Câu hỏi: Mô hình Operan lac là mô hình điều hòa ở cấp độ nào?
Câu trả lời:
Mô hình Operon lac là mô hình điều hòa ở cấp độ phiên mã
Hãy cùng trường THCS Ngô Thì Nhậm tìm hiểu chi tiết về Operon lac để làm rõ câu hỏi trên nhé!
2. Operon lac là gì?
Operon lac là một operon ở Escherichia coli và nhiều vi khuẩn đường ruột khác, tham gia vào quá trình dị hóa đường sữa (một loại carbohydrate có nhiều trong sữa hoặc các sản phẩm từ sữa như phô mai). , Sữa chua…)[1][2][3]. Cơ chế điều hòa hoạt động của operon lac đã được hai nhà khoa học người Pháp François Jacob và Jacques Monod (sau này được giải Nobel Sinh lý học và Y học năm 1965) phát hiện và làm sáng tỏ cũng là một ví dụ điển hình. đại diện cho sự điều hòa biểu hiện gen ở sinh vật nhân sơ. Xét về mức độ biểu hiện gen, điều hòa thì operon lac là chất điều hòa phiên mã, còn về hoạt động thì operon lac là operon cảm ứng (nghĩa là chỉ hoạt động khi có cảm ứng từ yếu). yếu tố môi trường, trong trường hợp này là allolactose – một dẫn xuất của lactose).
2. Cấu tạo và chức năng của cánh kiến. operon
Giống như các operon khác, operon lac là một cụm gen có chức năng chung là mã hóa các protein tham gia vào con đường chuyển hóa lactoza có chung một cơ chế điều hòa phiên mã. Các gen cấu trúc của operon này là lacZ, lacY và lacA.
Các gen cấu trúc thuộc operon lac:
|
GEN |
SẢN PHẨM |
HÀM SỐ |
GHI CHÚ |
| lacZ | β-galactosidaza | Enzym tham gia phân giải đường lactoza (đường đôi) thành glucoza và galactoza (đường đơn) | Khi có mặt 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (viết tắt là X-gal), một dẫn xuất của lactoza, enzym này sẽ phân giải thành chất X (gây ra màu sắc). màu xanh lá cây) và đường sữa. |
| renY | permease β-galactoside | Prôtêin kênh tham gia vận chuyển lactôzơ từ môi trường vào tế bào | |
| lacCA | β-galactoside acetyltransferase | Enzyme tham gia vận chuyển nhóm acetyl từ acetyl coenzym A (Acetyl CoA) sang phân tử beta-galactoside | Vai trò của gen này không quan trọng trong quá trình dị hóa đường lactose. |
Bởi vì các gen lacZ, lacY và lacA có chung trình tự khởi động phiên mã, điều hòa và kết thúc phiên mã, nên mRNA của operon lac chứa cả ba khung đọc mở của ba gen. Một số tài liệu cũ gọi là mARN đa cistron (tức là một phân tử mARN đơn mang thông tin dịch mã cho nhiều gen khác nhau) trong khi mARN của sinh vật nhân thực là một cistron (tức là một phân tử mARN chỉ mang thông tin dịch mã). mã cho một gen duy nhất) mặc dù ngày nay thuật ngữ này hiếm khi được sử dụng do những tranh cãi xung quanh nó. Tuy nhiên, chúng có các trình tự điều hòa phiên mã riêng biệt (vùng 5’UTR) và độc lập với nhau. Do đó, lượng protein của mỗi gen là khác nhau tùy theo nhu cầu của môi trường.
– Cấu trúc của operon lac: P (promoter): vùng khởi động, O (operator): vùng vận hành và Z, Y, A: gen cấu trúc.
– Nằm trước các gen cấu trúc là các vùng điều hòa từ 3′ đến 5′, đó là vùng khởi động (promoter) và vùng vận hành (operator region). Trình khởi động chứa một số trình tự được bảo tồn – bao gồm hộp Pribnow-Schaller (TATAAT) ở vị trí -10 hoặc TTGACA tương đồng ở vị trí -35. Các vùng này hoạt động như các điểm nhận biết để RNA polymerase II liên kết với DNA và bắt đầu phiên mã của operon lac. Trong vùng promoter này còn có vị trí cho protein CAP (protein tham gia điều hòa hoạt động của gen dương tính) hay nói chính xác là phức hợp CAP-cAMP (AMP vòng) gắn vào và làm tăng ái lực của RNA. polymerase với promoter.
Operator là trình tự tham gia điều hòa biểu hiện gen. Trong trường hợp không có lactoza, protein ức chế liên kết với vùng đầu 3′ của trình điều khiển và một phần của vùng 5′ của trình tự khởi động, ngăn không cho ARN polymerase trượt ngang qua các gen cấu trúc lacZ, lacY và lacA. Do đó, operon bị khóa.
Ngoài ra, có một gen không nằm trong vùng lac operon nhưng lại có vai trò rất quan trọng trong việc điều hòa hoạt động của lac operon, đó là gen mã hóa protein ức chế lacI. lacI mã hóa protein ức chế (là một dị vòng), trong trường hợp không có đường sữa, protein lacI liên kết với người vận hành và do đó ức chế hoạt động của operon lac.
Chức năng chính của operon là giúp vi khuẩn phân hủy và sử dụng đường sữa trong các tình huống mà đường sữa là nguồn carbon duy nhất. Nếu môi trường chứa cả lactose và một loại đường dễ tiêu hóa hơn như glucose, operon lac sẽ bị tắt theo cơ chế điều hòa tích cực.
3. Điều hòa hoạt động Lac (ở E.coli)
– Vi khuẩn E.coli nhạy cảm với đường Lactose nên khi sống trong môi trường có Lactose, E.coli sẽ tiết ra enzyme lactase để phân giải Lactose.
a) Khi môi trường không có lactôzơ
– Bình thường gen điều hòa (R) tổng hợp prôtêin ức chế gắn vào gen vận hành (O) nên gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động. Z, Y, A sẽ không thực hiện phiên mã và dịch mã. Do đó, sản phẩm của cụm gen, lactase, không được hình thành.
b) Khi môi trường chứa lactoza
Lactose hoạt động như một chất cảm ứng. Chất cảm ứng liên kết với prôtêin ức chế, làm cho prôtêin ức chế thay đổi cấu hình không gian và trở nên bất hoạt (không hoạt động). Prôtêin ức chế không thể liên kết với gen chỉ huy O, gen hoạt động bình thường sẽ điều khiển Z, Y, A thực hiện quá trình phiên mã và dịch mã nên sản phẩm của cụm gen là lactaza.
– Lactaza được tiết ra làm nhiệm vụ phân giải đường lactôzơ trong môi trường.
Đăng bởi: THCS Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Sinh học lớp 12 , Sinh học 12
Bạn thấy bài viết Mô hình Operon lac là mô hình điều hòa ở cấp độ nào?
có khắc phục đươc vấn đề bạn tìm hiểu ko?, nếu ko hãy comment góp ý thêm về Mô hình Operon lac là mô hình điều hòa ở cấp độ nào?
bên dưới để duhoc-o-canada.com có thể thay đổi & cải thiện nội dung tốt hơn cho các bạn nhé! Cám ơn bạn đã ghé thăm Website: duhoc-o-canada.com của duhoc-o-canada.com
Chuyên mục: Giáo dục
Nhớ để nguồn bài viết này: Mô hình Operon lac là mô hình điều hòa ở cấp độ nào?
của website duhoc-o-canada.com