Sơ đồ cấu trúc của Opêron Lac chi tiết nhất

Điều hoạt hoạt động gen là quá trình điều hòa hoạt động nhân đôi, phiên mã, dịch mã ở sinh vật. Từ đó, điều hòa hoạt động gen quy định lượng sản phẩm do gen tạo ra (ARN và protein). Operon là các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường phân bố theo cụm có chung một cơ chế điều hòa. Vậy sơ đồ cấu trúc của opêron Lac như thế nào? Cùng Top lời giải tìm hiểu qua bài viết dưới đây!

I. Khái quát về điều hoà hoạt động của gen

- Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra.

- Điều hòa hoạt động của gen xảy ra ở nhiều mức độ:

+ Điều hòa phiên mã: Điều hòa số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào.

+ Điều hòa dịch mã: Điều hòa lượng prôtêin được tạo ra.

+ Điều hòa sau dịch mã: Làm biến đổi prôtêin sau khi được tổng hợp để thực hiện chức năng nhất định.

>>> Xem thêm: Operon lac của vi khuẩn e coli gồm các thành phần theo trật tự

II. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

1. Mô hình cấu trúc của Operon Lac

 Operon là các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường phân bố theo cụm có chung một cơ chế điều hòa.

 Operon Lac là các gen cấu trúc quy định tổng hợp các enzim thủy phân Lactozo được phân bố thành cụm trên ADN và có chung một cơ chế điều hòa.

2. Cấu trúc opêron Lac ở E. coli

- Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): nằm kề nhau, có liên quan với nhau về chức năng

- Vùng vận hành (O): là đoạn mang trình tự nu đặc biệt, là nơi bám của prôtêin ức chế ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.

- Vùng khởi động (P): nơi bám của enzim ARN-pôlimeraza khởi đầu sao mã.

Gen điều hòa (R): không thuộc thành phần của opêron nhưng đóng vai trò quan trọng trong điều hoà hoạt động các gen của opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế.

3. Sự điều hoà hoạt động operon Lac

- Khi môi trường không có lactose:

Gen điều hoà quy định tổng hợp protein ức chế. Protein này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho gen cấu trúc không hoạt động

- Khi môi trường có lactose:

Khi môi trường có lactose, một số phân tử lactose liên kết với protein ức chế làm biến đổi protein ức chế khiến nó không thể liên kết với vùng vận hành, ARN polymerase có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. Gen cấu trúc được dịch mã tạo enzym phân giải lactose. Khi lactose hết thì protein ức chế lại liên kết với vùng vận hành, quá trình phiên mã dừng lại.

>>> Xem thêm: Mô hình Operon lac là mô hình điều hòa ở cấp độ nào?

4. Bài tập

Bài 1: Hãy nêu các cấp độ điều hòa hoạt động gen?

Trả lời:

Các cấp độ điều hòa hoạt động gen:

Điều hòa trước phiên mã: là điều hòa số lượng gen qui định tính trạng nào đó trong tế bào

Điều hòa phiên mã: là điều hòa việc tạo ra số lượng mARN (vd: điều hòa hoạt động của cụm gen Z,Y,A trong lactose Operon)

Điều hòa dịch mã: là điều hòa lượng prôtêin được tạo ra bằng cách điều khiển thời gian tồn tại của mARN, thời gian dịch mã hoặc số lượng ribôxôm tham gia dịch mã

Điều hòa sau dịch mã: là điều hòa chức năng của prôtêin sau khi đã dịch mã hoặc loại bỏ prôtêin chưa cần thiết (ví dụ: điều hòa hoạt động gen R trong mô hình điều hòa lactose Operon)

Bài 2: Giải thích cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac.

Trả lời:

Cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac

- Khi môi trường không có lactozo:

Gen điều hòa quy định tổng hợp protein ức chế. Protein này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.

- Khi môi trường có lactozo: Một số phân tử lactozo liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của nó làm cho protein ức chế không thể liên kết được với vùng vận hành và do vậy ARN polimeraza có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. Sau đó, các phân tử mARN của các gen cấu trúc Z, Y, A được dịch mã tạo ra các enzim phân giải đường lactozo. Khi đường lactozo bị phân giải hết thì protein ức chế lại liên kết với vùng chỉ huy (vùng vận hành) và quá trình phiên mã bị dừng lại.

Câu 3: Mối tương quan giữa protein ức chế với vùng vận hành O được thể hiện như thế nào?

A. Khi môi trường không có lactozo, protein ức chế gắn vào O, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.

B. Khi môi trường không có lactozo, protein ức chế không gắn được vào O, không diễn ra sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.

C. Khi môi trường không có lactozo, protein ức chế không gắn được vào O, enzim phiên mã có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã nhóm gen cấu trúc.

D. Khi môi trường có lactozo, protein ức chế gắn vào O, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.

Trả lời:

Đáp án: A. Khi môi trường không có lactozo, protein ức chế gắn vào O, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.

Câu 4: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của operon Lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactozo và khi môi trường không có laztozo?

A. Một số phân tử lactozo liên kết với protein ức chế.

B. Gen điều hòa R tổng hợp protein ức chế.

C. Các gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã hóa tạo ra các phân tử mARN tương ứng.

D. ARN polimeraza liên kết với vùng khởi động của operon Lac và tiến hành phiên mã.

Trả lời:

Đáp án: B. Gen điều hòa R tổng hợp protein ức chế.

----------------------------------

Trên đây Top lời giải đã cùng các bạn tìm hiểu về Sơ đồ cấu trúc của opêron Lac. Chúng tôi hi vọng các bạn đã có kiến thức hữu ích khi đọc bài viết này, chúc các bạn học tốt.