Đang tải... (xem toàn văn)
Cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCM KHOA SINH HỌC Đề tài Cơ chế biểu gen phân hóa Thành viên Mai Hữu Phương Nguyễn Thị Bích Loan Qua Đồng Cơng Thành Lê Thị Thu Trang Lớp: Sinh 3B – Khóa K37 – Niên khóa: 2011-2015 11/3/15 Nội dung I Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote II Sự biệt hóa tế bào 11/3/15 Cơ chế biểu phân hóa gen Đặc điểm - Bộ gen Eukaryote phức tạp - Các tế bào khơng tiếp xúc trực tiếp với mơi trường 11/3/15 Cơ chế biểu phân hóa gen Đặc điểm - Sự điều hòa hướng tới việc biệt hóa loại tế bào khơng mang tính thuận nghịch - Sự điều hòa phức tạp hơn, thực nhiều mức độ khác 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Đặc điểm - Bộ gen tất tế bào thể gen tế bào hoạt động khơng nhau, loại mơ gen khơng hoạt động lúc mà hoạt động vào thời điểm khác 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ phân tử Biến đổi cấu trúc hóa học Methyl hóa base Cytosine vùng G-C promoter kiềm hãm phiên mã Methyl hóa lysine, arginine ức chế biểu gen hoạt hóa Lysine H3: hoạt hóa Lysine H3: bất hoạt Acetyl hóa histon (lysine) tạo điều kiện thuận lợi cho phiên mã 11/3/15 Cơ chế biểu phân hóa gen Histone tails Amino acids available for chemical modification DNA double helix (a) Histone tails protrude outward from a nucleosome Unacetylated histones Nucleosome (end view) Acetylated histones (b) Acetylation of histone tails promotes loose chromatin structure that permits transcription 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ NST - Gốc photphate làm NST đóng chặt lại, ức chế biểu gen - Sự xếp gen cần biểu vào cấu trúc NST thuận lợi cho chép phiên mã Ví dụ: Họ gen – globine gồm xếp liền kế phù hợp với thời kỳ thể 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức phiên mã Dựa vào tương tác (nhân tố Trans) trình tự DNA chun biệt (trình tự Cis) Các protein tham gia vào q trình biểu gen (Trans): - Nhân tố phiên mã chung: khởi phiên mã mức tối thiểu - Nhân tố phiên mã riêng: tăng cường kìm hãm Cấu trúc chung nhân tố Trans: - Domain đặc hiệu gắn với DNA - Domain tác động đến phiên mã 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức phiên mã Các trình tự tham gia vào q trình biểu gen (Cis): - Vùng Promoter - Cấu trúc Palindrome - Trình tự khuếch đại Enhancer: Kết hợp với nhân tố Trans tang phiên mã 50 – 1000 lần Nằm cách gia gen đích, thâm chí intron - Trình tự dập tắt Silentcer: Hạn chế biểu gen 11/3/15 10 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ sau phiên mã Q trình Splicing tạo nhiều mRNA khác 11/3/15 14 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ sau phiên mã - Thay đổi tuổi thọ mARN - Biên tập lại RNA thay đổi chuỗi polypeptide cách thêm thay mã di truyền 11/3/15 15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ dịch mã - Sự bất hoạt hoạt hóa nhân tố dịch mã Điều hòa mức độ sau dịch mã - Thay đổi acid amin, cấu trúc khơng gian chiều - Phân hủy protein enzyme 11/3/15 16 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote 11/3/15 17 Mỗi tế bào sinh vật đa bào chưa tất gen gen Để phát triển bình thường, tất tế bào phải có khả đóng mở gen đáp lại biến đổi mơi trường tiến tới hình thành hàng loạt kiểu tế bào chun hóa cao Q trình gọi biệt hóa tế bào 11/3/15 18 Sự biệt hóa tế bào Các tế bào biệt hóa chứa thơng tin - Ở lồi sinh vật bậc cao, thể trưởng thành gồm nhiều loại tế bào khác - Các tế bào bắt nguồn từ hợp tử ban đầu, qua q trình biệt hóa thực chức khác 11/3/15 19 Sự biệt hóa tế bào - Số lượng