các gen cấu trúc để có biểu hiện tổng hợp protein đúng lúc, đúng nơi theo nhu cầu cụ thể của tế bào

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Điều hòa và biểu hiện gen

TRƯỜNG ĐAỊ HOC ̣ CÔNG NGHIỆP TP.HCM ̣ CÔNG NGHỆ SINH HOC VIÊN ̣ VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHÂM ̉ Điều hòa và biểu hiện gen GV HD : Th.S Trần Hồng Bảo Quyên L/O/G/O TH : NHÓM 08
NỘI DUNG CHÍNH Đặc điểm điều hòa biểu hiện gen Mục đích Các mức độ biểu hiện gen Điều hòa âm tính –dương tính 01/14/13 2
ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN •Sự biểu hiện của gen chịu sự kiểm soát của cơ chế điều hòa. • Đáp lại các biến đổi của môi trường bên trong và ngoài cơ thể. • Thực hiện ở nhiều mức độ khác nhau và liên quan đến từng giai đoạn phát triển. •Gen điều hòa giữ vai trò quan trọng trong việc đóng mở các gen cấu trúc để có biểu hiện tổng hợp protein đúng lúc, đúng nơi theo nhu cầu cụ thể của tế bào 01/14/13 3
ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE • ̀ chinh Điêu ̉ hệ enzyme cho phù hợp với cać biên ́ đôỉ cuả môi trường để tăng trưởng, sinh san. ̉ • Chỉ những gen mà sản phẩm của chúng cần thiết tại thời điểm nào đó mới được biểu hiện. • Tế bào có thể kiểm soát sự tổng hợp enzyme bằng mối liên hệ ngược âm tính hoặc bằng sự điều hòa hoạt động gen. • Sự biểu hiện gen ở vi khuẩn được kiểm soát bởi mô hình operon. 01/14/13 4 • .
ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE • Muc̣ đich ́ cuả sự điêu ̀ hoà biêu ̉ hiên ̣ gen: hướng đên ́ sự chuyên biêṭ hoa ́ từng loaị tế bao ̀ vao ̀ từng câu ́ truć và chức năng riêng. •Do hệ gen có tổ chức đa dạng và phức tạp nên sự điều hòa hoạt động gen được tiến hành ở nhiều giai đoạn. 01/14/13 5
CÁC MỨC BIỂU HIỆN GEN 1. Điều hòa và biểu hiện bằng thay đổi cấu trúc NST hay cấu trúc phân tử DNA 2. Điều hòa ở mức độ phiên mã 3. Cắt bỏ intron, nối exon (Splicing) 4. mARN gắn với một số protein đặc hiệu xuyên qua lỗ nhân ra bào tương 5. Huỷ các mARN không được dùng để dịch mã 6. Dịch mã, tổng hợp Protein 7. Biến đổi protein 8. Điều hòa bằng cơ chế phân hủy Protein Các giai đoạn biểu hiện của gen có thể được điều hòa ở sinh vật nhân thật
1. Điều hòa và biểu hiện gen bằng thay đổi cấu trúc NST hay cấu trúc phân tử DNA • Chủ yếu là điều hòa cấu trúc của chất nhiễm sắc (chromatin) • Trong vùng dị nhiễm sắc (heterochromatin) là nơi chất nhiễm sắc đóng xoắn chặt, các gen thường không biểu hiện • Sự biến đổi hóa học của các histone và DNA của chromatin có ảnh hưởng đến cấu trúc của chromatin và sự biểu hiện của gen 01/14/13 7
a. Sự Acetyl hóa histone Nhóm acetyl được gắn vào lysine tích điện dương trong đuôi histone → chromatin tháo xoắn → phiên mã.
b. Sự methyl hóa DNA  Nhóm methyl được gắn vào chromatin. Sự gắn thêm nhóm phosphate gần các acid amin bị methyl hóa sẽ làm cho chromatin tháo xoắn.  Trong các sinh vật đa bào, metyl hoá ADN là một dấu hiệu biểu hiện gen liên quan tới sự biệt hoá của mô tế bào. Trình tự nhận biết cho sự metyl hoá rất ngắn, ở động vật thường là CG còn ở thực vật là CNG.
