Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
16.2 Phần 1: Quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ được điều hòa bằng…
16.2 Phần 1: Quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ được điều hòa bằng Operon
Điều hòa âm tính và dương tính: Operon cảm ứng và Operon ức chế
Operon cảm ứng điều hòa âm tính
Gen điều hòa quy định tạo chất ức chế. Operator lại gối lên promoter nên khi protein điều hòa bám vào operator sẽ ngăn cản ARN polimerase gắn với promoter -> ức chế phiên mã
Operon cảm ứng vì bình thường protein điều hòa bám vào sẽ ức chế operon, chỉ khi có tín hiệu mới bắt đầu phiên mã
Protein điều hòa thường có 2 vị trí gắn là vị trí liên kết với operator và với chất cảm ứng
Để mở gen, chất cảm ứng sẽ gắn vào protein điều hòa làm thay đổi cấu trúc của protein điều hòa, ngăn không cho gắn vào operator
Khi không có chất cảm ứng, protein điều hòa bám vào operator, gen cấu trúc không được phiên mã vì không có tiền chất cần chuyển hóa nên không cần phiên mã tạo enzyme
Khi có tiền chất, tiền chất đóng vai trò như chất cảm ứng để mở gen, phiên mã tạo các enzyme trên con đường chuyển hóa tiền chất
Operon cảm ứng thường điều hòa protein phân giải vì chỉ khi có chất cần phân giải thì mới bật gen để phiên mã
Operon ức chế điều hòa âm tính
Protein điều hòa là chất ức chế nhưng không tự bám vào operon
Operon ức chế nên bình thường vẫn phiên mã, khi có tín hiệu sẽ bị ức chế
Khi chất đồng ức chế có mặt sẽ gắn vào chất ức chế và làm cho chất ức chế có thể gắn vào operon
Điều này giúp sản phẩm của gen cấu trúc chỉ được tạo ra khi cần thiết
Operon ức chế thường quy định các protein tham gia vào quá trình sinh tổng hợp trong tế bào như các axit amin. Sản phẩm của các protein từ operon luôn cần thiết cho tế bào nên operon này thường được bật và chỉ tắt khi có một số lượng sản phẩm nhất định
Điều hòa dương tính
Protein điều hòa là chất hoạt hóa. Khi bám vào operon sẽ kích thích phiên mã
Trong operon Lac, CAP gắn vào promoter làm cho ARN polimerase có thể bám vào operon hiệu quả hơn và phiên mã
Điều hòa dương tính: protein điều hòa là chất hoạt hóa
Điều hòa âm tính: protein điều hòa là chất ức chế
Operon cảm ứng: operon bình thường sẽ không phiên mã, khi được tác động mới bắt đầu phiên mã
Operon ức chế: operon bình thường sẽ phiên mã, khi bị tác động mới không phiên mã
Cấu trúc của một operon
Định nghĩa Operon
Một nhóm các gen cấu trúc của vi khuẩn được phiên mã cùng nhau (thường tạo thành một sợi mARN), có cùng với trình tự khởi động và trình tự điều hòa quá trình phiên mã của chúng, được gọi là operon.
Cấu trúc Operon
Trình tự gen cấu trúc cho nhiều sản phẩm nằm liên tiếp nhau. Các trình tự gen này sẽ được phiên mã thành 1 đoạn mARN rồi được dịch mã thành các protein khác nhau tham gia vào những bước khác nhau trong con đường chuyển hóa.
Trình tự Operator điều hòa: Có thể được protein điều hòa bám vào để điều hòa quá trình phiên mã
Đoạn Operator đôi lúc có thể gối lên phần 3' của promoter và 5' của gen cấu trúc đầu tiên.
Trình tự promoter cho ARN pol bám vào và tiến hành phiên mã
Thứ tự xuôi dòng gen: Promoter, Operator, các trình tự cấu trúc
Gen điều hòa của Operon
(độc lập so với Operon)
Là một đoạn trình tự sử dụng promoter riêng so với operon và mã hóa cho một protein điều hòa Protein này có thể bám vào Operator của Operon để điều hòa phiên mã
Operon Lac
Điều hòa Operon Lac
Dạng Operon cảm ứng điều hòa âm tính
Khi không có lactose trong môi trường, ít
phân tử của mỗi loại protein được tạo ra.
Do gen điều hòa tổng hợp ra protein ức chế
bám lên vùng operator của operon.
Khi chất ức chế gắn vào operator thì ARN polimerase không thể bám vào promoter và không thể chạy tiếp trên gen, gây ức chế phiên mã
Nếu thêm lactose vào môi trường và glucose vắng mặt, tốc độ tổng hợp đồng thời cả ba loại prôtêin tăng mạnh.
Một số lactose được chuyển thành allolactose
(trở thành chất cảm ứng) và bám vào protein ức chế
làm thay đổi cấu hình protein ức chế, dẫn đến protein ức chế
không thể bám vào operator.
Lưu ý: Operon không bao giờ bị tắt hoàn toàn quá trình phiên mã. Ngay cả khi chất ức chế liên kết với operator thì phiên mã vẫn xảy ra ở mức độ thấp
Một số hợp chất liên quan đến allolactose cũng có thể liên kết với chất ức chế và cảm ứng phiên mã. Một trong những chất cảm ứng như vậy là isopropylthiogalactoside (IPTG).
Mặc dù IPTG làm bất hoạt chất ức chế và cho phép phiên mã lacZ, lacY và lacA, chất cảm ứng này không được chuyển hóa bởi β-galactosidase
Dùng để nghiên cứu sự cảm ứng độc lập với quá trình chuyển hóa
Chuyển hóa Lactose
Là carbohydrate chủ yếu trong sữa
Không thể tự do khuếch tán
qua màng vi khuẩn
Cần protein vận chuyển là permase (gen cấu trúc Y)
Vi khuẩn cần phân giải lactose
thành galactose và glucose để có thể sử dụng
Cần enzyme β-galactosidase
(enzyme này còn chuyển lactose
thành allolactose)
(Gen cấu trúc Z)
Còn một enzyme nữa được tạo
ra từ enzyme cấu trúc A chưa rõ chức năng
Thứ tự gen cấu trúc xuôi dòng gen: Z, Y, A