Bài 3. Điều hoà hoạt động gen

XIN NHIỆT LIỆT
CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI TIẾT HỌC
ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN
BÀI 3 – TIẾT 4
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Khái niệm điều hòa hoạt động của gen
Ý nghĩa
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac
2. Sự điều hòa hoạt động của opêron Lac
BÀI 3: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Khái niệm điều hòa hoạt động của gen
BÀI 3: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Như thế nào là gen hoạt động, gen không hoạt động?
Nhân đôi phiên mã dịch mã
ADN --------> mARN ------->Protein---->tính trạng

Gen hoạt động là gen thực hiện phiên mã và dịch mã
Gen không hoạt động là gen không phiên mã, dịch mã
Sơ đồ: Cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử:
Nhân đôi phiên mã dịch mã
ADN --------> mARN ------->Protein---->tính trạng
Gen hoạt động là gen thực hiện phiên mã và dịch mã
Gen không hoạt động là gen không phiên mã, dịch mã
+ Tế bào của cơ thể sinh vật chứa hơn 26.000 gen - đầy đủ các loại gen. Các gen có hoạt động đồng thời không?

+ Cho biết gen hoạt động thường xuyên và cung cấp sản phẩm liên tục?
+ Cho biết gen hoạt động tuỳ theo giai đoạn cần thiết của cơ thể?
+ Gen tổng hợp thường xuyên các prôtêin, enzim chuyển hoá trao đổi chất, các enzim tiêu hoá.
+ Gen 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 không hoạt động
- Ví dụ 1:Gen tổng hợp prôtêin sữa chỉ hoạt động ở cá thể cái, vào giai đoạn sắp sinh và nuôi con bằng sữa.
- Ví dụ 2:Ở E.coli các gen tổng hợp enzim chuyển hoá đường lactôzơ chỉ hoạt động khi môi trường có lactôzơ.
Điều hoà hoạt động gen là điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra.
I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
BÀI 3: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
Khái niệm điều hòa hoạt động của gen

Điều hòa hoạt động của gen là gì?
Điều hòa hoạt động của gen có ý nghĩa gì?
2.Ý nghĩa: Giúp tế bào chỉ tổng hợp các prôtêin và các enzym cần thiết ở từng thời điểm cho sự sống  Đảm bảo cho hệ thống sống sử dụng năng lượng 1 cách hiệu quả phù hợp với điều kiện môi trường
 Ứng dụng: Sản xuất vacxin để phòng bệnh
- Các mức điều hòa hoạt động của gen:
Ở SV nhân sơ điều hòa hoạt động gen diễn ra chủ yếu ở mức độ phiên mã


a. Khái niệm opêron
Opêron là một nhóm gen cấu trúc có liên quan về chức năng và có chung một cơ chế điều hoà.
Opêron là gì?
Opêron gồm những thành phần nào?
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac
b. Cấu trúc của opêron Lac
Vùng vận hành
Vùng khởi động
Z
Y
A
ADN
O
P
R
P
- Các gen cấu trúc Z,Y,A: tổng hợp enzim phân giải đường lactozơ ( prôtêin cùng chức năng)
- Vùng vận hành (O):là nơi liên kết với prôtêin ức chế để ngăn cản phiên mã.
- Vùng khởi động (P): là vị trí để ARN polimeraza gắn vào khởi đầu phiên mã.
Opêron gồm những thành phần nào?
Gen điều hòa (R) có nằm trong thành phần của ôperon không?
Lưu ý: Gen R (Relulater): không thuộc thành phần của Opêron nhưng có vai trò điều hoà hoạt động của các gen cấu trúc trong Opêron.
II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ
2. Sự điều hòa hoạt động của opêron Lac
Trong môi trường không có lactozơ