NST, số lượng DNA tỉ số (A + T)/(C +G) tế bào thuộc mơ khác thể giống - DNA tế bào mơ khác cá thể khơng bị biến đổi q trình biệt hóa 11/3/15 20 Sự biệt hóa tế bào Các tế bào biệt hóa sử dụng phần thơng tin - Các tế bào thuộc mơ khác có hàm lượng protein RNA khác nhiều - Nhiều loại tế bào chun hóa tổng hợp chủ yếu loại protein - Tuy chưa thơng tin di truyền loại tế bào biệt hóa sử dụng phần thơng tin 11/3/15 21 Sự biệt hóa tế bào Sự điều hòa mức phiên mã nguồn gốc sai khác tế bào biệt hóa - Tế bào biệt hóa số gen phiên mã, gen khác khơng - Việc phát gen điều hòa gen đóng mở giúp hiểu điều hòa q trình phát triển cá thể biệt hóa tế bào 11/3/15 22 Một số phương pháp biệt hóa tế bào Biệt hóa hóa chất: tác động lên tế bào làm tế bào thay đổi biểu gen, đóng số gen hoạt động mở số gen chưa hoạt động 11/3/15 23 Một số phương pháp biệt hóa tế bào Kích thích vật lý: Xung điện, lực học xử lý nhiệt làm tế bào gốc biệt hóa Nếu làm giảm nhiệt độ tế bào tim phơi chuột làm tăng biểu beta-TGF, tác nhân gây biệt hóa số tế bào Chuyển gen: điều hòa biệt hóa tế bào gốc phơi - Đưa gen cần chuyển vào tế bào nhằm bổ sung số gen hoạt động vào hệ gen tế bào gốc phơi 11/3/15 24 Một số phương pháp biệt hóa tế bào Biệt hóa chất nền: Biệt hóa chất dựa vào tương tác tế bào chất ni cấy tế bào in vitro Tế bào hoạt động nằm chất ngoại bào ECM Mỗi mơ khác có thành phần ECM riêng Bổ sung ECM thích hợp giúp tế bào gốc biệt hóa 11/3/15 25 Tóm lại, gen tế bào chứa trình tự nucleotide DNA thơng tin để tạo hàng nghìn protein phân tử RNA khác Tế bào biểu nhóm gen nó; kiểu tế bào biệt hóa khác sinh vật đa bào sản sinh nhóm gen khác có biểu khơng giống Tùy vào điều kiện mơi trường, tế bào có điều hòa gen khác tạo thành kiểu hình khác (thường biến) để thích nghi với mơi trường sống 11/3/15 26 Tài liệu tham khảo Phạm Thành Hổ (2010), Di truyền học, NXB Giáo dục Việt Nam Lê Duy Thành, Tạ Tồn, Đỗ Lê Thăng Đinh Đồn Long (2007), Di truyền học, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Cùng với tư liệu, hình ảnh clip tham khảo mạng Internet 11/3/15 27 Cảm ơn cô bạn lắng nghe [...]... gốc căn bản của các sai khác giữa những tế bào biệt hóa - Tế bào biệt hóa một số gen phiên mã, còn các gen khác thì khơng - Việc phát hiện gen điều hòa và các gen đóng mở giúp hiểu được sự điều hòa q trình phát triển cá thể và biệt hóa tế bào 11/3/15 22 Một số phương pháp biệt hóa tế bào 1 Biệt hóa bằng hóa chất: tác động lên tế bào làm tế bào thay đổi sự biểu hiện của gen, hoặc đóng một số gen đang hoạt... enzyme 11/3/15 16 Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 11/3/15 17 Mỗi tế bào trong sinh vật đa bào chưa tất cả các gen của bộ gen Để phát triển bình thường, tất cả tế bào phải có khả năng đóng mở các gen đáp lại những biến đổi của mơi trường tiến tới hình thành hàng loạt kiểu tế bào chun hóa cao Q trình đó gọi là biệt hóa tế bào 11/3/15 18 Sự biệt hóa tế bào 1 Các tế bào biệt hóa chứa thơng tin... một số gen chưa hoạt động 11/3/15 23 Một số phương pháp biệt hóa tế bào 2 Kích thích vật lý: Xung điện, các lực cơ học và xử lý nhiệt có thể làm tế bào gốc biệt hóa Nếu làm giảm nhiệt độ các tế bào cơ tim phơi chuột sẽ làm tăng sự biểu hiện của beta-TGF, tác nhân gây biệt hóa ở một số tế bào 3 Chuyển gen: điều hòa sự biệt hóa tế bào gốc phơi - Đưa gen cần chuyển vào tế bào nhằm bổ sung một số gen hoạt... 12 Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 4 Điều hòa ở mức phiên mã - Các hormone cũng tham gia vào q trình điều hòa - Trên màng nhân