điều hòa sự biểu hiện gen

ĐIỀU HÒA SỰ BIỂU HIỆN GEN

1


NỘI DUNG TRỌNG TÂM

 ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE
 ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

2


Trứng ếch → nòng nọc→ ếch?

3


Sơ sinh → trưởng thành → về già?

4


ĐỘNG CƠ
SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN

Tế bào Prokaryote

Tại sao phải có sự điều hòa
biểu hiển của gen ở tế bào?
Tế bào Eukaryote

5


CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA



Điều hòa thích nghi:

Các biến đổi cơ chế điều hòa mang tính thuận nghịch, không do biến dị di truyền.

6


CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA

•

Cơ thể người có hơn 200 loại tế bào khác nhau.

•

Mỗi loại tế bào chỉ biểu hiện một phần thông tin  Sự biệt hóa là quá trình
chuyên môn hóa chức năng của tế bào.

7


Sự điều hòa thích nghi ở amip

8


CÁC HIỆN TƯỢNG ĐIỀU HÒA

•

Hoạt động nối tiếp của các gen:

Cơ chế điều hòa diễn ra theo trình tự xác định một các nghiêm ngặt. → điều hòa nối
tiếp

“Gen sớm”

“Gen muộn”

9


Biệt hóa tế bào ở người

10


MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN
Ở PROKARYOTE
1. ĐẶC ĐIỂM BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE

2. OPERON CẢM ỨNG

3. OPERON KÌM HÃM

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

11


ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở PROKARYOTE

 Mục đích: điều chỉnh hệ enzyme cho phù hợp với các biến đổi của môi trường để tăng
trưởng, sinh sản.

 Sự điều hòa có tính thuận nghịch.
 Sự phiên mã, dịch mã xảy ra đồng thời nên sự điều hòa biểu hiện gen chủ yếu tiến hành ở
giai đoạn phiên mã.

12


 Các tín hiệu điều hòa: yếu tố dinh dưỡng, vật lý của môi trường.
→ Tế bào đáp ứng lại bằng cách tăng mạnh hay ngừng hẳn hoạt động của gen.

 Cơ chế điều hòa: thực hiện thông qua các operon.

13

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

- Gen cấu trúc (Constitutive - Ct): chức năng, phiên mã mARN, tổng hợp Protein.
- Vùng khởi đầu (Promoter - Pr): xác định vị trí khởi đầu phiên mã.
- Vị trí vận hành (Operater - O): thuộc vùng khởi đầu, nơi gắn chất kìm hãm.
- Gen điều chỉnh (Regulater - Rg): tổng hợp các protein có tính chất kìm hãm (R - Repressor).

14


HOẠT ĐỘNG CỦA OPERON LAC

 Mã hóa cho các enzyme của con đường dị hóa.
 Tín hiệu điều hòa: đường lactose (chất cảm ứng).
 Khi không có đường lactose: gen mã hóa cho enzyme chuyển hóa lactose (βgalactosidase) không được biểu hiện.



Khi có đường lactose: gen mã hóa cho enzyme chuyển hóa lactose (β-

galactosidase) được biểu hiện.

15

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

16


OPERON KÌM HÃM

 Mã hóa cho các enzyme của con đường đồng hóa.
 Kiểu operon kìm hãm điển hình: operon tryptophan.
Môi trường không có tryptophan
Môi trường có nhiều tryptohan

17


OPERON KÌM HÃM

• Có tryptophan: repressor kết hợp với tryptophan gắn lên operator → các gen cấu
trúc không được phiên mã.

• Không có tryptophan: repressor không gắn với operator → các gen cấu trúc được
phiên mã → dịch mã tạo các enzyme tổng hợp tryptophan.

18

Click to edit Master text styles
Second level
Third level
Fourth level
Fifth level

19


Cơ chế:
- Nhân tố kìm hãm (Repressor) đứng riêng không có ái lực với operator.
- Nhân tố kìm hãm kết hợp với acid amin đặc trưng của operon → bị thay đổi cấu
hình không gian → phức hợp Repressor – aa có ái lực với operator.

20


ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

21


ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

+ Kích thước bộ gen rất lớn.
+ Phân tử DNA được nén chặt trong nhân.
+ Có 2 nhóm điều hòa chính: hormon và nhân tố tăng trưởng (Growth factor).
+ Sự điều hòa không có tính thuận nghịch.

22


ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE



Mục đích: hướng đến sự chuyên biệt hóa từng loại tế bào vào từng cấu trúc và chức năng

riêng.



Các tín hiệu điều hòa: là các phân tử do những tế bào chuyên biệt sản sinh lưu chuyển

khắp cơ thể, tác động lên tế bào đích  điều chỉnh các gen ở tế bào này phát triển theo hướng
định sẵn.

23


ĐẶC ĐIỂM ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN Ở EUKARYOTE

Cơ chế điều hòa: phức tạp, thể hiện ở nhiều mức độ:

 Biến đổi cấu trúc nhiễm sắc chất.
Trong giai đoạn phiên mã.
 Sau phiên mã.
Trong giai đoạn dịch mã và sau dịch mã.
24

Điều hòa khi biến đổi
cấu trúc nhiễm sắc chất

 Sắp xếp lại cấu trúc các gen cần
biểu hiện.

 Điều chỉnh biểu hiện gen phù
hợp cho từng điều kiện phát triển của
cơ thể.

25