- Làm nhiệm vụ truyền đạt thông tin quy định cấu trúc của protein cần tổng
5. Điều hòa biểu hiện gen
5.1. Các nguyên lý điều hòa và mức độ kiểm sốt phiên mã
Khơng phải tất cả các gene đều có biểu hiện liên tục. Mức độ biểu hiện của gene khác nhau giữa các tếbào hoặc khác nhau theo giai đoạn trong chu trình tế bào. Chẳng hạn gene mã hóa cho hemoglobin được biểu hiện ở mức độ cao chỉ ở trong tế bào tiền thể (precursor) của tế bào máu.
Hoạt tính của gene khác nhau theo chức năng tế bào. Ở động vật có xương sống như chuột, chứa khoảng 200 loại tếbào được phân hóa chức năng khác nhau. Tất cảcác tế bào đều chứa cùng thông tin di truyền, những tế bào khác nhau chỉ ở những gene hoạt động. Trong nhiều trường hợp, hoạt tính của gene được điều hịa ởmức độ phiên mã, cả qua những tín hiệu bắt đầu bên trong tếbào và cả phản ứng với những điều kiện bên ngồi. Tuy nhiên thơng tin di truyền được điều hòa theo những cách khác nhau. Các bước điều khiển hoạt động gene bao gồm:
- Cấu trúc lại DNA, trong đó những thay đổi biểu hiện gene phụ thuộc vào vị trí trình tự DNA trong genome.
- Điều hịa phiên mã trong tổng hợp bản phiên mã RNA bằng sự điều khiển sự mở đầu và sự kết thúc
- Q trình chế biến RNA hoặc điều hịa qua quá trình cắt-nối trên RNA (RNA splicing)
- Điều hịa dịch mã quá trình tổng hợp chuỗi polypeptid - Sự bền vững của mRNA
Có sự khác nhau đáng kể trong sự điều hòa biểu hiện của các gene ở eukaryote và prokaryote. Prokaryote là những cơ thể đơn bào sống tự do, sinh trưởng và phân chia trong điều kiện thích hợp và được cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng. Do đó hoạt động của các gene được điều hòa do nhu cầu của tếbào khi cần thiết.
Khác với prokaryote, eukaryote là những cơ thể đa bào. Trong cơ thể đang phát triển, một tế bào không chỉ sinh trưởng và phân chia mà tế bào thế hệ sau trải qua những thay đổi quan trọng về hình thái và hóa sinh và duy trì trạng thái biến đổi của nó. Hơn nữa trong q trình phát triển phơi, tếbào eukaryote ít chịu ảnh hưởng của mơi trường hơn so với vi khuẩn. Cuối cùng, ở cơ thểtrưởng thành, sự sinh trưởng và phân chia tếbào của hầu hết các loại tếbào bị ngừng, mỗi tế bào chỉ phải duy trì các tính chất riêng biệt của nó.
A. Trong điều hịa âm tính, protein ức chế bám vào phân tử DNA, ngăn cản phiên mã
B. Trong điều hịa dương tính, sự bám vào của protein hoạt hóa phiên mã, kích thích phiên mã.
5.2. Khái qt về điều hòa hoạt đợng của gena. Khái niệm a. Khái niệm
Điều hòa hoạt động của gen chính là điều hịa lượng sản phẩm của gen được tạo ra, ở đây được hiểu là gen có được phiên mã và dịch mã hay không.
b. Lý do
– Trong mỗi tế bào, số lượng gen rất lớn nhưng thường chỉ có một số ít gen hoạt động cịn phần lớn các gen ở trạng thái không hoạt động hoặc hoạt động rất yếu.
c. Vai trò
– Đảm bảo hoạt động sống của tế bào phù hợp điều kiện môi trường và sự phát triểnbìnhthườngcủacơthể.
– Giúp nhận biết thời điểm gen hoạt động, lượng sản phẩm do gen tạo ra.