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

I- KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG GEN 
BÀI 3:ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG GEN 
II-ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG Ở SINH VẬT NHÂN SƠ 
1- Mô hình cấu trúc của Opêron Lac 
2- Sự điều hoà hoạt động của Opêron Lac 
Khi môi trường không có Lactôzơ 
Khi môi trường có Lactôzơ 
I- Khái quát về điều hoà hoạt động gen : 
Điều hoà hoạt động gen chính là điều hoà lượng sản phẩm của gen tạo ra giúp tế bào điều chỉnh sự tổng hợp Prôtêin cần thiết lúc cơ thể cần thiết . 
Trong cơ thể việc điều hoà hoạt đông gen có thể xảy ra ở nhiều cấp độ : Cấp ADN,cấp phiên mã,cấp dịch mã,cấp sau dịch mã 
II- CƠ CHẾ ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ 
* Khái niệm Opêron : 
Tr ên ADN các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm có chung một cơ chế điều hoà hoạt động gọi là Opêron 
1- Mô hình cấu trúc của opêon Lac ở vi khuẩn E.coli theo Jacôp và Mônô 
 A 
 Y 
 Z 
 O 
 P 
 R 
 P 
Gen điều hoà 
Opêron Lac 
Mô tả cấu trúc của Opêron Lac ở tế bào nhân sơ ( E.Coli) và cho biết vai trò của các thành phần đó . 
Opêron Lac ở E.coli gồm các thành phần : 
- C ụm gen cấu trúc Z,Y,A kiểm soát tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactozơ có trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào 
-Vùng vận hành O (Operator) là trình tự các nu đặc biệt , nơi liên kết với Prôtêin ức chế làm ngăn cản quá trình phiên mã của các gen cấu trúc 
- Vùng khởi động P ( Prômotor): nằm tr ướcvùng vận hành của gen, l à nơi mà ARN polymeraza bám vào để khởi đầu phiên mã 
Gen R (Relulat er): nằm ngoài thành phần của Op êron có vai trò điều hoà hoạt động của các gen Op êron. 
 Gen R kiểm soát tổng hợp Prôtêin ức chế . Prôtêin này liên kết với vùng vận hành O-->ngăn cản phiên mã các gen trong Opêron 
2-Sự điều hoà hoạt động của Opêron 
 A 
 Y 
 Z 
 O 
 P 
 R 
 P 
Gen điều hoà 
Opêron Lac 
Phiên mã 
Giải mã 
Các gen cấu trúc không họat động 
Prôtêin ức chế 
Quan sát hình và tham khảo thông tin SGK hãy mô tả hoạt động của Opêron Lac trong môi trường không có Lactôzơ? ( ức chế ) 
a- Ức chế ( Khi môi trường kh ô ng có Lactôzơ ): 
Gen điều hoà R tổng hợp Prôtêin ức chế , Prôtêin này liên kết với O gắn với vùng vận hành O gây ức chế phiên mã của các gen Z,Y,A 
 A 
 Y 
 Z 
 O 
 P 
 R 
 P 
Gen điều hoà 
Opêron Lac 
Prô-lac z 
Prô-lac Y 
Prô-lac A 
Dịch mã 
z 
Y 
A 
 Phiên mã 
mARN 
Phiên mã và dịch mã 
Prôtêin ức chế 
Lactôzơ là chất cảm ứng 
Prôtêin ức chế bị bất hoạt không gắn được vào vùng vận hành 
b) Hoạt động ( Khi Môi Trường có Lactôzơ) 
ARN pôlymeraza 
ARN pôlymeraza 
+ Mô tả hoạt động của các gen trong 
Opêron Lac khi môi trường có Lactôzơ ? 
+ Gen điều hoà R kiểm soát tổng hợp Prôtêin ức chế . Lactôzơ với tư cách là chất cảm ứng gắn với Prôtêin ức chế làm Prôtêin ức chế không thể gắn vào vùng vận hành O nên ---->ARN polymeraza có thể liên kết với P( Promoter ) để tiến hành phiên mã, sau đó các 
 mARN của các gen cấu trúc Z,Y,A được dịch mã tạo ra các enzim phân giải đuờng lactôzơ . 
- Khi lactôzơ bị phân giải hết thì Prôtêin ức chế lại liên kết với O và quá trình phiên mã dừng lại 
III- CƠ CHẾ ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC 
Tại sao điều hoà hoạt động ở sinh vật nhân thực phức tạp hơn ở sinh vật nhân sơ ? 
- Điều hoà hoạt động gen ở SV nhân thực phức tạp hơn SV nhân sơ là vì: 
+ Do cấu trúc của ADN trong NST,khối lượng ADN lớn ,NST chứa nhiều gen, số gen hoạt động ít , phần lớn gen ở trạng thái không hoạt động 
-Khi nào gen tổng hợp Prôtêin ? Mức độ tổng hợp có giống nhau không ? 
-Khi có nhu cầu của tế bào mà quá trình tổng hợp Prôtêin nhiều hay ít tuỳ theo từng giai đoạn 
-Ở sv nhân thực có những mức độ điều hoà nào ? 
-Có nhiều mức độ điều hoà qua nhiều giai đoạn : tháo xoắn,điều hoà phiên mã và sau phiên mã, điều hoà dịch mã và sau dịch mã . 
Ở sinh vật nhân thực bên cạnh vùng khởi động và kết thúc phiên mã còn có các gen tăng cường và gen gây bất hoạt . 
- Gen tăng cường tác động lên gen điều hoà tăng cường phiên mã, gen bất hoạt gây ngừng phiên mã 
* C ủng cố : 
1- Thế nào là điều hoà hoạt động gen? 
2-Tr ình bày cơ chế điều hoà hoạt động của gen Vi khuẩn E.coli theo Jacôp và Cônô ở trạng thái ức chế và hoạt động 
3-Điều hoà hoạt động gen ở SV nhân thực có những điểm gì khác với SV nhân sơ ? 
4- Hãy chọn phương án đúng nhất : Thành phần cấu tạo của Opêron gồm : 
A - Vùng vận động O và 1 nhóm gen cấu trúc 
B-Vùng khởi động P và một nhóm gen cấu trúc 
C- Vùng khởi động P,vùng vận hành và một nhóm gen cấu trúc. 
D. Vùng khởi động P,vùng vận hành và một nhóm gen cấu trúc.và gen điều hoà R 
Đ 
5- Trong cơ chế điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ vai trò của gen điều hoà là gì : 
A- Nơi tiếp xúc với enzim ARN polymeraza 
B-Mang thông tin quy định Prôtêin ức chế 
C- Mang thông tin quy định enzim ARN polymeraza 
D- Nơi tiếp xúc với Prôtêin điều hoà 
Đ 
Đáp án câu 2 : Cơ chế điều hoà phức tạp, đa dạng thể hiện ở mọi giai đoạn từ giai đoạn trước phiên đến sau dịch mã . 
Thành phần tham gia đa dạng gồm : Các gen cấu trúc, vùng khởi động,vùng kết thúc,gen tăng cường, gen bất hoạt, và các yếu tố khác 
Có nhiều mức độ điều hoà khác nhau : NST tháo xoắn, điều hoà phiên mã và sau phiên mã ,dịch mã và sau dịch mã . 
* Dặn dò : Các em về nhà học bài và chuẩn bị mới ( Bài 4 : ĐỘT BIẾN GEN )