sự biệt hóa tế bào

CHƯƠNG X
ĐIỀU HOÀ SỰ
BIỂU HIỆN CỦA
GEN VÀ BIỆT
HÓA TẾ BÀO

I CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA
I CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA


1. Điều hòa thích nghi
1. Điều hòa thích nghi
Một số amip biểu hiện sự thay đổi hình thái và
Một số amip biểu hiện sự thay đổi hình thái và
sinh lý đặc biệt để đáp lại các điều kiện môi
sinh lý đặc biệt để đáp lại các điều kiện môi
trường khác nhau. Khi các amip được cho vào
trường khác nhau. Khi các amip được cho vào
nước, chúng chuyển từ dạng amip sang dạng có
nước, chúng chuyển từ dạng amip sang dạng có
lông để bơi. Khi môi trường thiếu dinh dưỡng,
lông để bơi. Khi môi trường thiếu dinh dưỡng,
chúng có thể biến đổi thành dạng mô biểu bì.
chúng có thể biến đổi thành dạng mô biểu bì.

Vi khuẩn trong môi trường dinh dưỡng
Vi khuẩn trong môi trường dinh dưỡng
tối thiểu có khả năng tổng hợp amino acid.
tối thiểu có khả năng tổng hợp amino acid.
Nhưng nếu cho amino acid vào thẳng

Nhưng nếu cho amino acid vào thẳng
mội trường nuôi, vi khuẩn ngừng tổng hợp amino
mội trường nuôi, vi khuẩn ngừng tổng hợp amino
acid. Đến khi nguồn amino acid hết, nó mới tự
acid. Đến khi nguồn amino acid hết, nó mới tự
tổng hợp amino acid cho bản thân.
tổng hợp amino acid cho bản thân.
Các biến đổi trên đều thuận nghịch chứng tỏ sự
Các biến đổi trên đều thuận nghịch chứng tỏ sự
thay đổi chức năng ở đây không do biến dị di
thay đổi chức năng ở đây không do biến dị di
truyền và sự xuất hiện hay biến mất các cấu trúc
truyền và sự xuất hiện hay biến mất các cấu trúc
mới không làm ảnh huởng tiềm năng di truyền
mới không làm ảnh huởng tiềm năng di truyền
sẵn có. Các hiện tượng trên do hiện tượng điều
sẵn có. Các hiện tượng trên do hiện tượng điều
hòa gọi là điều hòa thích nghi
hòa gọi là điều hòa thích nghi

2. Hoạt động nối tiếp của các gen
Khi phage xâm nhập vi khuẩn, DNA của
phage lúc đầu sao chép, sau đó các
protein khác nhau mới được tổng hợp nên.
Như vậy có các gen “sớm” sớm tạo enzyme sao
chép DNA và các gen “muộn” xác định các thành
phần của vỏ. Trong quá trình nhiễm khuẩn, nhóm
gen đầu hoạt động, nhóm thứ hai hoạt động tiếp
theo. Như vậy cơ chế điều hoà chức năng của
gen diễn ra theo trình tự nghiêm ngặt. Đây là kiểu

điều hòa nối tiếp.

3. Biệt hóa tế bào
Nhiều sinh vật bậc cao như con người
chứa nhiếu tỉ tế bào bắt nguồn từ một
hợp tử do chia nguyên nhiễm. Từ một hợp tử khi
truởng thành, cơ thể người có khoảng 200 loại tế
bào khác nhau (tế bào gan, tim, thận, da, …). Mỗi
loại tế bào chỉ biểu hiện một phần thông tin. Quá
trình chuyên môn hóa chức năng của tế bào
được gọi là sự biệt hóa tế bào. Tuy có sự biệt
hóa nhưng tế bào vẫn giữ nguyên vẹn khả năng
di truyền của mình.

4. Khái quát về điều hòa ở Prokaryotae và
Eukaryotae
Có sự khác nhau đáng kể giữa
Prokaryotae và Eukaryotae trong điều hòa sự
biểu hiện của các gen. Các tế bào Eukaryota có
cấu tạo phức tạp hơn nhiều nên sự điều hòa có
nhiều mức độ và chi tiết hơn ở tế bào
Prokaryota.

