Vai trò của gen điều hòa

Câu hỏi: Vai trò của gen điều hòa là gì?

A. Kích thích hoạt động điều khiển tổng hợp prôtêin của gen cấu trúc. 

B. Tạo tín hiệu để báo hiệu kết thúc quá trình điều khiển tổng hợp prôtêin của gen cấu trúc. 

C. Kiểm soát hoạt động của gen cấu trúc thông qua các sản phẩm do chính gen điều hòa tạo ra.

D. Luôn luôn ức chế quá trình điều khiển tổng hợp prôtêin của các gen cấu trúc. 

Lời giải: 

Đáp án C. Kiểm soát hoạt động của gen cấu trúc thông qua các sản phẩm do chính gen điều hòa tạo ra.

Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về gen điều hoà, gen cấu trúc và vai trò của chúng nhé:

1. Gen là gì?

Gen là một đoạn phân tử ADN xác định có mang thông tin mã hóa có chức năng cơ bản của di truyền cho một sản phẩm nhất định, có thể là ARN hoặc chuỗi polipeptit.             

2. Phân loại gen:

• Dựa vào vai trò của các sản phẩm gen người ta chia gen thành hai loại:

+ Gen cấu trúc có chức năng mang thông tin di truyền mã hóa các protein, với mục đích tạo nên cấu trúc và các chức năng của tế bào.

+ Gen điều hòa sẽ tham gia vào việc điều khiển và kiểm soát các quá trình hoạt động của các gen khác.

-  Dựa vào cấu trúc vùng mã hóa của gen người ta chia ra hai loại gen:

+ Gen phân mảnh: có vùng mã hóa không liên tục, gồm các đoạn mã hóa axit amin (exon) và các đoạn không mã hóa axit amin (intron) xen kẽ nhau. Loại gen phân mảnh có ở sinh vật nhân thực

+ Gen không phân mảnh: có vùng mã hóa liên tục mã hóa axit amin. Loại gen không phân mảnh có ở sinh vật nhân sơ.

3. Gen điều hòa 

- Khái niệm gen điều hòa là một thuật ngữ được đề cấp khá rộng bao gồm các trình tự điều hóa, các đơn vị điều chỉnh, vùng điều hòa, đơn vị kiểm soát, vùng kiểm soát, tùy thuộc và chức năng của chúng với gen cấu trúc như thế nào. Tham gia vào sự điều hoà hoạt động của gen cấu trúc gồm có vùng khởi động (promoter) hay khởi đầu phiên mã, vùng vận hành (operator) hay chỉ huy, gen điều hòa (regulator), ngoài ra còn có thể có vùng suy giảm (attenuator) hoặc vùng tăng cường (enhancer).

- Vùng khởi động là nơi enzim ARN polimeraza đính vào để bắt đầu tiến hành phiên mã. 

- Vùng vận hành chi phối hoạt động của nhóm gen cấu trúc, nơi protein ức chế bám vào. Gen điều hòa tổng hợp ra protein trực tiếp tác động đến hoạt động của enzim ARN polimeraza.

- Vùng suy giảm tìm thấy trong các cụm gen của vi khuẩn, gồm khoảng 162 cặp bazơ được định vị giữa vùng protmoter - operator và vị trí khởi đầu của gen trong cụm gen cấu trúc. Sự làm giảm có thể gây ra tác động thay đổi sự phiên mã đến 10 lần. Khi mức độ của một axit amin nào đó giảm đi trong tế bào thì sự suy giảm sẽ điều hòa mức độ phiên mã để thích hợp với mức độ biến đổi lượng axit amin đó. Sự suy giảm hoạt động độc lập với sự kìm hãm, hai hình thức biểu hiện này không phụ thuộc vào nhau.

- Vùng tăng cường được phát hiện đầu tiên ở ADN của virut động vật SV40. Chức năng của vùng tăng cường khi hoạt động làm tăng số lượng enzim ARN polimeraza dùng để phiên mã cho một gen nào đó. Vùng gen tăng cường dường như không có một vị trí đặc biệt riêng liên quan đến vị trí khởi đầu của gen cấu trúc vẫn thấy ở promoter, nó có thể đứng trước, sau hoặc trong đoạn phiên mã..

4. Gen cấu trúc

Các gen cấu trúc của các sinh vật khác nhau từ virut, sinh vật nhân sơ đến sinh vật nhân thực rất khác nhau. Điều đó tùy thuộc vào thông tin mà mỗi gen đó mang và tùy thuộc vào tính ổn định của gen tại vị trí được biết trong phân tử ADN. 

Cấu trúc chung của các gen cấu trúc mã hóa prôtêin điển hình gồm 3 vùng trình tự:

- Vùng khởi đầu nằm ở đầu của gen mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã.

- Vùng mã hóa: mang thông tin mã hóa các axit amin.

- Vùng kết thúc: nằm ở cuối gen mang tín hiệu kết thúc phiên mã.

5. Operon và cấu trúc operon

- 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 Operon quy định tổng hợp các enzim thủy phân lactose

- Cấu trúc operon Lac ở vi khuẩn đường ruột (E. coli): 

 - Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): nằm kề nhau, có liên quan với nhau về chức năng. Các gen cấu trúc quy định tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactose có trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào.

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

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

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