Lý thuyết Sinh 12 bài 3 | Áp dụng 3 bộ sách KNTT, CD, CTST

I. Thí nghiệm phát hiện ra Operon lac ở vi khuẩn E.Coli

1. Thí nghiệm

- Hoạt động của Operon Lac chịu sự điều khiển của một gene điều hòa lacI nằm trước operon. Lactose đã kích hoạt tế bào tổng hợp đồng thời cả ba enzyme galatosidase, permerase và transacetylase.

- 3 gene quy định enzyem galatosidase, permerase và transacetylase nằm liền nhau trong một vùng của phân tử DNA.

2. Cấu trúc và cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac

a. Cấu trúc operon Lac

- Là cụm các gene cấu trúc có chung một cơ chế điều hòa phiên mã và được phiên mã tạo thành một mRNA.

- Thành phần operon:

+ Vùng promoter (P): Ví trí RNA polymerase bám vào đề phiên mã nhóm gene cấu trúc lacz, lacY, lacA.

+ Vùng operator (O): Vị trí liên kết với protein điều hòa.

+ Nhóm gene cấu trúc lacz, lacY, lacA: mã hóa cho các enzyme giúp vi khuẩn chuyển hóa và sử dụng đường lactose.

b. Cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac

- Khi môi trường không có lactose: protein ức chế Lacĩ liên kết với operator khiến enzyme RNA polymerase không thể liên kết được với promoter nên các gene cấu trúc không được phiên mã.

- Khi môi trường có lactose: một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose và liên kết với protein ức chế Lacl khiến protein này bị thay đổi cấu hình dẫn đến không liên kết được với vùng operator, do đó enzyme RNA polymerase liên kết được với promoter và tiến hành phiên mã gene cấu trúc. Các gene cấu trúc phiên mã đến đâu dịch mã đến đó tạo nên các loại enzyme tham gia phân giải đường lactose.

II. Ý nghĩa và ứng dụng thực tiễn của điều hoà biểu hiện gene

1. Ý nghĩa

- Đảm bảo cho tế bào không bị lãng phí năng lượng. Tế bào chỉ tổng hợp sản phẩm của gene khi cần thiết, phù hợp với nhu cầu nên tiết kiệm được năng lượng.

- Ở sinh vật đa bào, điều hoà hoạt động gene khiến các tế bào trong cùng cơ thể được biệt hoá thực hiện các chức năng khác nhau trong quá trình phát triển cá thể.

2. Ứng dụng thực tiễn

Ứng dụng để sản xuất một số loại thuốc chữa bệnh hoặc điều khiển sự sinh trưởng, phát triển của vật nuôi, cây trồng, đem lại kiệu quả kinh tế cao.