Điều gì xảy khi sản phẩm của gene không tạo ra
được, trong khi nhu cầu cơ thể cần? Tại sao sản
phẩm của gene không tạo ra được?

2

I. THÍ NGHIỆM
PHÁT HIỆN RA
OPERON LAC

3

I. THÍ NGHIỆM
PHÁT HIỆN RA
OPERON LAC
Ở VI KHUẨN
E.COLI

4

1. Thí nghiệm
Trình bày nội dung thí
nghiệm của Monod và Jacob:
Mục đích:……………….
Đối tượng: ……………..
Cách tiến hành:
Bước 1: ………………
Bước 2: ………………
Kết luận:

 

Môi trường nuôi cấy

Kết quả

 
Lô đối
chứng

?

 ?

?

?

 
Lô thí
nghiệ
m

1. Thí nghiệm

Mục đích: tìm hiểu cơ chế lactose có thể gây cảm ứng khiến tế bào tổng hợp các enzyme phân
giải lactose.
Đối tượng: các dòng đột biến gene ở vi khuẩn E. Coli

Cách tiến hành:

Bước 1: nuôi cấy các dòng đột biến gene ở vi khuẩn E. Coli trong điều kiện môi trường có
lactose và không có latose.
Bước 2: xác định lượng các loại enzyme tham gia quá trình phân giải lactose trong tế bào.

 
Môi trường nuôi cấy
Kết quả
 Lô đối Nuôi E. coli trong môi trường Các enzyme β-galatosidase, permease
chứng không có lactose và có các amino và transacetylase đánh dấu phóng xạ
acid đánh dấu phóng xạ.
xuất hiện không đáng kể
Lô thí Nuôi E. coli trong môi trường có lượng các enzyme đánh dấu phóng xạ
nghiệm lactose và các amino acid đánh trong tế bào tăng mạnh so với ở lô
dấu phóng xạ.
đối chứng.

2. Cấu trúc của operon lac
Operon lac bao gồm: vùng điều hòa và ba gene cấu trúc.
- Vùng điều hòa: chứa

+ Trình tự P (promoter): là nơi enzyme RNA polymerase khởi động quá trình phiên
mã các gene cấu trúc.
+ Trình tự O (operator): là nơi liên kết với protein ức chế ngăn cản quá trình phiên mã.

- Ba gene cấu trúc:

+ Gene lacZ quy định enzyme β-galatosidase (có chức năng phân giải lactose).
+ Gene lacY quy định enzyme permease (có chức năng vận chuyển lactose vào tế bào).
+ Gene lacA quy định enzyme transacetylase (có chức năng khử các chất độc vào tế
bào).
Operon lac được điều hòa bởi gene điều hòa lacI quy định protein ức chế (lacI).

3. Cơ chế điều hòa biểu hiện của Open lac
Cơ chế 1: Khi môi trường không có lactose:
Protein ức chế (lacI) liên kết với operator (O) làm cho enzyme RNA polymerase
không thể liên kết được với promoter (P) nên các gene cấu trúc không được phiên mã.
Cơ chế 2: Khi môi trường có lactose:
Một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose và liên kết với protein
ức chế khiến protein này thay đổi cấu hình dẫn đến không liên kết được với operator (O),
do vậy enzyme RNA polymerase có thể liên kết với promoter (P) và tiến hành phiên mã
các gene cấu trúc.

II. Ý NGHĨA VÀ
ỨNG DỤNG
THỰC TIỄN
CỦA ĐIỀU HÒA
BIỂU HIỆN
GENE
9

Ý nghĩa của điều hòa biểu hiện
gene trong tế bào:

Tế bào chỉ tổng hợp
sản phẩm của gene
khi cần thiết, với
lượng phù hợp với
nhu cầu nên tiết
kiệm được năng
lượng.

Đảm bảo cho tế
bào thích nghi
được với sự thay
đổi của môi
trường.

10

- Ý nghĩa của
điều hòa biểu
hiện gene trong
quá trình phát
triển của các
sinh vật đa bào
nhân thực:

•

Từ hợp tử tạo ra được cơ thể sinh vật hoàn chỉnh
với các tế bào và các mô chuyên hoá khác nhau
là nhờ có sự điều hoà biểu hiện gene một cách
chính xác.
• Các tế bào sinh ra từ một hợp tử có cùng hệ
gene, nhưng các tế bào con nhận được các tín
hiệu điều hoà khác nhau từ tế bào chất của hợp
tử và trong quá trình phát triển lại nhận tín hiệu
điều hoà từ các tế bào xung quanh
Nên các tế bào khác nhau đóng, mở các nhóm
gene khác nhau, tạo nên các tế bào chuyên hoá.
• Nếu quá trình điều hoà biểu hiện gene trong quá
trình phát triển bị trục trặc, phôi thai có thể bị chết
hoặc cá thể sinh ra sẽ bị dị dạng.

