cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP.HCMKHOA SINH HỌC

Lớp: Sinh 3B – Khóa K37 – Niên khóa: 2011-2015Wednesday, April 12, 2023 1

Ñeà taøi 1Cô cheá bieåu hieän gen cuûa söï

phaân hoùaThành viênMai Hữu PhươngNguyễn Thị Bích LoanQua Đồng Công ThànhLê Thị Thu Trang

Wednesday, April 12, 2023 2

Nội dung

I. Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote

II. Sự biệt hóa tế bào


Cơ chế biểu hiện sự phân hóa của gen

- Bộ gen ở Eukaryote phức tạp- Các tế bào không tiếp xúc trực tiếp với môi trường

1. Đặc điểm


Cơ chế biểu hiện sự phân hóa của gen

- Sự điều hòa hướng tới việc biệt hóa từng loại tế bào và không mang tính thuận nghịch- Sự điều hòa phức tạp hơn, được thực hiện ở nhiều mức độ khác nhau

1. Đặc điểm


Cơ chế điều hòa biểu hiện gen ở Ekaryote

- Bộ gen của tất cả các tế bào trong cơ thể đều như nhau nhưng các gen ở các tế bào hoạt động không như nhau, trong cùng một loại mô các gen cũng không hoạt động cùng một lúc mà hoạt động vào các thời điểm khác nhau

1. Đặc điểm



Biến đổi trong cấu trúc hóa học Methyl hóa các base Cytosine ở vùng G-C của promoter kiềm hãm sự

phiên mã Methyl hóa lysine, arginine ức chế biểu hiện gen hoặc hoạt hóa

Lysine 4 của H3: hoạt hóaLysine 9 của H3: bất hoạt

Acetyl hóa đuôi histon (lysine) tạo điều kiện thuận lợi cho phiên mã

2. Điều hòa ở mức độ phân tử


Cơ chế biểu hiện sự phân hóa của genAmino acidsavailablefor chemicalmodification

Histone tails

DNA double helix

Nucleosome(end view)

(a) Histone tails protrude outward from a nucleosome

Unacetylated histones Acetylated histones

(b) Acetylation of histone tails promotes loose chromatin structure that permits transcription



- Gốc photphate làm NST đóng chặt lại, ức chế sự biểu hiện gen- Sự sắp xếp các gen cần biểu hiện vào cấu trúc NST thuận lợi cho sao chép và phiên mãVí dụ: Họ gen – globine gồm được sắp xếp liền kế phù hợp với từng thời kỳ của cơ thể

3. Điều hòa ở mức độ NST



Dựa vào sự tương tác (nhân tố Trans) và trình tự DNA chuyên biệt (trình tự Cis)Các protein tham gia vào quá trình biểu hiện gen (Trans):

- Nhân tố phiên mã chung: khởi sự phiên mã ở mức tối thiểu- Nhân tố phiên mã riêng: tăng cường hoặc kìm hãm

Cấu trúc chung của nhân tố Trans:- Domain đặc hiệu gắn với DNA- Domain tác động đến sự phiên mã

4. Điều hòa ở mức phiên mã



Các trình tự tham gia vào quá trình biểu hiện gen (Cis):- Vùng Promoter- Cấu trúc Palindrome- Trình tự khuếch đại Enhancer: Kết hợp với nhân tố Trans tang phiên mã

50 – 1000 lần. Nằm cách gia gen đích, thâm chí trong intron- Trình tự dập tắt Silentcer: Hạn chế sự biểu hiện gen



Yếu tố phiên mã riêngDNA

EnhancerTrình tựĐK từ xa

PromoterGene

TATA box

Yếu tốphiên mã chungProtein

bẻ cong ADN

Nhóm protein liên kết

RNApolymerase II

RNApolymerase II

RNA synthesisPhức hệ

khởi đầu phiên mã



- Ngoài tương tác Cis – Trans còn có tương tác giữa protein và protein- Các protein này gắn vào các trình tự DNA nằm cách xa gen đích, gấp DNA lại → Thuận lợi cho RNA polymerase gắn vào phiên mã




- Các hormone cũng tham gia vào quá trình điều hòa- Trên màng nhân có các thụ thể hormone- Hormone theo máu đến tế bào đích → receptor → phức hợp vào nhân → trình tự Cis → Khởi sự phiên mã




Quá trình Splicing tạo nhiều mRNA khác nhau

5. Điều hòa ở mức độ sau phiên mã



- Thay đổi tuổi thọ của mARN- Biên tập lại các RNA và thay đổi chuỗi polypeptide bằng cách thêm hoặc thay thế mã di truyền

