Bài 3: Điều hòa hoạt động gen

2.1.1. Khái niệm điều hòa hoạt động của gen

• Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra

2.1.2. Các cấp độ điều hoà hoạt động của gen

• Ở SV nhân thực: cấp ADN, cấp phiên mã, cấp dịch mã, cấp sau dịch mã
• Ở SV nhân sơ: chủ yếu ở cấp phiên mã

2.2.1. Mô hình cấu trúc operon Lac

• Khái niệm Operon

  • Operon là một cụm gen cấu trúc có chung cơ chế điều hòa

• Cấu trúc của 1 operon gồm:

  • Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Quy định tổng hợp enzim tham gia vào các phản ứng phan giải đường lactôzơ

  • Vùng vận hành (O): Là vị trí tương tác với chất prôtêin ức chế ngăn cản phiên mã

  • Vùng khởi động (P): Là nơi mà ARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã

  • Ngoài ra R: Là gen điều hoà (không nằm trong thành phần của opêron) điều hoà hoạt động các gen của opêron

2.2.2. Sự điều hoà hoạt động của operon lac

• Môi trường không lactôzơ

  • Prôtêin ức chế bám vào vùng vận hành → gen cấu trúc không hoạt động phiên mã

  • Hình ảnh minh hoạ:

• Môi trường có lactôzơ

  • Prôtêin ức chế liên kết với phân tử lactôzơ → biến đổi cấu hình không gian → không liên kết được với vùng vận hành → nhóm gen cấu trúc hoạt động phiên mã và dịch mã → pr phân giải đường lactôzơ → hết lactôzơ, prôtêin ức chế liên kết vời vùng vận hành, phiên mã bị dừng

  • Hình ảnh minh hoạ: 

Ví dụ 1:

Hãy nêu các cấp độ điều hòa hoạt động gen?

Gợi ý trả lời:

Các cấp độ điều hòa hoạt động gen:

• Điều hòa trước phiên mã: là điều hòa số lượng gen qui định tính trạng nào đó trong tế bào
• Điều hòa phiên mã: là điều hòa việc tạo ra số lượng mARN (vd: điều hòa hoạt động của cụm gen Z,Y,A trong lactose Operon)
• Điều hòa dịch mã: là điều hòa lượng prôtêin được tạo ra bằng cách điều khiển thời gian tồn tại của mARN, thời gian dịch mã hoặc số lượng ribôxôm tham gia dịch mã
• Điều hòa sau dịch mã: là điều hòa chức năng của prôtêin sau khi đã dịch mã hoặc loại bỏ prôtêin chưa cần thiết (ví dụ: điều hòa hoạt động gen R trong mô hình điều hòa lactose Operon)

Ví dụ 2:

 Trong tế bào có rất nhiều gen thì quá trình tổng hợp Pr sẽ diễn ra liên tục vậy tại sao Pr trong cơ thể luôn ổn định? Ví dụ chứng minh?

Gợi ý trả lời:

• Trong tế bào có rất nhiều gen, ở mỗi thời điểm chỉ có 1 số gen hoạt động, phần lớn các gen còn lại ở trạng thái ức chế, tức là tế bào chỉ tổng hợp prôtêin khi cần thiết.
• Ví dụ: gen qui định việc tạo ra kháng thể chống 1 loại bệnh nào đó chỉ hoạt động khi trong cơ thể xuất hiện mầm bệnh đó, còn phần lớn thời gian còn lại gen tồn tại ở trạng thái bị ức chế - không hoạt động

Sau khi học xong bài này các bạn cần:

• Trình bày được cơ chế điều hoà hoạt động gen ở  sinh vật nhân sơ (theo mô hình Mônô và Jacôp)..
• Nêu được ý nghĩa điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ.
• Thấy được cơ sở khoa học, tính hợp lí trong cơ chế hoạt động của gen nói riêng và hoạt động của tế bào, cơ thể nói chung → giúp sinh vật thích ứng với môi trường

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 12 Bài 3 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở E.coli, khi môi trường có lactôzơ thì

  • A. Prôtêin ức chế không gắn vào vùng vận hành
  • B. Prôtêin ức chế không được tổng hợp
  • C. Sản phẩm của gen cấu trúc không được tạo ra
  • D. ARN-polimeraza không gắn vào vùng khởi động

• Câu 2:

  Theo mô hình operon Lac, vì sao prôtêin ức chế bị mất tác dụng?

  • A. Vì lactôzơ làm mất cấu hình không gian của nó
  • B. Vì prôtêin ức chế bị phân hủy khi có lactôzơ
  • C. Vì lactôzơ làm gen điều hòa không hoạt động
  • D. Vì gen cấu trúc làm gen điều hoà bị bất hoạt

• Câu 3:

  Trong mô hình cấu trúc của Ôp êron Lac, các gen cấu trúc là nơi

  • A. Protein ức chế có thể liên kết ngăn cản sự phiên mã
  • B. Mang thông tin qui định cấu trúc protein ưc chế
  • C. Chứa thông tin mã hóa các axit amin trong phân tử protein cấu trúc
  • D. ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã

• Câu 4:

  Trong mô hình cấu trúc của Ôp êron Lac, vùng vận hành là nơi

  • A. Chứa thông tin mã hóa các axit amin trong phân tử protein cấu trúc
  • B. ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.
  • C. Protein ức chế có thể liên kết ngăn cản sự phiên mã
  • D. Mang thông tin qui định cấu trúc protein ưc chế.

Câu 3- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 12 Bài 3 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 1 trang 18 SGK Sinh học 12

Bài tập 2 trang 18 SGK Sinh học 12

Bài tập 3 trang 18 SGK Sinh học 12

Bài tập 4 trang 18 SGK Sinh học 12

Bài tập 2 trang 19 SGK Sinh học 12 Nâng cao

Bài tập 3 trang 19 SGK Sinh học 12 Nâng cao

Bài tập 4 trang 19 SGK Sinh học 12 Nâng cao

Bài tập 19 trang 13 SBT Sinh học 12

Bài tập 18 trang 13 SBT Sinh học 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!