BÀI 3: ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

A - MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Nêu được khái niệm đột biến gene.

- Phân biệt được các dạng đột biến gene.

- Phân tích được nguyên nhân, cơ chế phát sinh đột biến gene.

- Trình bày được vai trò của đột biến gene trong tiến hóa, chọn giống và nghiên cứu di truyền.

B - NHỮNG KIẾN THỨC CẦN GHI NHỚ

I. THÍ NGHIỆM PHÁT HIỆN RA OPERON LAC Ở VI KHUẨN E.COLI

1. Thí nghiệm

Kết luận:

Lưu ý: Gene lacI (không thuộc operon lac) quy định protein ức chế điều hòa operon lac.

2. Cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac

a) Cấu trúc operon lac

b) Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac

* Khi môi trường không có lactose: Protein ức chế liên kết với các vùng O, enzyme RNA polymerase không liên kết được với vùng P_lac nên các gene 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 P_lac để tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.

=> Kết luận: Operon lac gồm vùng điều hoà promoter, operator và ba gene cấu trúc quy định các enzyme vận chuyển, phân giải lactose. Khi môi trường không có lactose, protein ức chế do gene điều hoà tạo ra liên kết vào vùng operator nên phiên mã không thể xảy ra. Khi môi trường có lactose, đồng phân của lactose liên kết với protein ức chế khiến protein không liên kết được với operator. Khi đó enzyme RNA polymerase liên kết được với promoter và quá trình phiên mã xảy ra.

II. Ý NGHĨA VÀ ỨNG DỤNG THỰC TIỄN CỦA ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

1. Ý nghĩa

- Tiết kiệm năng lượng: tổng hợp và chuyển hóa các chất.

- Đảm bảo cho tế bào thích nghi được với sự thay đổi của môi trường.

- Có vai trò quan trọng trong quá trình phát triển của các sinh vật đa bào nhân thực, nhờ tín hiệu điều hòa khác nhau mà các tế bào khác nhau đóng, mở các nhóm gene khác nhau, tạo nên các tế bào chuyên hóa.

2. Ứng dụng thực tiễn

- Trong ngành y dược: có thể sản xuất ra các thuốc ức chế sản phẩm của gene gây bệnh. Tế bào gốc ở người và động vật cũng được nuôi cấy và xử lí để biệt hóa thành các loại tế bào khác nhau, dùng cho mục đích chữa bệnh hoặc để thử thuốc tác động đến các loại tế bào khác nhau.

- Trong trồng trọt: Các nhà khoa học có thể chủ động đóng, mở một số gene nhất định ở cây trồng phù hợp với nhu cầu sản xuất.

- Trong chăn nuôi: Người ta có thể sử dụng các hormone sinh dục để điều khiển tỉ lệ giới tính ở động vật.