Bài giảng môn Sinh học Lớp 12 - Bài 3: Điều hoà hoạt động gen

CHÀO CÁC EM HỌC SINH ! 
KÍNH CHÀO 
QUÝ THẦY CÔ GIÁO! 
KIỂM TRA BÀI CŨ 
Đáp án : 
 Cơ chế phiên mã: 
* Mở đầu: Enzym ARN-polimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3’–5’. 
* Kéo dài: Enzym ARN-polimeraza trượt dọc theo gen tổng hợp mạch ARN bổ sung với mạch khuôn (A-U, T-A, G-X , X-G ) theo chiều 5’ – 3’. 
* Kết thúc: Enzym ARN-polimeraza di chuyển đến khi gặp tín hiệu kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng. 
 Trình tự các nuclêôtit trên mARN là: 5’- AUG AUX GGX GXU AAA - 3’. 
 Trình tự các bộ ba đối mã là: UAX, UAG, XXG, XGA, UUU. 
Câu hỏi : 
 Trình bày cơ chế phiên mã. 
 Trên một đoạn gen có trình tự các nuclêôtit như sau: 3’– TAX TAG XXG XGA TTT– 5’. Hãy xác định trình tự các nuclêôtit trên mARN và các bộ ba đối mã khi mARN này tham gia dịch mã. 
Trong tế bào có rất nhiều gen, song ở mỗi thời điểm chỉ có 1 số gen hoạt động, phần lớn các gen ở trạng thái bất hoạt. Vậy cơ chế nào giúp cơ thể thực hiện được quá trình này? 
Tiết 3 : Bài 3 
ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
Từ các ví dụ trên, các em hãy cho biết thế nào là ĐHHĐ của gen? 
* Xét 1 số ví dụ về điều hòa hoạt động của gen: 
- Ví dụ 1: Ở động vật có vú, các gen tổng hợp prôtêin sữa chỉ hoạt động ở cá thể cái, vào giai đoạn sắp sinh và cho con bú. 
- Ví dụ 2: Ở vi khuẩn E.coli, các gen tổng hợp những enzim chuyển hóa đường lactôzơ chỉ hoạt động khi môi trường có đường lactôzơ 
* Khái niệm: Điều hòa hoạt động gen chính là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể. 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
* Khái niệm: Điều hòa hoạt động gen chính là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể. 
- Số lượng gen trong mỗi tế bào rất lớn nhưng thường chỉ có 1 số ít gen hoạt động còn phần lớn các gen ở trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu. 
- Trong cơ thể, việc điều hòa hoạt động gen có thể xảy ra ở nhiều cấp độ: cấp phiên mã, cấp dịch mã, cấp sau dịch mã. 
- Ở sinh vật nhân sơ, điều hòa hoạt động gen chủ yếu ở mức độ phiên mã. 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
* Khái niệm: Điều hòa hoạt động gen chính là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể. 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
F. Jacôp và J. Mônô ( Francols Jacob và Jacques Monod) 
Phát hiện cơ chế điều hòa hoạt động gen ở E.Coli - 1961 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
* Khái niệm: Điều hòa hoạt động gen chính là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể. 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
* Khái niệm opêron : Các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố thành 1 cụm có chung một cơ chế điều hòa gọi là opêron. 
* Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
Ôpêron là gì ? 
Quan sát hình sau đây . 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
* Khái niệm: Điều hòa hoạt động gen chính là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như với sự phát triển bình thường của cơ thể. 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
* Khái niệm opêron : Các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố thành 1 cụm có chung một cơ chế điều hòa gọi là opêron. 
* Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
Opeeron Lac gồm những phần nào? 
Quan sát hình sau đây . 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
* Khái niệm opêron : Các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố thành 1 cụm có chung một cơ chế điều hòa gọi là opêron. 
* Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
- Cụm gen cấu trúc Z, Y, A: kiểm soát tổng hợp các enzym tham gia vào các phản ứng phân giải đường lăctôzơ có trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào . 
* Gen điều hòa R: đóng vai trò quan trọng trong điều hòa hoạt động các gen của opêron Lac . 
- Vùng vận hành O (operator): nơi liên kết với prôtêin ức chế làm ngăn cản quá trình phiên mã của gen cấu trúc. 
- Vùng khởi động P (promoter): nơi ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã. 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
* Khái niệm opêron. 
* Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
 Cụm gen cấu trúc Z, Y, A . 
 Vùng vận hành O (operator) . 
- Vùng khởi động P (promoter) . 
* Gen điều hòa R . 
2. Sự điều hòa hoạt động của opêron Lac: 
THẢO LUẬN HOÀN THÀNH PHIẾU HỌC TẬP 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
Thành phần 
Đặc điểm hoạt động 
- Gen điều hòa (R) 
- Chất ức chế 
- Các gen cấu trúc Z, Y, A 
- (4).........chất ức chế 
- Gắn với(5), bị bất hoạt 
- (6)tổng hợp prôtêin ( các enzim sử dụng lactôzơ ) . 