a. Sự biểu hiện của gen ở Prokaryotae
a. Sự biểu hiện của gen ở Prokaryotae
Bộ máy di truyền của sinh vật tiền nhân
Bộ máy di truyền của sinh vật tiền nhân
là một DNA vòng tròn chứa một số
là một DNA vòng tròn chứa một số
lượng gen giới hạn được phiên mã ở

lượng gen giới hạn được phiên mã ở
trạng thái tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất.
trạng thái tiếp xúc trực tiếp với tế bào chất.
Chu trình tế bào ngắn và không có sự biệt hóa tế
Chu trình tế bào ngắn và không có sự biệt hóa tế
bào. Do đó hoạt động của các gen được điều
bào. Do đó hoạt động của các gen được điều
hoà do các nhu cầu của tế bào khi cần thiết. Tác
hoà do các nhu cầu của tế bào khi cần thiết. Tác
động của các nhân tố môi trường làm những gen
động của các nhân tố môi trường làm những gen
tương ứng được mở để phiên mã, dịch mã tổng
tương ứng được mở để phiên mã, dịch mã tổng
hợp protein hay có hiệu quả ngược làm dừng lại.
hợp protein hay có hiệu quả ngược làm dừng lại.

Sự biểu hiện của gen ở Prokaryotae
Trang 236
Màng tế bào
Amino acid
tRNA
Design by HTV

b. Sự biểu hiện của gen ở Eukaryota
Khác với Prokaryota, nhiễm sắc thể của
Eukaryota có cấu trúc phức tạp hơn. Trên
cấu trúc nhiễm sắc thể có sự tham gia
của protein histone có vai trò điều hòa sự biểu
hiện của các gen. Sự điều hòa biểu hiện của gen
ở Eukaryota phải qua nhiều mức điều hòa phức

tạp hơn Prokaryota và qua nhiều giai đoạn như:
NST tháo xoắn, phiên mã, biến đổi sau phiên mã,
mRNA rời nhân ra tế bào chất, dịch mã và biến
đổi sau dịch mã.

Ngoài ra, ở Eukaryota, mỗi tế bào có biểu hiện
Ngoài ra, ở Eukaryota, mỗi tế bào có biểu hiện
sống không phải tự do mà chịu sự biệt hóa theo
sống không phải tự do mà chịu sự biệt hóa theo
chức năng chuyên biệt trong mối quan hệ hài hòa
chức năng chuyên biệt trong mối quan hệ hài hòa
với cơ thể. Các vi khuẩn thường phản ứng trực
với cơ thể. Các vi khuẩn thường phản ứng trực
tiếp với môi trường và sự biểu hiện gen thuận
tiếp với môi trường và sự biểu hiện gen thuận
nghịch. Còn các tế bào Eukaryota có những con
nghịch. Còn các tế bào Eukaryota có những con
đường biệt hóa khác nhau và thường sự chuyên
đường biệt hóa khác nhau và thường sự chuyên
hóa là ổn định thường xuyên trong đời sống cá
hóa là ổn định thường xuyên trong đời sống cá
thể. Ngoài ra, ở Eukaryotae có những gen chỉ
thể. Ngoài ra, ở Eukaryotae có những gen chỉ
biểu hiện ở phôi rồi dừng hẳn.
biểu hiện ở phôi rồi dừng hẳn.

Sự biểu hiện của gen ở Eukaryotae
mRNA
Bản phiên mã sơ cấp
Màng tế bào

Sự phiên mã
Chế biến Vận chuyển đến tế bào chất
Sự dịch mã
Nhân
Lỗ nhân
Tế bào chất
mRNA
tRNA
Amino acid
rRNA
Protein
Ribosome
tRNA
Design by HTV

II. CÁC MỨC ĐIỀU HÒA.


1. Điều hòa phiên mã (trans-cription)
Đây là sự điền hòa ảnh hưởng trực tiếp
Đây là sự điền hòa ảnh hưởng trực tiếp
đến việc
đến việc
mở
mở
hoặc
hoặc
đóng của gen.
đóng của gen.
Kiểu

Kiểu
điều hòa này chúng ta sẽ gặp trong
điều hòa này chúng ta sẽ gặp trong
điều hòa trao
điều hòa trao
đổi chất
đổi chất
, cũng như các quá trình
, cũng như các quá trình
biệt hóa tế bào.
biệt hóa tế bào.

2. Điều hòa dịch mã (translation)
Sự điều hòa biểu hiện ở mức tác động
lên RNA thông tin, chúng ta đã gặp
trường hợp trên khi RNA thông tin bị cắt bỏ các
intron và gắn các exon lại với nhau để tạo thành
RNA thông tin trưởng thành. Như vậy, các hệ
thống ảnh hưởng đến sự trưởng thành của RNA
thông tin có thể kiểm tra gián tiếp biểu hiện của
gen tương ứng. Các mRNA của Eukaryota còn
có những đoạn không mã hóa liên quan tới thời
gian tồn tại và việc ra khỏi nhân vào tế bào chất.