Video giảng Sinh học 12 cánh diều Bài 3: Điều hoà biểu hiện gene

Tóm lược nội dung

BÀI 3. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

Chào mừng các em cùng đồng hành với cô trong bài học ngày hôm nay!

Thông qua video này, các em sẽ nắm được các kiến thức và kĩ năng như sau:

• Trình bày được thí nghiệm trên operon lactose (lac) của vi khuẩn E.coli.
• Phân tích được ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene trong tế bào và trong quá trình phát triển cá thể.
• Nêu được ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene.

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

Trước khi bắt đầu bài học, các em hãy cùng cô trả lời câu hỏi sau nhé: Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu có vai trò quan trọng trong điều trị các bệnh di truyền ở người. Tế bào gốc được sử dụng để thay thế cho các tế bào, mô bị tổn thương trong cơ thể bệnh nhân. Bằng cách nào mà tế bào gốc có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể?

Để có câu trả lời chính xác và đầy đủ nhất, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu Bài 3. Điều hòa biểu hiện gene.

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE CỦA OPERON LAC Ở VI KHUẨN E.coli

Nội dung 1. Thí nghiệm

Em hãy nêu các thí nghiệm điều hòa biểu hiện Gene của Operon lac ở vi khuẩn?

Video trình bày nội dung:

- 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.

Nội dung 2. Cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac

Em hãy trình bày cấu trúc và cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac?

Video trình bày nội dung:

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 P_lac : 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 P_lac 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 P_lac để tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.

II. Ý NGHĨA CỦA SỰ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

Nội dung 1.

Dựa vào cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac, em hãy cho biết ý nghĩa của điều hoà biểu hiện gene?

Video trình bày nội dung:

- 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

Nội dung 1. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân sơ

Em hãy cho biết ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân sơ?

Video trình bày nội dung:

- 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,...

Nội dung 2. Ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân thực

Em hãy cho biết ứng dụng điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân thực?

Video trình bày nội dung:

- 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.

...........

Nội dung video Bài 1. Gene và cơ chế truyền thông tin di truyền còn nhiều phần rất hấp dẫn và thú vị. Hãy cùng đăng kí để tham gia học bài và củng cố kiến thức thông qua hoạt động luyện tập và vận dụng trong video.