Nội dung chính Sinh học 12 cánh diều Bài 3: Điều hoà biểu hiện gene
Hệ thống kiến thức trọng tâm Bài 3: Điều hoà biểu hiện gene sách Sinh học 12 cánh diều. Với các ý rõ ràng, nội dung mạch lạc, đi thẳng vào vấn đề, hi vọng người đọc sẽ nắm trọn kiến thức trong thời gian rất ngắn. Nội dung chính được tóm tắt ngắn gọn sẽ giúp thầy cô ôn tập, củng cố kiến thức cho học sinh. Bộ tài liệu có file tải về. Mời thầy cô kéo xuống tham khảo.
Xem: => Giáo án sinh học 12 cánh diều
BÀI 3. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
I. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE CỦA OPERON LAC Ở VI KHUẨN E.coli
1. Thí nghiệm
- Jacques Monod và François Jacob đã nghiên cứu sự biểu hiện của các gene liên quan đến chuyển hóa lactose ở vi khuẩn E.coli:
(1) Thí nghiệm 1: Nồng độ permease và β-galactosidase trong tế bào rất thấp.
(2) Thí nghiệm 2: Nồng độ tăng lên 1000 lần.
- Giả thuyết: tồn tại một tín hiệu từ môi trường gây nên biểu hiện đồng thời một cụm nhiều gene mã hóa các enzyme tham gia chuyển hóa lactose.
+ Các gene này được phiên mã thành một mRNA (mRNA polycistronic).
+ Dịch mã mRNA này tạo ra nhiều chuỗi polypeptide.
2. Cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac
a) Cấu trúc operon lac
- Operon là cụm các gene cấu trúc có chung trình tự điều hòa phiên mã và được phiên mã tạo thành một mRNA.
- Operon chỉ có ở hệ gene của sinh vật nhân sơ.
- Cấu trúc một operon lac gồm 3 thành phần:
+ Vùng Plac : nơi enzyme RNA polymerase liên kết để khởi động quá trình phiên mã các gene cấu trúc.
+ Vùng O: nơi protein ức chế liên kết để ngăn cản quá trình phiên mã.
+ Các gene cấu trúc: gene lacZ tạo ra enzyme β-galactosidase (phân giải lactose), lacY tạo ra enzyme permease (vận chuyển lactose vào tế bào) và enzyme lacA tạo ra enzyme transacetylase (khử các chất độc).
- Operon lac được kiểm soát bởi gene điều hòa I, mã hóa protein ức chế.
b) Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac
- Khi môi trường không có lactose: Protein ức chế liên kết với vùng O, enzyme RNA polymerase không liên kết được với vùng Plac nên các gene cấu trúc không được phiên mã.
- Khi môi trường có lactose: Một lượng nhỏ lactose chuyển thành allolactose liên kết với protein ức chế, làm cho protein bị thay đổi cấu trúc nên không liên kết với vùng O. Enzyme RNA polymerase liên kết với vùng Placđể tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.
II. Ý NGHĨA CỦA SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
- Cơ chế góp phần làm cho sản phẩm của các gene được tạo thành đúng thời điểm, có lượng phù hợp với tế bào và cơ thể.
→ Sinh vật có thể tối ưu các hoạt động sống và thích ứng với môi trường thay đổi thường xuyên của môi trường.
- Giúp tế bào tránh lãng phí năng lượng, không bị gây độc, tăng khả năng sống sót và cạnh tranh của sinh vật khi nguồn sống bị hạn chế.
- Quyết định tính đặc thù của mô, cơ quan và các giai đoạn phát triển của cơ thể (ở sinh vật đa bào).
II. ỨNG DỤNG CỦA ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE
1. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân sơ
- Kiểm soát mật độ tế bào vi khuẩn, phát triển thuốc điều trị các bệnh nhiễm khuẩn, xử lí vi khuẩn gây ô nhiễm môi trường,...
2. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân thực
- Ứng dụng trong sản xuất thuốc ức chế sản phẩm của gene.
- Ứng dụng trong công nghệ chuyển gene: Điều hòa biểu hiện gene được ứng dụng trong sản xuất protein tái tổ hợp.
- Ứng dụng trong nuôi cấy mô thực vật và tế bào gốc động vật.
- Chủ động đóng mở một số gene nhất định phù hợp với nhu cầu sản xuất.
=> Giáo án Sinh học 12 Cánh diều bài 3: Điều hoà biểu hiện gene