Hình 3.2a. Sơ đồ hoạt động của các gen trong opêron Lac khi môi trường không có lactozơ

b.Trong môi trường có lactozơ
Sơ đồ cơ chế hoạt động của Operon Lac ở E.coli
Không phiên mã
Vùng vận hành (O)
(Khi môi trường không có lactôzơ)
(Khi môi trường có lactôzơ)
Một số kiến thức nâng cao
- Gen R luôn phiên mã ngay cả khi môi trường có đường và không có đường Lactozo.
- Số lần phiên mã của nhóm gen cấu trúc Z, Y, A là bằng nhau.
- Số lần nhân đôi của nhóm gen cấu trúc Z, Y, A và cả gen điều hòa (R) có số lần nhân đôi là bằng nhau.
- Khi phiên mã, nhóm gen cấu trúc tạo ra 01 mARN duy nhất rồi từ đó dịch mã tạo ra 3 chuỗi polipeptide => Enzyme phân giải đường Lac.
-Khi một gen cấu trúc bị đột biến gen thì các gen cấu trúc khác không bị ảnh hưởng.
- Khi gen điều hòa (R) bị đột biến dẫn đến không tổng hợp được protein ức chế thì nhóm gen cấu trúc Z, Y, A luôn phiên mã.
- Đột biến ở vùng khởi động (vùng P) làm cho emzim ARN polimeraza không bám vào để khởi đầu phiên mã được => các gen cấu trúc không phiên mã.
Bổ sung kiến thức về cấp độ điều hoà hoạt động gen:
+ Điều hoà phiên mã: Điều hoà số lượng mARN được tổng hợp.
+ Điều hoà dịch mã: Điều hoà lượng prôtêin tạo ra.
+ Điều hoà sau dịch mã: biến đổi phân tử protein sau dịch mã.
*Cơ chế điều hoà hoạt động gen ở nhân thực phức tạp hơn do:
- Số nu, số gen lớnChỉ một phần nhỏ ADN mã hóa, đại bộ phận đóng vai trò điều hòa hoặc không hoạt động.
- AND + protein, cuộn xoắn NST Điều hòa hoạt động của gen qua nhiều mức:
+ NST tháo xoắn;
+ phiên mã;
+ biến đổi sau phiên mã;
+ dịch mã;
+biến đổi sau dịch mã.
Có yếu tố điều hòa khác
+ Yếu tố tăng cường  tăng phiên mã.
+ Yếu tố bất hoạt  ngừng phiên mã.
Câu 1. Thành phần của opêrôn Lac ở E.coli gồm
A. gen điều hòa (R), nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A).
B. gen điều hòa (R), vùng khởi động (P), nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A).
C. vùng khởi động (P), vùng vận hành (O), nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A).
D. gen điều hòa (R), vùng vận hành, nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A).
Câu 2. Trong cơ chế điều hòa hoạt động gen ở SV nhân sơ, gen điều hòa R có vai trò
A. mang thông tin quy định enzim ARN- pôlimeraza.
B. mang thông tin quy định prôtêin điều hòa.
C. là nơi tiếp xúc với enzim ARN- pôlimeraza.
D. Là nơi liên kết với prôtêin điều hòa.
Câu 3 .Trong mô hình cấu trúc của opêron Lac, vùng vận hành là nơi :
A. prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã.
B. ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.
C. mang thông tin quy định cấu trúc prôtêin ức chế.
D. chứa thông tin mã hoá các axit amin trong phân tử prôtêin cấu trúc.

