Câu 1: Khác biệt phiên mã sinh vật nhân sơ nhân thực Ý nghĩa khác biệt? Khác nhau: Nhân sơ - Chỉ có loại ARN polimeraza chịu trách nhiệm tổng hợp tất loại ARN Nhân thực - Có tới loại enzim tham gia: ARN polimeraza I: tổng hợp rARN, trừ rARN 5S (mARN, tARN, rARN) - mARN chứa thông tin nhiều gen nối tiếp (polycistronic mARN) - Quá trình phiên mã đơn giản - Sau tổng hợp mARN trực tiếp tham gia vào dịch mã ARN polimeraza II: tổng hợp mARN ARN polimeraza III: tổng hợp tARN rARN 5S - mARN chứa thông tin gen (monocistronic ARN) - Quá trình xảy phức tạp - Sau tổng hợp, mARN chưa dùng để dịch mã mà phải trải qua trình chế biến thành mARN trưởng thành: + Gắn chóp: Khi mạch mARN tạo có độ dài 20-30 nucleotit đầu 5’P enzim nối thêm vào chất – methyl guanozin + Thêm đuôi poli A: Một đoạn ngắn mARN bị cắt adenin gắn vào tạo thành đuôi poli A đầu 3’ + Cắt rời intron nối exon lại với (Mặc dù đa phần mARN nhân thực cần gắn chóp, đuôi cắt bỏ intron tất chúng chế biến vậy.) C Ý nghĩa: - Cấu trúc phân đoạn gen giúp cho sinh vật nhân thực tiết kiệm vật chất di truyền: từ gen cấu trúc qua trình cắt bỏ intron nối exon lại với tạo phân tử mARN trưởng thành khác từ dịch mã cho sản phẩm protein khác - Quá trình chế biến tiền mARN nhân: + Gắn chóp 7Mgppp vào đầu 5’ có ý nghĩa quan trọng cho việc phát đính kèm mARN thông tin với ribosome Nó quan trọng với trình ghép vận chuyển + ARN thông tin vận chuyển nhiều đường khác nhau, cho phép gen đơn mã hóa cho nhiều protein, trình gọi vận chuyển liên tiếp Quá trình vận chuyển thường thực ARN protein phức, gọi spliceosome, phân tử ARN có khả làm chất xúc tác cho trình vận chuyển chúng + Poly(A) ARN thông tin ổn định để bảo vệ khỏi trình exonucleases Polyadenylation quan trọng với trình kết thúc phiên mã, đưa ARN thông tin hạt nhân dịch mã Đuôi PolyA gắn với chứa chuỗi đặc biệt, ký hiệu AAUAAA Tầm quan trọng ký hiệu AAUAAA chứng minh thay đổi mã hóa chuỗi AND (AATAAA), dẫn đến thiếu hụt hồng cầu + Sự sử dụng đuôi PolyA khác kết nối exon khác từ tiền mARN tạo thành loại mARN điều khiển tổng hợp hai loại protein khác thể Phát chứng tỏ có phân hóa mã hình thành loại mARN từ gen dẫn đến tổng hợp loại protein khác tổ chức khác - Polyadenylation làm tăng trình phân đôi trình chép, cuối dài tế bào dẫn đến việc dịch mã nhiều hơn, tạo nhiều protein - Các đoạn intron dài exon nên có tác dụng bảo vệ gen chống lại tác nhân gây đột biến tiết kiệm vật chất di truyền Câu :Dựa sở để phân loại gen thành gen cấu trúc gen điều hòa? Phân loại dựa vào chức protein: + Gen cấu trúc gen mang thông tin mã hóa sản phẩm tạo nên thành phần cấu trúc hay chức tế bào ( Những gen quy định sản phẩm prôtêin làm nhiệm vụ cấu tạo nên phận tế bào thể ) , mã hoá cho chuỗi polypeptit tham gia thành phần cấu trúc hay chức tế bào (cấu trúc, bảo vệ, hoocmôn, xúc tác…) + Gen điều hòa gen mang thông tin mã hóa sản phẩm kiểm soát hoạt động gen khác Gen có sản phẩm sử dụng chất làm đóng mở gen khác ( prôtêin hoạt hóa ức chế, ARN làm nhiệm vụ điều hòa hoạt động gen, ) - Trong hệ gen sinh vật đa bào có cấu tạo thể phức tạp người loài động vật có vú, số lượng gen điều hòa lớn Ví dụ: Mô hình cấu trúc Operon Lac Cấu tạo gồm thành phần: - Một nhóm gen cấu trúc liên quan chức Trong Operon Lac nhóm gen cấu trúc gồm gen Z, Y, A mã hóa cho protein Z, Y, A enzyme phân giải lactose - Vùng khởi động (Promoter) Vùng vận hành (Operator) Sự hoạt động Operon phụ thuộc vào điều khiển gen điều hòa (Regulator – R) nằm trước Operon Gen điều hòa quy định tổng hợp protein ức chế, có tác dụng kìm