Sinh Học 12 Bài 3: Điều Hòa Hoạt Động Gen Là Gì? – VUIHOC

1. Khái quát về điều hòa hoạt động của gen

1.1. Khái niệm

Điều hòa hoạt động giải trí của gen chính là điều hòa lượng loại sản phẩm được gen tạo ra hay nói cách khác là điều hòa những quá trình tự nhân đôi tạo ra ADN, quy trình phiên mã tạo ra ARN và quy trình tổng hợp protein ( gen có được phiên mã, dịch mã hay không ) .
Sự bộc lộ khác nhau của những gen trong hệ gen là tác dụng của quy trình bộc lộ gen .

Sự điều hòa hoạt động của gen có liên quan đến sự có mặt và tương tác của các chất cảm ứng hay chất ức chế.

Ví dụ : Ở chủng vi trùng E.Coli : operon Lac mang những gen pháp luật tổng hợp enzim phân giải đường đôi Lactozo chỉ hoạt động giải trí khi môi trường tự nhiên có Lactozo ⇒ đồng phân của đường lactozo là tín hiệu kích thích operon phiên mã ( chất cảm ứng ) .

1.2. Các mức độ điều hòa hoạt động giải trí của gen ở sinh vật

Điều hòa hoạt động giải trí của gen biểu lộ ở nhiều mức độ khác nhau :
+ Điều hòa mức độ phiên mã : Điều hòa lượng mARN được phiên mã trong tế bào .
+ Điều hòa mức độ dịch mã : Điều hòa lượng protein được dịch mã .
+ Điều hòa sau dịch mã : Làm biến hóa, gắn những gốc tính năng vào protein, hình thành cấu trúc khoảng trống, triển khai xong protein sau khi đã được tổng hợp để triển khai một tính năng nhất định .

1.3. Ý nghĩa

Giúp tế bào chỉ tổng hợp loại sản phẩm của gen đúng thời gian và tạo ra một lượng mẫu sản phẩm thiết yếu, vừa đủ. Từ đó hoàn toàn có thể giúp tối ưu hóa nguyên vật liệu và nguồn năng lượng được sử dụng trong tế bào, không bị tiêu tốn lãng phí .
Đảm bảo hoạt động giải trí sống của tế bào tương thích với điều kiện kèm theo sống của môi trường tự nhiên, vòng đời và sự tăng trưởng thông thường của khung hình .

2. Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ

2.1. Đặc điểm điều hòa

Do cấu trúc hệ gen đơn thuần, chứa ít gen, không có intron và màng nhân nên phiên mã dịch mã ở sinh vật nhân sơ diễn ra đồng thời. Vì vậy, điều hòa hoạt động giải trí gen ở sinh vật nhân sơ chỉ xảy ra hầu hết ở mức độ phiên mã .

2.2. Mô hình cấu trúc operon Lac

a, Khái niệm Operon

Operon là tập hợp những gen cấu trúc có tương quan về mặt tính năng, thường phân bổ theo cụm gần nhau và có chung một chính sách điều hòa ( nhiều gen cùng dùng chung 1 promoter ) .
Khái niệm operon chỉ được dùng cho ADN của sinh vật nhân sơ .
Mô hình Operon ở vi trùng giúp những gen tương quan đến nhau được bật tắt nhanh gọn và cùng lúc, từ đó giúp vi trùng cung ứng nhanh với điều kiện kèm theo đổi khác của thiên nhiên và môi trường .

b, Cấu trúc Operon Lac

Operon Lac là những gen cấu trúc pháp luật tổng hợp những enzim tham gia vào sự phân giải Lactozo, được phân bổ thành cụm trên ADN và sử dụng chung một chính sách điều hòa .
Cấu trúc Operon Lac :