có các thụ thể hormone - Hormone theo máu đến tế bào đích → receptor → phức hợp vào nhân → trình tự Cis → Khởi sự phiên mã 11/3/15 13 Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 5 Điều hòa ở mức độ sau phiên mã Q trình Splicing tạo nhiều mRNA khác nhau 11/3/15 14 Cơ chế. .. lại, bộ gen của tế bào chứa các trình tự nucleotide của DNA thơng tin để tạo hàng nghìn các protein và phân tử RNA khác nhau Tế bào chỉ biểu hiện một nhóm gen của nó; các kiểu tế bào biệt hóa khác nhau ở sinh vật đa bào được sản sinh do các nhóm gen khác nhau có sự biểu hiện khơng giống nhau Tùy vào điều kiện mơi trường, các tế bào có sự điều hòa gen khác nhau tạo thành các kiểu hình khác nhau (thường... hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 5 Điều hòa ở mức độ sau phiên mã - Thay đổi tuổi thọ của mARN - Biên tập lại các RNA và thay đổi chuỗi polypeptide bằng cách thêm hoặc thay thế mã di truyền 11/3/15 15 Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 5 Điều hòa ở mức độ dịch mã - Sự bất hoạt hoặc hoạt hóa các nhân tố dịch mã 6 Điều hòa ở mức độ sau dịch mã - Thay đổi các acid amin, cấu trúc khơng gian 3 chiều - Phân. .. động vào hệ gen của tế bào gốc phơi 11/3/15 24 Một số phương pháp biệt hóa tế bào 4 Biệt hóa bằng các chất nền: Biệt hóa bằng các chất nền dựa vào sự tương tác giữa tế bào và chất nền trong ni cấy tế bào in vitro Tế bào hoạt động nằm trong chất nền ngoại bào ECM Mỗi mơ khác nhau có thành phần ECM của riêng nó Bổ sung ECM thích hợp giúp các tế bào gốc có thể biệt hóa 11/3/15 25 Tóm lại, bộ gen của tế bào... lồi sinh vật bậc cao, cơ thể trưởng thành gồm nhiều loại tế bào khác nhau - Các tế bào này đều bắt nguồn từ hợp tử ban đầu, qua q trình biệt hóa thực hiện các chức năng khác nhau 11/3/15 19 Sự biệt hóa tế bào - Số lượng NST, số lượng DNA và cả tỉ số (A + T)/(C +G) của các tế bào thuộc các mơ khác nhau của cùng một cơ thể đều giống nhau - DNA của các tế bào ở các mơ khác nhau của cùng một cá thể khơng... trong q trình biệt hóa 11/3/15 20 Sự biệt hóa tế bào 2 Các tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thơng tin - Các tế bào thuộc các mơ khác nhau có hàm lượng protein và RNA khác nhau nhiều - Nhiều loại tế bào chun hóa chỉ tổng hợp chủ yếu một loại protein - Tuy cùng chưa thơng tin di truyền như nhau nhưng mỗi loại tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thơng tin 11/3/15 21 Sự biệt hóa tế bào 3 Sự điều hòa ở... Promoter Gene DNA Trình tự Enhancer ĐK từ xa TATA box Yếu tố phiên mã chung Protein bẻ cong ADN Nhóm protein liên kết RNA polymerase II RNA polymerase II 11/3/15 Phức hệ khởi đầu phiên mã RNA synthesis 11 Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote 4 Điều hòa ở mức phiên mã - Ngồi tương tác Cis – Trans còn có tương tác giữa protein và protein - Các protein này gắn vào các trình tự DNA nằm cách xa gen đích, ... Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote II Sự biệt hóa tế bào 11/3/15 Cơ chế biểu phân hóa gen Đặc điểm - Bộ gen Eukaryote phức tạp - Các tế bào khơng tiếp xúc trực tiếp với mơi trường 11/3/15 Cơ chế. .. chế biểu phân hóa gen Đặc điểm - Sự điều hòa hướng tới việc biệt hóa loại tế bào khơng mang tính thuận nghịch - Sự điều hòa phức tạp hơn, thực nhiều mức độ khác 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen. .. 11/3/15 Cơ chế điều hòa biểu gen Ekaryote Điều hòa mức độ NST - Gốc photphate làm NST đóng chặt lại, ức chế biểu gen - Sự xếp gen cần biểu vào cấu trúc NST thuận lợi cho chép phiên mã Ví dụ: Họ gen