Câu 4. Trong mô hình điều hòa của Mônô và Jacôp theo Ôperôn Lac, chất cảm ứng là
A. Đường galactôzơ.
B. Đường Lactôzơ.
C. Đường Glucôzơ.
D. Prôtêin ức chế.
Câu 5. Có bao nhiêu nhận định đúng khi nói về điều hòa hoạt động gen?
I. Điều hòa hoạt động gen xảy ra ở tất cả mọi loài sinh vật.
II. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở vi khuẩn E.coli. Khi không có đường lactôzơ thì prôtêin ức chế vẫn được tổng hợp.
III. Gen điều hòa không nằm trong cấu trúc của opêron Lac.
IV. Opêron gồm các gen cấu trúc không liên quan về chức năng.
A. 3 B. 2 C. 1 D. 4
VẬN DỤNG
“AI NHANH, AI ĐÚNG”
Thời gian là có hạn. Hãy làm việc nhanh lên nào!!!
2:00
1:59
1:58
1:57
1:56
1:55
1:54
1:53
1:52
1:51
1:50
1:49
1:48
1:47
1:46
1:45
1:44
1:43
1:42
1:41
1:40
1:39
1:38
1:37
1:36
1:35
1:34
1:33
1:32
1:31
1:30
1:29
1:28
1:27
1:26
1:25
1:24
1:23
1:22
1:21
1:20
1:19
1:18
1:17
1:16
1:15
1:14
1:13
1:12
1:11
1:10
1:09
1:08
1:07
1:06
1:05
1:04
1:03
1:02
1:01
1:00
0:59
0:58
0:57
0:56
0:55
0:54
0:53
0:52
0:51
0:50
0:49
0:48
0:47
0:46
0:45
0:44
0:43
0:42
0:41
0:40
0:39
0:38
0:37
0:36
0:35
0:34
0:33
0:32
0:31
0:30
0:29
0:28
0:27
0:26
0:25
0:24
0:23
0:22
0:21
0:20
0:19
0:18
0:17
0:16
0:15
0:14
0:13
0:12
0:11
0:10
0:09
0:08
0:07
0:06
0:05
0:04
0:03
0:02
0:01
End
2:00
Câu 1:
Điều hòa hoạt động của gen là …..
Điều hòa lượng sản phẩm của gen
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
STOP
Câu 2:
Sản phẩm của gen là gì?
ARN hoặc protein
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
STOP
Câu 3:
Ở SV nhân sơ, điều hòa hoạt động của gen xảy ra chủ yếu ở cấp độ nào?
Phiên mã
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
STOP
Câu 4:
Ở SV nhân thực, điều hòa hoạt động của gen xảy ra ở nhiều mức độ khác nhau đó là..……..
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
STOP
Tháo xoắn, phiên mã, sau phiên mã, dịch mã, sau dịch mã.
Câu 5:
Điều hòa hoạt động của gen có ý nghĩa gì?
Đảm bảo hoạt động sống của tế bào phù hợp điểu kiện môi trường và sự phát triển bình thường của cơ thể.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
STOP
START
START
Thời gian là có hạn. Hãy làm việc nhanh lên nào!!!
2:00
1:59
1:58
1:57
1:56
1:55
1:54
1:53
1:52
1:51
1:50
1:49
1:48
1:47
1:46
1:45
1:44
1:43
1:42
1:41
1:40
1:39
1:38
1:37
1:36
1:35
1:34
1:33
1:32
1:31
1:30
1:29
1:28
1:27
1:26
1:25
1:24
1:23
1:22
1:21
1:20
1:19
1:18
1:17
1:16
1:15
1:14
1:13
1:12
1:11
1:10
1:09
1:08
1:07
1:06
1:05
1:04
1:03
1:02
1:01
1:00
0:59
0:58
0:57
0:56
0:55
0:54
0:53
0:52
0:51
0:50
0:49
0:48
0:47
0:46
0:45
0:44
0:43
0:42
0:41
0:40
0:39
0:38
0:37
0:36
0:35
0:34
0:33
0:32
0:31
0:30
0:29
0:28
0:27
0:26
0:25
0:24
0:23
0:22
0:21
0:20
0:19
0:18
0:17
0:16
0:15
0:14
0:13
0:12
0:11
0:10
0:09
0:08
0:07
0:06
0:05
0:04
0:03
0:02
0:01
End
2:00
Sơ đồ cơ chế hoạt động của Operon Lac ở E.coli
Không phiên mã
Vùng vận hành (O)
(Khi môi trường không có lactôzơ)
(Khi môi trường có lactôzơ)
III. Điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân thực
Điểm khác nhau cơ bản của gen trên NST ở TB nhân sơ và TB nhân thực?
ADN
Gen trên NST ở tế bào nhân thực
ADN
Tế bào nhân sơ (vi khuẩn)
1.Điểm khác nhau trong cơ chế điều hòa hoạt động của gen ở SV nhân thực và nhân sơ?