• Các gen cấu trúc ( Z, Y, A ) : nằm gần nhau, mỗi gen pháp luật một loại protein khác nhau nhưng có công dụng tương quan đến nhau là tham gia vào những bước của quy trình luân chuyển và thủy phân đường Lactozo, phân phối nguồn năng lượng cho hoạt động giải trí của tế bào .
• Vùng quản lý và vận hành ( O ) : là đoạn trình tự Nucleotit đặc biệt quan trọng được protein ức chế ( do gen điều hòa tổng hợp ) nhận ra, bám vào và ngăn cản quy trình phiên mã của nhóm gen cấu trúc .
• Vùng khởi động ( P. ) : nằm trước vị trí của vùng quản lý và vận hành ( O ), là đoạn trình tự Nucleotit đặc biệt quan trọng được enzim ARN polimeraza bám vào và khởi đầu quy trình phiên mã .
• Gen điều hòa ( R ) : thực ra, gen điều hòa ( R ) có promoter riêng và không nằm trong cấu trúc Operon nhưng nó có tính năng lao lý tổng hợp nên protein ức chế. Protein ức chế này có vai trò nhận ra và link với vùng quản lý và vận hành ( O ) và ngăn cản quy trình phiên mã xảy ra. Do đó, gen điểu hòa ( R ) cũng đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự biểu lộ của Operon .

2.3. Cơ chế hoạt động giải trí của sinh vật nhân sơ

Sự biểu lộ của Operon Lac phụ thuộc vào vào sự xuất hiện hay không xuất hiện của đường đôi Lactozo. Nói một cách rõ hơn, chỉ khi trong thiên nhiên và môi trường có mặt đường Lactozo và vi trùng sử dụng nó làm nguồn C chính thì sự Operon Lac mới được hoạt động giải trí mạnh. Ngược lại, trong thiên nhiên và môi trường không có đường Lactozo, Operon Lac đóng ( không được biểu lộ ) .

a, Khi môi trường tự nhiên không có đường Lactozo

Gen điều hòa ( R ) luôn bật, phiên mã, dịch mã tổng hợp ra protein ức chế. Trong điều kiện kèm theo môi trường tự nhiên không có Lactozo, protein ức chế luôn gắn được vào vùng quản lý và vận hành ( O ) và ngăn cản enzim ARN pol trượt dọc phân tử ADN, nhờ đó ngăn cản quy trình phiên mã diễn ra. Do đó, những gen cấu trúc Z, Y, A không được hoạt động giải trí và không tạo ra loại sản phẩm .
Trong trường hợp này, Operon ở trạng thái bất hoạt hay trạng thái đóng nghĩa là bị ức chế hoạt động giải trí .

b, Khi môi trường tự nhiên có đường Lactozo

Trong điều kiện kèm theo môi trường tự nhiên có đường Lactozo, Lactozo được chuyển hóa thành dạng đồng phân của nó là Allolactozo, đóng vai trò như một chất cảm ứng kích hoạt sự bộc lộ của Operon .
Chất cảm ứng link với protein ức chế dẫn đến thông số kỹ thuật khoảng trống của protein ức chế bị đổi khác, không còn gắn được vào vùng quản lý và vận hành ( O ) nữa. Nhờ vậy, ARN pol link vào promoter ở vùng khởi động ( P. ) hoàn toàn có thể trượt dọc phân tử ADN, từ đó thực thi quy trình phiên mã những gen cấu trúc Z, Y, A tạo ra mARN và đồng thời với quy trình phiên mã là dịch mã tổng hợp ra những protein .
Các protein, enzim được hình thành sẽ tham gia vào con đường thủy phân Lactozo .
Trong trường hợp này, Operon ở trạng thái cảm ứng hay trạng thái mở nghĩa là hoạt động giải trí để tạo ra ARN, protein .
Khi thiên nhiên và môi trường hết Lactozo, protein ức chế được link trở lại vào vùng quản lý và vận hành, quy trình phiên mã bị dừng lại .

3. Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực

Khác với sinh vật nhân sơ, nhiễm sắc thể của sinh vật nhân thực có cấu trúc phức tạp hơn hẳn. Ngay trong cấu trúc cuộn xoắn của nhiễm sắc thể là sự link giữa ADN và protein histone đã góp thêm phần vào điều hòa bộc lộ của gen. Sự điều hòa bộc lộ gen ở sinh vật nhân thực thể hiện ở nhiều mức độ điều hòa phức tạp hơn so với sinh vật nhân sơ ở qua nhiều tiến trình như : sự cuộn xoắn của nhiễm sắc thể, dãn xoắn, phiên mã, biến hóa sau phiên mã, mRNA đi từ nhân ra tế bào chất, dịch mã và những hoạt động giải trí đổi khác sau dịch mã .

