Vi sinh vật tạp nhiễm trong công nghệ lên men - Chương 5: Bản chất của Gen

Chương 5Bản chất của GenBản chất chính xác của gen là gì ?Có phải tất cả các gen đều giống nhau hay có các loại gen khác nhau ?5.1 Định nghĩa về genGen là đơn vị di truyền mang thông tin cho một chuỗi polypeptide hoặc một phân tử RNACó hai loại gen: gen cấu trúc và gen điều hòa+ Gen cấu trúc: mã hóa cho chuỗi polypeptide hay phân tử RNA phục vụ cho hoạt động trao đổi chất thông thường+ Gen điều hòa: mã hóa cho các polypeptide để tạo các protein có chức năng điều hòa sự biểu hiện của gen*What is a gene?Gen thường nằm trên một vùng nhất định của NST và có quan hệ trạng thái sinh lý của cơ thể sốngGen tự nó không tạo ra hay sinh ra bất cứ gìMột tập hợp gen hoàn chỉnh của tế bào sống gọi là bộ gen (genome)5.2 Kích thước của gen Kích thước gen được x/đ dựa trên bản đồ di truyền và tần số trao đổi chéoTrung bình mổi gen của prokaryot có từ 800-1500 bpTable 2.4Organism# bp#genesX17453869Escherichia coli4,600,0004288Saccharomyces cerevisiae13,000,0005885Caenorhabditis elegans~100,000,000~14,000Arabidopsis thaliana~120,000,000~10,000Drosophila melanogastor~180,000,000~12,000Homo sapiens~3,400,000,000~25,0005.3 Nghịch lý của giá trị CThông thường một cơ thể càng phức tạp thì lượng thông tin tăng, có nghĩa cần nhiều DNA. Tuy nhiên có những số liệu không tuân theo giả thuyết trên. Người ta gọi nghịch lý của giá trị C (content).Giá trị C là lượng DNA (picogram – 10-12 gam) trong bộ gen đơn bội của loàiCó sự tương quan giữa lượng DNA và độ phức tạp của tổ chức sống. Tuy nhiên ở một số lòai có lượng DNA nhiều hơn cần thiếtLượng DNA thừa giữ vai trò điều hòa họat động của gen5.4 Thông tin trong genTrong các nucleotide thành phần base là thông tinChuỗi các base coi là điển hình như chính thông tin di truyềnTrình tự của nucleotide cung cấp 2 loại thông tin trong tổng hợp proteinCác acid amin quy định trong gen là 3 chữ cáiVị trí aa trong protein tạo nên cấu trúc cơ bản Đoạn điều hòa: các đoạn nucleotide phản ứng với các dấu hiệu hóa học trong và ngoài tế bào 5.5 Gen cấu trúcGen cấu trúc ở các tổ chức sống khác nhau không có sự giống nhau về nội dung thông tin và cả độ ổn định ở vị trí nhất định trên phân tử DNA 5.5.1 Gen ở prokaryotHầu hết các gen của prokaryot được cấu tạo bởi các đoạn nucleotide không bị ngắt quảng bởi các đoạn không mã hóa.Gen cấu trúc của prokaryot thường được hoạt hóa từng nhóm, gọi là đơn vị phiên mã đa cistronĐơn vị phiên mã: đoạn dẫn đầu, đoạn khởi động, đoạn mã hóa, đoạn kết thúc 5.5.2 Gen ở eukaryotỞ eukaryot, đơn vị phiên mã là đơn cistronGen ở eukaryot đôi khi gọi là gen phân mảng, thông tin nằm rải rác dọc theo phân tử DNA5.5.3 Exon và intronExon (từ expressed): mã hóa aa, intron (từ intervening) không mã hóa cho aa nào.Intron thường có mặt ở vị trí nhất địnhIntron tách ra khỏi mRNA ngay khi được tổng hợpFigure 14.2Figure 14.45.5.4 Gen gối nhauTìm thấy ở virus như ΦX 174, phage MS, virus động vật SV40Ở eukaryot tìm thấy gen gối nhau: gen mã hóa cho yếu tố VIII (protein đông máu)5.5.5 Gen nhảy (Transposon)Năm 1953 Barbara McClintock đã phát hiện ra yếu tố di truyền vận độngTransposon có khả năng gây ra sự sắp xếp các đoạn nucleotideTypes of transposable elementsDNA vs. RNAviral vs. nonviralreplicative mechanism vs. excision mechanismtransposontransposoninsertion mutation5.6 Các yếu tố điều hòaCòn gọi là đoạn điều hòa, đơn vị điều hòa, hay đơn vị điều khiểnChúng nằm ở đầu gen cấu trúc (promoter, operator), giữa promoter và gen cấu trúc (attennuator)Upstream và downstream: vị trí của đọan gen so với vị trí đối chứngChúng tương tác với các phân tử protein hoặc các phân tử protein cộng với phân tử đi kèm*Gene Technology What is a gene?5.6.1 Promoter (vùng khởi động): đoạn nucleotide nhận biết bởi RNA polymerase, có khỏang 20 – 200 bpỞ vi khuẩn có hai đọan nucleotide gần giống nhau hộp PribnowỞ eukaryot: hộp Hogness, có trình tự TATAAA, vị trí 19 - 275.6.2 Operator (vùng chỉ huy): đoạn nucleotide nằm giữa promoter và gen cấu trúc, nơi bám của protein ức chế*Transcription -> Promoter Prokaryotic promoter*Transcription -> Promoter E. coli promoters*RNA polymerase Transcription – Initiation -> Recognition of Promoter by RNA Polymerase*Transcription – Eukaryotic Promoters*Gene Technology Transcription – Eukaryotic Promoters5.6.3 Attenuator (vùng suy giảm): tìm thấy trong nhóm gen mã hóa cho enzym sinh tổng hợp acid amin5.6.4 Enhancer (vùng tăng cường): làm tăng số lượng phân tử RNA polymerase để phiên mã gen cấu trúc5.7 Gen mã hóa các protein và RNA“Một gen – một chuỗi polypeptide”Ở eukaryot có ba loại RNA polymerase khác nhau**Chức năng của các RNA *Gene Technology