SO SÁNH cơ CHẾ điều hòa HOẠT ĐỘNG GEN ở SINH vật NHÂN sơ và NHÂN CHUẨN

BÀI THUYẾT TRÌNH NHÓM 8
CHỦ ĐỀ: SO SÁNH CƠ CHẾ ĐIỀU

HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH VẬT
NHÂN SƠ VÀ NHÂN CHUẨN
GVHD: NGUYỄN VĂN DUY
1


NỘI DUNG
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH VẬT.
II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH VẬT NHÂN
SƠ.
III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH VẬT NHÂN
CHUẨN.
IV. SO SÁNH CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH
VẬT NHÂN SƠ VÀ NHÂN CHUẨN

3


I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen ở
sinh vật
Điều hòa hoạt động gen
Lý do
Vai trò
Các mức độ điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật
4


I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen ở

sinh vật
Điều hòa hoạt động gen: Là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo
ra hay điều hòa các quá trình nhân đôi DNA, phiên mã tạo RNA,
quá trình tổng hợp protein.

5


I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen ở
sinh vật.
Lý do: Trong mỗi tế bào số lượng gen rất lớn nhưng
thường chỉ có một số gen hoạt động còn phần lớn
các gen ở trạng thái không hoạt động hoặc hoạt
động rất yếu.

6


I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen ở
sinh vật.
Vai trò: Đảm bảo hoạt động sống của tế bào phụ hợp với điều
kiện môi trường và sự phát triển bình thường của cơ thể.
Giúp nhận biết thời điểm gen hoạt động, lượng sản phẩm do gen
tạo ra.

7


I. Khái quát về điều hòa hoạt động gen ở
sinh vật.

Các mức độ điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật.
Điều hòa hoạt động gen có nhiều mức độ:
◦ Điều hòa trước phiên mã: là điều hòa số lượng gen quy
định tính trạng nào đó trong tế bào.
◦ Điều hòa phiên mã: điều hòa số lượng mRNA được tổng
hợp trong tế bào.
◦ Điều hòa dịch mã: điều hòa lượng protein được tạo ra.
◦ Điều hòa sau dịch mã: làm biến đổi protein sau khi được
tổng hợp để có thể thực hiện được chức năng nhất định.

8


Ba thành
phần của sự
điều hòa biểu
hiện gen là

Tín
hiệu

Giai
đoạn

Cơ chế
phân tử

9

II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.
Thành phần operon
Các dạng operon
• Operon cảm ứng.
• Operon kìm hãm.
10


II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.
Cơ chế điều hòa chủ yếu được thực hiện thông qua các
operon (chỉ tồn tại ở sinh vật nhân sơ, vi khuẩn E.coli). Mỗi
operon bao gồm:
operon
Gen điều hòa

DNA

P

R

Vùng vận hành

P

O Z

Các gen cấu trúc ( Z, Y, A)

có liên quan đến chức năng

Y

A

Vùng khởi động
11


II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.

Có 2 kiểu operon: operon cảm ứng và operon kìm hãm.

12


II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở
SINHcảm
VẬTứng
NHÂN SƠ.
Operon

12


II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.

13

II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.
Operon kìm hãm

14


II. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ.

15


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Ở SINH VẬT NHÂN CHUẨN

16


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Mức độ nhiễm sắc thể: đó là điều hòa bằng cách biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể hay
cấu trúc của phân tử DNA. Mức độ điều hòa đầu tiên là sự sắp xếp các gen cần biểu
hiện vào một cấu trúc nhiễm sắc chất đặc trưng thuận lợi cho quá trình sao chép và
phiên mã.Ví dụ điển hình cho kiểu điều hòa này là gia đình các gen β- globine.

17

III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Điều hòa phiên mã:
Đây là sự điều hòa ảnh hưởng trực tiếp đến việc mở hoặc đóng của gen.
kiểu điều hòa này thường gặp trong điều hòa trao đổi chất, cũng như các
quá trình biệt hóa tế bào.
 Sự tác động của các trình tự cis (đều phía) nằm trên cùng mạch DNA như enhancer
(đoạn tăng cường) làm tăng sự phiên mã.
 Điều hòa bởi các nhân tố trans (lệch phía) do các nhân tố không nằm cùng trên một
mạch DNA
 Chọn lựa promoter thích hợp
 Attenuation (sự giảm bớt tính tiết).
18


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Cụ thể

protein TRANS một mặt gắn vào trình tự CIS ở đầu
5’ của gen đích, mặt khác sẽ tương tác với những
protein điều hòa khác. Các protein điều hòa này
gồm hai loại: loại có thể găn vào các trình tự DNA
nằm cách xa gen đích và được đưa lại đủ gần để
tương tác với protein TRANS nhờ sự gấp lại của
nhiễm sắc chất; loại thứ hai đứng độc lập, không có
bất cứ tương tác nào với DNA; tương tác giữa
protein TRANS và các protein điều hòa khác cùng
với sự gấp lại của nhiễm sắc chất sẽ tạo nên một

cấu trúc thuận lợi cho sự gắn enzyme RNA
polymerase vào promotor của gen đích. Lúc đó, sự
phiên mã của gen đích bắt đầu. mặt khác còn có cơ
chế khác đó là sự điều hòa bằng chọn lọc promotor.
19


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Sau phiên mã.

o Biểu hiện ở mức độ tác động lên mRNA thông tin. Không thể hiện
trực tiếp mà gián tiếp biểu hiện của các gen tương ứng.
o Một ví dụ điển hình là kiểu điều hòa ở gen calcitonine là một biểu hiện
của hiện tượng “ghép nối” khác biệt. Hai loại protein được dịch mã từ
gen này là calcitonine được tìm thấy trong tế bào C của tuyến giáp và
CGRP là một chất trung gian thần kinh được tìm thấy trong não. Hai
protein trên là sản phẩm của hai mRNA hình thành do sự ghép nối tạo
hai tổ hợp exon khác nhau.
20


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Ở SINH VẬT NHÂN THỰC

21


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Ở SINH VẬT NHÂN THỰC

Điều hòa dịch mã bằng protein điều hòa hoặc hoocmon

22


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN THỰC
Sau dịch mã

Một số biến đổi hóa học sau dịch mã

23


III. CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Ở
SINH VẬT NHÂN THỰC
Sau dịch mã
Phân hủy protein

24


VI. SO SÁNH CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG
GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ VÀ NHÂN THỰC
o Giống nhau: Phiên mã: gồm 3 giai đoạn khởi động, kéo dài và kết thúc.
o Khác nhau:
 
Bộ gen

Thời gian

Nhân sơ
Đơn giản, mạch kép dạng
vòng, chứa số lượng gen ít.
Đảm bảo sự sinh trưởng và
phát triển
Giai đoạn phiên mã

Mức độ

Ít phức tạp hơn

Mục đích

Nhân thực
Lớn, phức tạp
Hướng tới sự biệt hóa
Từ trước phiên mã cho đến sau
dịch mã
Rất phức tạp
25