THẢO LUẬN HOÀN THÀNH PHIẾU HỌC TẬP 
Khi môi trường không có Lactôzơ (ức chế) 
Thành phần 
Đặc điểm hoạt động 
- Gen điều hòa (R) 
- Chất ức chế 
- Các gen cấu trúc Z, Y, A 
- Tổng hợp  (1)  
-  (2) với vùng chỉ huy (O) 
- Không  (3) .. 
Khi môi trường không có Lactôzơ (hoạt động) 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
Thành phần 
Đặc điểm hoạt động 
- Gen điều hòa (R) 
- Chất ức chế 
- Các gen cấu trúc Z, Y, A 
- Tổng hợp chất ức chế 
- Gắn với lactôzơ, bị bất hoạt 
- Hoạt động tổng hợp prôtêin (các enzim sử dụng lactôzơ). 
ĐÁP AN PHIẾU HỌC TẬP 
Khi môi trường không có Lactôzơ (ức chế) 
Thành phần 
Đặc điểm hoạt động 
- Gen điều hòa (R) 
- Chất ức chế 
- Các gen cấu trúc Z, Y, A 
- Tổng hợp chất ức chế 
- Tương tác (gắn) với vùng chỉ huy (O) 
- Không phiên mã 
Khi môi trường không có Lactôzơ (hoạt động) 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
Với những kiến thức vừa thảo luận, hãy chú thích sơ đồ sau: 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
Với những kiến thức vừa thảo luận, hãy chú thích sơ đồ sau: 
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN: 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ: 
2. Sự điều hòa hoạt động của opêron Lac: 
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac: 
* Khi môi trường có lactôzơ : 
- Lactôzơ với vai trò là chất cảm ứng gắn với prôtêin ức chế làm biến đổi cấu hình không gian 3 chiều của prôtêin ức chế nên nó không thể gắn vào vùng O  ARN pôlimeraza có thể liên kết với vùng P  các gen cấu trúc Z, Y, A tiến hành phiên mã và dịch mã (biểu hiện) tạo ra các enzim phân giải lactôzơ. 
- Khi lactôzơ bị phân giải hết thì prôtêin ức chế lại liên kết được vào vùng O và quá trình phiên mã của các gen cấu trúc trong opêron bị dừng lại. 
* Khi môi trường không có lactôzơ: 
- Gen điều hòa R kiểm soát tổng hợp prôtêin ức chế. Prôtêin này gắn vào vùng O của opêron gây ức chế phiên mã các gen cấu trúc Z, Y, A  các gen này không hoạt động. 
Câu 1: Sự hoạt động opêron Lac phụ thuộc vào yếu tố nào? 
CÂU HỎI TỰ LUẬN 
Bài 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN 
(chất ức chế hay chất cảm ứng) 
Trả lời 
 Sự hoạt động opêron Lac không phụ thuộc vào chất ức chế mà phụ thuộc vào sự có mặ t của chất phản ứng. 
Câu 2: Một gen hoặc một nhóm gen có thể điều hòa hoạt động phải có đặc điểm gì? 
Trả lời 
 Một gen hoặc một nhóm gen có thể điều hòa hoạt động phải có vùng điều hòa, tại đó enzim ARN pôlimeraza và prôtêin điều hòa bám vào để điều khiển tổng hợp hoặc ức chế tổng hợp mARN. 
Câu 1. Trong cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, vai trò của gen điều hòa là gì? 
A. Nơi tiếp xúc với enzim ARN pôlimeraza. 
B. Mang thông tin quy định prôtêin điều hòa. 
C. Mang thông tin quy định enzim ARN pôlimeraza. 
D. Nơi liện kết với prôtêin điều hòa. 
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 
Bài 41: TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI 
Câu 2. Theo giai đoạn phát triển của cá thể và theo nhu cầu hoạt động sống của tế bào thì: 
A. Tất cả các gen trong tế bào đều hoạt động.	 
B. Tất cả các gen trong tế bào có lúc đồng loạt hoạt động có khi đồng loạt dừng. 
C. Phần lớn các gen trong tế bào hoạt động. 
D. Chỉ có một số gen trong tế bào hoạt động. 
CÂU HỎI TRẮC NGHIỆM 
Bài 41: TRAO ĐỔI VẬT CHẤT TRONG HỆ SINH THÁI 
Câu 3. Sự biểu hiện điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ diễn ra ở cấp độ nào? 
A. Diễn ra hoàn toàn ở cấp độ trước phiên mã. 
B. Diễn ra chủ yếu ở cấp độ phiên mã. 
C. Diễn ra hoàn toàn ở cấp độ dịch mã. 
D. Diễn ra hoàn toàn ở cấp độ sau dịch mã. 
 Học bài, trả lời câu hỏi và bài tập ở SGK, trang 18. 
- Làm các bài tập trang 64-65 SGK 
 Nghiên cứu bài tiếp theo “ĐỘT BIẾN GEN”. 
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP VỀ NHÀ 
CHÀO TẠM BIỆT !