5. Điều hòa ở mức độ sau phiên mã



5. Điều hòa ở mức độ dịch mã- Sự bất hoạt hoặc hoạt hóa các nhân tố dịch mã

6. Điều hòa ở mức độ sau dịch mã- Thay đổi các acid amin, cấu trúc không gian 3 chiều- Phân hủy protein bằng enzyme


Mỗi tế bào trong sinh vật đa bào chưa tất cả các gen của bộ gen. Để phát triển bình thường, tất cả tế bào phải có khả năng đóng mở các gen đáp lại những

biến đổi của môi trường tiến tới hình thành hàng loạt kiểu tế bào chuyên hóa cao. Quá trình đó gọi là biệt hóa tế bào


Sự biệt hóa tế bào

- Ở các loài sinh vật bậc cao, cơ thể trưởng thành gồm nhiều loại tế bào khác nhau.

- Các tế bào này đều bắt nguồn từ hợp tử ban đầu, qua quá trình biệt hóa thực hiện các chức năng khác nhau.

1. Các tế bào biệt hóa chứa thông tin như nhau



- Số lượng NST, số lượng DNA và cả tỉ số (A + T)/(C +G) của các tế bào thuộc các mô khác nhau của cùng một cơ thể đều giống nhau.

- DNA của các tế bào ở các mô khác nhau của cùng một cá thể không bị biến đổi trong quá trình biệt hóa.



- Các tế bào thuộc các mô khác nhau có hàm lượng protein và RNA khác nhau nhiều

- Nhiều loại tế bào chuyên hóa chỉ tổng hợp chủ yếu một loại protein

- Tuy cùng chưa thông tin di truyền như nhau nhưng mỗi loại tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thông tin

2. Các tế bào biệt hóa chỉ sử dụng một phần thông tin


Sự biệt hóa tế bào3. Sự điều hòa ở mức phiên mã là nguồn gốc căn bản của các sai khác giữa những tế bào biệt hóa

- Tế bào biệt hóa một số gen phiên mã, còn các gen khác thì không.- Việc phát hiện gen điều hòa và các gen đóng mở giúp hiểu được sự điều hòa quá trình phát triển cá thể và biệt hóa tế bào


Một số phương pháp biệt hóa tế bào

1. Biệt hóa bằng hóa chất: tác động lên tế bào làm tế bào thay đổi sự biểu hiện của gen, hoặc đóng một số gen đang hoạt động và mở một số gen chưa hoạt động.



2. Kích thích vật lý: Xung điện, các lực cơ học và xử lý nhiệt có thể làm tế bào gốc biệt hóa.Nếu làm giảm nhiệt độ các tế bào cơ tim phôi chuột sẽ làm tăng sự biểu hiện của beta-TGF, tác nhân gây biệt hóa ở một số tế bào.

3. Chuyển gen: điều hòa sự biệt hóa tế bào gốc phôi.- Đưa gen cần chuyển vào tế bào nhằm bổ sung một số gen hoạt động vào hệ gen của tế bào gốc phôi.



4. Biệt hóa bằng các chất nền: Biệt hóa bằng các chất nền dựa vào sự tương tác giữa tế bào và chất nền trong nuôi cấy tế bào in vitro. Tế bào hoạt động nằm trong chất nền ngoại bào ECMMỗi mô khác nhau có thành phần ECM của riêng nó. Bổ sung ECM thích hợp giúp các tế bào gốc có thể biệt hóa.


Tóm lại, bộ gen của tế bào chứa các trình tự nucleotide của DNA thông tin để tạo hàng nghìn các protein và phân tử RNA khác nhau.

Tế bào chỉ biểu hiện một nhóm gen của nó; các kiểu tế bào biệt hóa khác nhau ở sinh vật đa bào được sản sinh do các nhóm gen khác nhau có sự biểu hiện không giống nhau.

Tùy vào điều kiện môi trường, các tế bào có sự điều hòa gen khác nhau tạo thành các kiểu hình khác nhau (thường biến) để thích nghi với môi trường sống.


Tài liệu tham khảo

1. Phạm Thành Hổ (2010), Di truyền học, NXB Giáo dục Việt Nam.

2. Lê Duy Thành, Tạ Toàn, Đỗ Lê Thăng và Đinh Đoàn Long (2007), Di truyền học, NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

3. Cùng với tư liệu, hình ảnh và clip tham khảo trên mạng Internet.

Caûm ôn coâ vaø

caùc baïn ñaõ laéng

nghe

cơ chế biểu hiện gen của sự phân hóa

Science