Mặt khác, đa phần sinh vật nhân thực có cấu trúc khung hình đa bào và những tế bào được biệt hóa chuyên biệt cho một tính năng nhất định và chúng có mối liên hệ với nhau để cùng bảo vệ sự hoạt động giải trí hòa giải của khung hình. Các vi trùng thường phản ứng trực tiếp với thiên nhiên và môi trường và biểu lộ những gen cảm ứng, như khi có đường lactozo thì mở Operon Lac để phân hủy, khi hết Lactozo thì Operon lại đóng lại. Trong khi đó, những tế bào nhân thực có nhiều con đường biệt hóa tế bào khác nhau và sự chuyên hóa gần như là không thay đổi liên tục trong đời sống thành viên. Ngoài sự biệt hóa tế bào, những cơ thể nhân thực đa bào còn trải qua quy trình tăng trưởng thành viên với nhiều tiến trình phức tạp tiếp nối đuôi nhau nhau, trong đó có những gen chỉ bộc lộ ở phôi và sau đó thì dừng hẳn .
Đa số những gen ở tế bào sinh vật nhân thực đều là gen cảm ứng, nghĩa là chỉ hoạt động giải trí khi có tín hiệu nhất định. Trong trường hợp còn lại, gen ở trạng thái tắt, ADN xoắn chặt với protein histone ngăn không cho những yếu tố khởi đầu phiên mã tiếp cận với promoter của gen. Tuy nhiên khi cần, gen cũng được hoạt hóa rất nhanh, tổng hợp ra lượng lớn loại sản phẩm để nhanh gọn cung ứng nhu yếu khung hình .
Tất cả những điểm nêu trên cho thấy sự điều hòa bộc lộ gen ở sinh vật nhân thực phức tạp hơn nhiều so với điều hòa biểu lộ gen ở sinh vật nhân sơ. Do đó những chính sách điều hòa bộc lộ gen ở sinh vật nhân thực đến nay vẫn chưa được sáng tỏ trọn vẹn và được biết ít hơn so với điều hòa bộc lộ gen ở sinh vật nhân sơ .

Một số điểm khác biệt trong điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực so với nhân sơ:

• Hệ gen của sinh vật nhân thực lớn hơn, phức tạp. Do sự xuất hiện của những trình tự intron trong hệ gen và cả màng nhân nên quy trình phiên mã và dịch mã không diễn ra đồng thời → Điều hòa hoạt động giải trí gen nhân thực phức tạp .
• Mục đích : Hướng tới sự biệt hóa tế bào theo tính năng .
• Tín hiệu điều hòa : Hoocmon .
• Thời điểm : Từ trước phiên mã cho đến sau dịch mã .