11

- Trong nông nghiệp:
+ Điều khiển sự đóng hoặc mở của các gene
trong quá trình sinh trưởng và phát triển ở sinh
vật nhờ sử dụng hormone nhân tạo.
+ Người ta có thể sử dụng các hormone sinh
dục để điều khiển tỉ lệ giới tính ở động vật.
- Trong y học:
+ Khi biết được cơ chế hoạt động của gene gây
bệnh, người ta có thể sản xuất ra các thuốc ức
chế sản phẩm của gene gây bệnh.
+ Sản xuất các loại thuốc chữa các bệnh nguy
hiểm ở người thông qua ức chế hoạt dộng hoặc
sản phẩm của gene.

12

- Trong công nghệ sinh học

+ Điều khiển quá trình phân chia và phân hoá
của tế bào trong nuôi cấy mô tế bào thực vật
thông qua việc sử dụng các loại hormone sinh
trưởng với tỉ lệ thích hợp.

- Nghiên cứu di truyền

+ Nuôi cấy tế bào gốc trong môi trường chứa
các chất điều hòa biểu hiện các gene khác nhau
để điều khiển quá trình biệt hoá của tế bào gốc
thành tế bào mong muốn

13

Câu hỏi 1:
Trong mô hình cấu trúc của operon Lac, vùng vận
hành là nơi có chức năng gì?
A. Chứa thông tin mã hoá các amino acid trong phân tử protein
cấu trúc.
B. RNA polimerase bám vào và khởi đầu phiên mã.
C. Protein ức chế có thể liên kết làmngăn cản sựphiênmã.
D. Mang thông tin quy định cấu trúc protein ức chế.

Câu hỏi 2:
Trong cơ chế điều hoà hoạt động của operon Lac ở vi
khuẩn E.coli, vùng khởi động (promoter) có chức năng gì?
A. Nơi mà chất cảm ứng có thể liên kết để khởi đầu phiên mã.
B. Những trình tự nucleotide đặc biệt, tại đó protein ức chế có
thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã.
C. Những trình tự nucleotide mang thông tin mã hoá cho phân
tử protein ức chế.
D. Nơi mà RNA polimerase bám vào và khởi đầu phiên mã.

Câu hỏi 3:

TNĐS> Hình mô tả các thành phần của operon lac, nhận định nào sau đây đúng?
A. Mô hình này thể hiện cơ chế đóng, nghĩa là sản phẩm gene cấu trúc không được tạo ra.
B. Gene điều hoà R tổng hợp protein ức chế, dù có hay không có lactose thì gene R luôn
tổng hợp protein ức chế.
C. Các gene cấu trúc Z, Y, A phiên mã tạo ra các phân tử mRNA khi ngoài môi trường tế
bào có lactose.
D. Nếu gene R đột biến hoặc vùng O đột biến hoặc môi có lactose thì có thể dẫn đến operon
liên tục hoạt động và liên tục tạo ra sản phẩm sinh học của các gene cấu trúc thuộc
operon.

Câu hỏi 4:

Hình mô tả các thành phần của operon lac, mỗi nhận định sau đây là Đúng hay Sai về
hình này?
A. Các gene cấu trúc không tạo ra được sản phẩm sinh học.
B. Khi môi trường không có lactose thì protein ức chế ức chế vùng O làm cho enzyme phiên mã
RNA polymerase không bám được vùng P nên làm cho toàn bộ các gene trong operon không
hoạt động được.
C. Nếu vùng O đột biến thì dẫn đến operon liên tục hoạt động và liên tục tạo ra sản phẩm sinh học
của các gene cấu trúc thuộc operon.
D. Nếu người ta tiêm vào tế bào chất allolactose thì sản phẩm gene cấu trúc lacZ, lacI, lacA được
tạo ra.

The End

Hoàn thành các bài tập trắc nghiệm cuối vở
ghi, bài tập rèn luyện, bài tập vận dụng

TRẢ LỜI – KIẾN THỨC GHI NHỚ