2. Điều hòa hoạt động gen bằng kiểm soát phiên mã a/Điều hòa biểu hiện bằng các trình tự tăng cường (Enhancer) phiên mã: Một số yếu tố trình tự điều khiển, gọi là các yếu tố điều khiển gần, nằm ngay gần promoter, còn các yếu tố điều khiển xa nằm cách promoter một đoạn xa hơn và chúng tập hợp thành một nhóm được gọi là các trình từ tăng cường (enhancer) Mô hình hoạt động của enhancer và các yếu tố hoạt hóa phiên mã
b.Phức hệ trung gian truyền tín hiệu tới RNA polymerase: • Các yếu tố hoạt hoá ở sinh vật bậc cao như là các yếu tố hỗ trợ RNA polymerase di chuyển lên phía trước kể từ vị trí promoter trong quá trình phiên mã. • Các phức protein có khả năng gắn với phần phía trên của RNA polymerase II do RNA polymerase có các vị trí đặc hiệu gắn cho các yếu tố này đặc biệt đối với các yếu tố có khả năng liên kết với các enhancer.
c.Protein hoạt hóa (activator protein): Protein hoạt hóa kết hợp với nhau, gắn với trình tự enhancer và các nhân tố phiên mã, enzyme RNA polymerase II kích hoạt quá trình phiên mã. Các protein hoạt hóa gắn càng nhiều trình tự enhancer, phiên mã càng mạnh, có thể cực đại. Các activator protein gắn với nhiều enhancer Cấu trúc đoạn gen ở vị trí các protein bám dính
3. Sự cắt nối các intron và exon • Qúa trình này nhờ spliceosome (gồm snRNP và các protein) • Hai Nu đầu tiên GU ở đầu 5’ và AG ở đầu 3’ của mỗi intron là vị trí nhận biết để cắt intron ra khỏi phân tử tiền mARN Ba bước của cơ chế cắt-nối (splicing) pre-mRNA sinh vật bậc cao (1) lắp mũ 5’ (xảy ra cùng lúc phiên mã); (2) tách bỏ và gắn đuôi poly(A); và (3) splicing (xảy ra trong nhân trước khi mRNA đi ra tế bào chất)
4. mARN xuyên qua lỗ nhân ra bào tương mARN gắn với 1 số protein đặc hiệu hnRNP ,nhận diện lỗ nhân nhờ các thụ thể bên trong màng nhân, xuyên màng nhân ra ngòai bào tương theo hướng 5’- 3’
5 - Hủy mARN (nếu mARN không được dịch mã) • Nếu mARN không được dịch mã, dưới tác dụng của ribonuclease sẽ phân hủy phân tử mARN này. • Sự thoái hóa mRNA là một cơ chế kiểm soát chủ yếu trong biểu hiện gen ở sinh vật bậc cao, thời gian tồn tại của mRNA phụ thuộc vào độ dài trình tự AU ở vùng 3’ không dịch mã và sự khử đuôi poly A.
6 - Dịch mã, tổng hợp protein • Dịch mã là quá trình giải mã thông tin di truyền từ mARN để tạo thành protein tương ứng • Ngoài mARN ,thì 2 nhân tố quan trọng khác tham gia quá trình dịch mã là ribôxôm và ARN vận chuyển
7 – Biến đổi Protein • Sau khi được tổng hợp, chuỗi polypeptide còn phải được biến đổi: acid amin mở đầu, một số đoạn của chuỗi polypeptid bị cắt bỏ, protein biến đổi cấu hình, gắn thêm một số chức hóa học như acetat, photphat , lập cầu nối disulfide hoặc cắt bỏ 1 đọan peptid ở giữa protein…để thực hiện chức năng của nó.
8. Cung cấp protein đúng địa chỉ, nơi tế bào và cơ thể cần sử dụng. • Các protein điều hòa thường được hoạt hóa hoặc bất hoạt một cách phổ biến tương ứng bằng việc được gắn thêm nhóm phosphate (phosphoryl hóa) hoặc loại bớt đi nhóm phosphate (loại phosphoryl hóa), trong khi đó các protein được chuyển đến bề mặt tế bào động vật thường được gắn thêm các gốc đường. • Các protein bề mặt tế bào và nhiều protein khác phải được vận chuyển đến đích ở trong tế bào là nơi chúng có thể biểu hiện chức năng. • Sự biểu hiện của gen có thể xuất hiện trong mỗi bước liên quan đến quá trình hoàn thiện và vận chuyển protein trước đây.
9. Sử dụng và phân giải Protein Để đánh dấu một protein đặc thù cần được phân giải, theo một cơ chế phổ biến, tế bào gắn vào protein đó một phân tử protein nhỏ gọi là ubiquitin. Sau đó một phức hệ protein kích thước “khổng lồ” có tên là thể phân giải protein (proteosome) sẽ nhận ra các protein được đánh dấu bằng ubiquitin và phân giải chúng.
Kiểm soát âm tính · Operon cảm ứng (inducible operon): – Bình thường không hoạt động (‘đóng”). Khi có một phân tử gọi là chất cảm ứng (inducer) làm bất hoạt chất ức chế gen phiên mã (“mở”). – Lac operon là một operon cảm ứng. 01/14/13 20