4. Một số bài tập trắc nghiệm về điều hòa hoạt động gen (có đáp án)

Câu 1 : Bản chất điều hòa hoạt động giải trí gen chính là :
A. Điều hòa lượng mẫu sản phẩm được gen tạo ra .
B. Điều hòa lượng phân tử mARN .
C. Điều hòa lượng phân tử tARN .
D. Điều hòa lượng phân tử rARN .
→ Đáp án đúng là A .
Giải thích : Điều hòa hoạt động giải trí của gen chính là điều hòa lượng loại sản phẩm được gen tạo ra hay nói cách khác là điều hòa những quá trình tự nhân đôi tạo ra ADN, quy trình phiên mã tạo ra ARN và quy trình tổng hợp protein ( gen có được phiên mã, dịch mã hay không )
Câu 2 : Sự bộc lộ điều hòa hoạt động giải trí của gen ở sinh vật nhân sơ diễn ra đa phần ở Lever :
A. Trước phiên mã .
B. Phiên mã .
C. Sau phiên mã .
D. Dịch mã .
→ Đáp án đúng là B .
Giải thích : Do cấu trúc hệ gen đơn thuần, chứa ít gen, không có intron và màng nhân nên phiên mã dịch mã ở sinh vật nhân sơ diễn ra đồng thời. Vì vậy, điều hòa hoạt động giải trí gen ở sinh vật nhân sơ chỉ xảy ra hầu hết ở mức độ phiên mã .
Câu 3 : Sự điều hòa bộc lộ gen ở sinh vật nhân thực đa bào phức tạp hơn so với ở nhân sơ là do :
A. Các tế bào nhân thực có size lớn hơn .
B. Sinh vật nhân sơ sống số lượng giới hạn trong môi trường tự nhiên sống không thay đổi .
C. Các nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân thực có ít Nuclêôtit hơn, do đó mỗi trình tự Nuclêôtit phải đảm nhiệm một lúc nhiều tính năng .
D. Trong khung hình sinh vật nhân thực đa bào, những tế bào khác nhau được biệt hóa chuyên biệt để thực thi những tính năng khác nhau .
→ Đáp án đúng là D .
Giải thích : hầu hết sinh vật nhân thực có cấu trúc khung hình đa bào và những tế bào được biệt hóa chuyên biệt cho một tính năng nhất định và chúng có mối liên hệ với nhau để cùng bảo vệ sự hoạt động giải trí hòa giải của khung hình .
Câu 4 : Theo Jacôp và Mônô, thành phần cấu trúc của Operon Lac gồm :
A. Gen điều hòa ( R ), vùng khởi động ( P. ), nhóm gen cấu trúc ( Z, Y, A ) .
B. Vùng quản lý và vận hành ( O ), nhóm gen cấu trúc ( Z, Y, A ), vùng khởi động ( P. ) .
C. Gen điều hòa ( R ), vùng quản lý và vận hành ( O ), nhóm gen cấu trúc ( Z, Y, A ) .
D. Gen điều hòa ( R ), vùng khởi động ( P. ), vùng quản lý và vận hành ( O ), nhóm gen cấu trúc ( Z, Y, A ) .
→ Đáp án đúng là B .
Giải thích : Gen điều hòa ( R ) : đóng vai trò vô cùng quan trọng trong sự bộc lộ của Operon nhưng thực ra, gen này không không nằm trong cấu trúc Operon Lac .
Câu 5 : Khi nói về cấu trúc của một Operon, điều chứng minh và khẳng định nào sau đây là đúng ?
A. Operon là một nhóm gen cấu trúc tương quan về mặt công dụng với nhau cùng dùng chung một trình tự promoter có trách nhiệm điều hòa phiên mã hàng loạt nhóm gen cấu trúc nói trên cùng lúc .
B. Operon là một nhóm gen cấu trúc nằm liền nhau và mã hóa cho những phân tử protein thực thi những công dụng tương quan hoặc không tương quan đến nhau .
C. Operon là một nhóm gen cấu trúc dùng chung một promoter và được phiên mã cùng lúc tạo những phân tử mARN khác nhau .
D. Operon là một nhóm gen cấu trúc nằm xa nhau trên phân tử ADN, được phiên mã tại cùng một thời gian để tạo ra một phân tử mARN .

→ Đáp án đúng là A. 

Giải thích : Operon là tập hợp những gen cấu trúc có tương quan về mặt công dụng, thường phân bổ theo cụm gần nhau và có chung một chính sách điều hòa, cùng dùng chung 1 promoter .
Trên đây là hàng loạt những thông tin thiết yếu tương quan đến điều hòa hoạt động giải trí gen. Đây là một phần rất quan trọng trong chương trình ôn thi và yên cầu những em phải nắm thật chắc, chúc những em ôn tập tốt. Ngoài ra, em hoàn toàn có thể truy vấn ngay Vuihoc. vn để xem thêm những bài giảng sinh 12 hoặc liên hệ TT tương hỗ để nhận thêm bài giảng và chuẩn bị sẵn sàng được kiến thức và kỹ năng tốt nhất cho kỳ thi trung học phổ thông vương quốc sắp tới nhé !

>> Xem thêm: 

Source: https://vvc.vn
Category : Điện Lạnh