hãm không cho Operon hoạt động Câu 3: Vì nói operon lac điều hòa chế kép: điều hòa âm tính protein ức chế (protein điều hòa) điều hòa dương tính protein hoạt hóa? Ý tưởng biểu gen điều hoà có nguồn gốc từ nghiên cứu tiến hành từ năm 50 kỷ 20 nhà khoa học Pháp François Jacob Jacques Monod Họ nghiên cứu chuyển hoá đường lactose vi khuẩn E.coli Điều hòa âm tính: Cơ chế điều hòa âm tính operon lac: Khi môi trường nuôi cấy E coli vắng mặt lactose (chất cảm ứng) operon lactose không hoạt động, nghĩa enzyme tham gia hấp thụ phân giải lactose không sinh Nguyên nhân protein ức chế operon (lac repressor) vốn tự có hoạt tính, bám chặt vào yếu tố huy (lac operator) gây kìm hãm phiên mã gene cấu trúc Z, Y A Do sản phẩm enzyme lac operon không tạo ra, nghĩa biểu âm tính RNA polymerase gắn với promoter Ngược lại, bổ sung lactose vào môi trường thời gian sau vi khuẩn bắt đầu hấp thụ phân giải nó, nghĩa enzyme liên quan sinh Sự kiện lý giải sau: Chất cảm ứng (inducer), allolactose - dạng biến đổi lactose - tương tác với chất ức chế (repressor) làm biến đổi cấu hình không gian chất Vì chất ức chế lực bám vào lac operator Lúc gene cấu trúc phiên mã enzyme tương ứng tổng hợp, nhờ vi khuẩn hấp thụ phân giải đường lactose Các gene cấu trúc lac operon phiên mã tạo phân tử mRNA polycistron enzyme tương ứng tổng hợp Phương thức điều hoà gọi điều hoà cảm ứng âm tính, chất ức chế lac operon bám vào lac operator kìm hãm phiên mã, nghĩa gây hiệu âm tính lên biểu gene Nhờ chế điều hoà kiểu liên hệ ngược mà vi khuẩn thích ứng để tồn phát triển cách hợp lý Lactose tác nhân gây cảm ứng (hoạt hoá) lac operon Ngoài ra, ITPG (isopropyl thiogalactoside) dùng chất cảm ứng tác nhân sinh lý Môi trường có lactose Điều hòa dương tính: Chất cảm ứng (allolactose) Điều hoà dương tính biểu gen minh hoạ yếu tố hoạt hoá phiên mã protein hoạt hoá phiên mã catabolite (CAP) Bởi glucose nguồn thức ăn ưu tiên nên operon lac không bị hoạt hoá tế bào E.coli nuôi cấy môi trường có chứa glucose lactose glucose bị sử dụng hết Các thí nghiệm glucose ức chế hoạt động operon lac hoạt hoá lactose nguồn lượng Sự ức chế glucose xảy thông qua chế dương tính Khi glucose bị tiêu thụ, nồng độ tế bào tụt giảm Nồng độ glucose thấp kích thích sản xuất phân tử nhỏ có tên gọi AMP vòng (cAMP), mà sau phân tử nhỏ gắn với CAP CAP xảy biến đổi cấu trúc khiến cho gắn vào ADN hoạt hoá phiên mã Bởi thế, điều hoà operon lac đạt thông qua phối hợp điều hoà âm tính yếu tố ức chế lac điều hoà dương tính CAP Chức β-galactosidase chuyển hóa lactose để tạo glucose cách cắt lactose (một sản phẩm cắt khác galactose chuyển thành glucose nhờ enzyme operon galactose Trong môi trường có glucose, enzyme β-galactosidase không tạo thành glucose môi trường sử sụng hết Sự có mặt glucose làm mRNA không tổng hợp, tổng hợp β-galactosidase, thêm vào nhân tố cảm ứng làm bất hoạt chất kìm hãm Glucose có ảnh hưởng ức chế gián tiếp lên biểu operon lac Những phân tử nhỏ adenosine monophosphate vòng (cAMP) phân bố rộng rãi mô động vật thể eukaryote đa bào, có vai trò quan trọng làm chất trung gian hoạt động hormone Chất có tế bào E coli nhiều tế bào vi khuẩn khác với chức khác cAMP tổng hợp enzyme adenyl cyclase, nồng độ cAMP điều hòa gián tiếp qua trao đổi chất glucose Khi vi khuẩn sinh trưởng môi trường chứa glucose, hàm lượng cAMP thấp Trong môi trường chứa glycerol nguồn carbon vào đường hóa sinh sử dụng để trao đổi chất glucose (con đường glycolytic) vi khuẩn bị đói nguồn lượng, nồng độ cAM cao Hàm lượng glucose giúp điều hòa nồng độ cAMP tế bào cAMP lại điều hòa hoạt tính operon lac E coli chứa protein nhận cAMP hay CRP (cyclic AMP receptor protein) gọi protein hoạt hóa dị hóa CAP (catabolite activator protein), mã hóa gene CRP Đột biến gene CRP gene adenyl cyclase làm ngăn cản tổng hợp mRNA lac Điều cho thấy chức CRP cAMP cần thiết cho tổng hợp mRNA lac CRP cAMP gắn vào vị trí khác tạo phức hợp cAMP-CRP biểu Phức hợp yếu tố điều hòa hoạt hóa hệ thống lac [...]