2.Đặc điểm điều hòa HĐ gen ở sinh vật nhân thực?
III. Điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân thực
NST
ADN
mARN sơ khai
mARN ở trong nhân TB
NST THÁO XOẮN
PHIÊN MÃ
BIẾN ĐỔI
SAU PHIÊN MÃ
mARN trưởng thành
Polypeptit
DỊCH MÃ
Phân huỷ mARN
BIẾN ĐỔI
SAU DỊCH MÃ
PHÂN HUỶ
PROTEIN
Prôtêin hoạt động
Thỏ Hymalaya
Điều hoà biến đổi sau dịch mã
Khăn lạnh
Điều gì xảy ra nếu trong cơ thể sinh vật không có cơ chế điều hoà hoạt động gen?
-Sự điều hoà hoạt động của gen đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào hài hoà.
- Tuỳ từng tế bào, từng giai đoạn sinh trưởng phát triển mà nhu cầu tổng
hợp prôtêin khác nhau tránh lãng phí.
- Các prôtêin được tổng hợp thường xuyên chịu cơ chế kiểm soát để lúc không cần thiết các prôtêin đó lập tức bị enzim phân giải.
BẢO VỆ
RỪNG XANH
Trả lời đúng các câu hỏi
để giúp các chú khỉ
ngăn chặn hành vi
phá rừng của nhóm lâm tặc
1
2
3
4
5
Câu 1. Trong cơ chế điều hoà hoạt động của opêron Lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactôzơ và khi môi trường không có lactôzơ?
A. Các gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã tạo ra các phân tử mARN tương ứng.
B. Gen điều hoà R tổng hợp prôtêin ức chế.
C. ARN pôlimeraza liên kết với vùng khởi động của opêron Lac và tiến hành phiên mã.
D. Một số phân tử lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế.  
B. Gen điều hoà R tổng hợp prôtêin ức chế.
Câu 2. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của Operon Lac thì enzyme ARN polimeraza thường xuyên phiên mã ở loại gen nào sau đây
A.Gen điều hòa                  B. Gen A              
 C. Gen Y              D. Gen Z

A.Gen điều hòa  
Câu 3. Tín hiệu điều hòa hoạt động gen của opêron Lac ở vi khuẩn E.coli là:         
A. Prôtêin ức chế.         B. Đường lactozơ       
C. Enzim ADN-polimeraza.   D. Đường mantôzơ.
B. Đường lactozơ.  
Câu 4. Trong cơ chế điều hòa sinh tổng hợp prôtêin ở vi khuẩn E.coli, khi môi trường có lactôzơ (có chất cảm ứng) thì diễn ra các sự kiện nào?
1. Gen điều hòa chỉ huy tổng hợp một loại prôtêin ức chế 
2. Chất cảm ứng kết hợp với prôtêin ức chế, làm vô hiệu hóa chất ức chế.
3. Quá trình phiên mã của các gen cấu trúc bị ức chế, không tổng hợp được mARN.
4. Vùng vận hành được khởi động, các gen cấu trúc hoạt động tổng hợp mARN, từ đó tổng hợp các chuỗi pôlipeptit.
Phương án đúng là:
A. 1, 2.                    B.1, 3.                     C.1, 4.               D.1, 2, 4.
D.1, 2, 4.
Câu 5. Điều gì xảy ra nếu gen điều hòa của Operon của vi khuẩn bị đột biến tạo ra sản phẩm có cấu hình không gian bất thường
A. Operon Lac chỉ hoạt động quá mức bình thường khi môi trường có lactozo
B. Operon Lac không hoạt động ngay cả khi môi trường có Lactozo
C. Operon sẽ hoạt động ngay cả khi môi trường không có lactozo
D. Operon Lac sẽ không hoạt động bất kể môi trường có loại đường nào.
C. Operon sẽ hoạt động ngay cả khi môi trường không có lactozo
CẢM ƠN CÁC THẦY CÔ VÀ CÁC EM!