... cách hợp lý Lactose là tác nhân gây cảm ứng (hoạt hoá) lac operon Ngoài ra, ITPG (isopropyl thiogalactoside) cũng được dùng như một chất cảm ứng nhưng không phải là tác nhân sinh lý Môi trường có lactose Điều hòa dương tính: Chất cảm ứng (allolactose) Điều hoà dương tính trong biểu hiện gen được minh hoạ bởi yếu tố hoạt hoá phiên mã là protein hoạt hoá phiên mã catabolite (CAP) Bởi vì glucose là nguồn...gene cấu trúc của lac operon được phiên mã tạo ra phân tử mRNA polycistron và các enzyme tương ứng được tổng hợp Phương thức điều hoà như thế được gọi là điều hoà cảm ứng âm tính, bởi vì chất ức chế lac operon một khi bám vào lac operator sẽ kìm hãm phiên mã, nghĩa là gây hiệu quả âm tính lên sự biểu hiện của các gene Nhờ cơ chế điều hoà kiểu liên hệ ngược này mà... glucose giúp điều hòa nồng độ cAMP trong tế bào và cAMP lại điều hòa hoạt tính của operon lac E coli chứa protein nhận cAMP hay CRP (cyclic AMP receptor protein) còn được gọi là protein hoạt hóa dị hóa CAP (catabolite activator protein), được mã hóa bởi gene CRP Đột biến ở gene CRP và gene adenyl cyclase làm ngăn cản sự tổng hợp của mRNA lac Điều này cho thấy chức năng của CRP và cAMP cần thiết cho tổng... điều hòa gián tiếp qua trao đổi chất glucose Khi vi khuẩn sinh trưởng ở môi trường chứa glucose, hàm lượng cAMP rất thấp Trong môi trường chứa glycerol hoặc các nguồn carbon không thể đi vào con đường hóa sinh được sử dụng để trao đổi chất glucose (con đường glycolytic) hoặc khi vi khuẩn bị đói nguồn năng lượng, nồng độ cAM cao Hàm lượng glucose giúp điều hòa nồng độ cAMP trong tế bào và cAMP lại điều. .. tử nhỏ có tên gọi là AMP vòng (cAMP), mà sau đó phân tử nhỏ này sẽ gắn với CAP CAP xảy ra sự biến đổi cấu trúc khiến cho nó gắn vào ADN và hoạt hoá phiên mã Bởi thế, điều hoà operon lac đạt được thông qua sự phối hợp giữa điều hoà âm tính của yếu tố ức chế lac và điều hoà dương tính của CAP Chức năng của β-galactosidase trong chuyển hóa lactose để tạo ra glucose bằng cách cắt lactose (một sản phẩm cắt... hoạt hoá phiên mã catabolite (CAP) Bởi vì glucose là nguồn thức ăn ưu tiên nên operon lac không bị hoạt hoá ở tế bào E.coli được nuôi cấy trong môi trường có chứa cả glucose và lactose cho tới khi glucose bị sử dụng hết Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng glucose ức chế hoạt động của operon lac và chỉ được hoạt hoá khi lactose là nguồn năng lượng duy nhất Sự ức chế của glucose xảy ra thông qua cơ chế dương... có sự tổng hợp β-galactosidase, vì sự thêm vào nhân tố cảm ứng làm bất hoạt chất kìm hãm Glucose có ảnh hưởng ức chế gián tiếp lên sự biểu hiện của operon lac Những phân tử nhỏ adenosine monophosphate vòng (cAMP) phân bố rộng rãi trong mô động vật và trong các cơ thể eukaryote đa bào, có vai trò quan trọng làm chất trung gian hoạt động hormone Chất này cũng có trong tế bào E coli và nhiều tế bào vi khuẩn... tổng hợp của mRNA lac Điều này cho thấy chức năng của CRP và cAMP cần thiết cho tổng hợp mRNA lac CRP và cAMP gắn vào một vị trí khác tạo phức hợp cAMP-CRP được biểu hiện Phức hợp này là một yếu tố điều hòa hoạt hóa ở hệ thống lac