Gen điều hòa

Gen điều hòa là gen điều khiển hoạt động của một operon trong tế bào. Operon là một nhóm gen phối hợp với nhau để thực hiện một chức năng cụ thể. Các gen điều hòa chịu trách nhiệm kiểm soát hoạt động của các operon, cho phép tế bào điều chỉnh hoạt động của nó tùy thuộc vào điều kiện môi trường.

Bộ điều chỉnh hoạt động của operon có thể là tích cực hoặc tiêu cực. Các gen dương làm tăng hoạt động của operon và các gen âm làm giảm hoạt động của chúng. Bộ điều chỉnh cũng có thể thay đổi biểu hiện gen, ảnh hưởng đến việc sản xuất protein và các phân tử khác cần thiết cho chức năng tế bào.

Các gen điều hòa đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa quá trình trao đổi chất của tế bào, khả năng miễn dịch, phát triển và các quá trình khác. Chúng cũng có thể ảnh hưởng đến sức đề kháng của tế bào đối với các yếu tố môi trường khác nhau, chẳng hạn như nhiệt độ, áp suất, độ axit, v.v.

Ví dụ, ở vi khuẩn, các gen điều hòa có thể kiểm soát việc sản xuất các enzyme phân hủy các chất dinh dưỡng như carbohydrate và protein. Trong tế bào nhân chuẩn, các gen điều hòa kiểm soát sự biểu hiện của gen để tổng hợp protein tham gia vào các quá trình khác nhau như sinh trưởng, phát triển, sinh sản, v.v..

Giới thiệu

Gen điều hòa là một trong những thành phần quan trọng của hệ thống di truyền của cơ thể, có chức năng điều khiển hoạt động của operon và điều hòa các quá trình sinh hóa trong tế bào. Gen là một đoạn DNA bao gồm ba cặp nucleotide mã hóa cho các protein cụ thể. Những protein này thực hiện nhiều chức năng khác nhau, bao gồm điều hòa hoạt động của operon và tổng hợp protein. Nếu một gen điều hòa không hoạt động bình thường, điều này có thể dẫn đến sự gián đoạn các quá trình sinh hóa trong tế bào và bệnh lý. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét vai trò của các gen điều hòa trong việc điều chỉnh hoạt động của các gen operon, đồng thời thảo luận về các đặc điểm cơ chế hoạt động của các gen này.

Nguyên liệu chính

Gen điều hòa là gen kiểm soát hoạt động của gen operon. Toán hạng là các chuỗi DNA bao gồm một số gen khởi động và gen điều hòa nằm trong cùng một vùng của bộ gen. Promoter là các đoạn DNA được RNA polymerase (enzym chịu trách nhiệm tổng hợp mRNA) nhận biết khi bắt đầu phiên mã. Các gen điều hòa nằm gần các vùng khởi động và đóng vai trò là chìa khóa để bắt đầu hoặc dừng quá trình phiên mã mRNA.

Các gen điều hòa điều hòa hoạt động của operon bằng cách kiểm soát quá trình tổng hợp mRNA hoặc xử lý mRNA, sau đó dịch mã thành protein. Chúng có thể hoạt động ở các chế độ khác nhau, chẳng hạn như kích hoạt hoặc ức chế biểu hiện gen. Có một số loại gen điều hòa. Ví dụ, trong bộ gen của vi khuẩn có các cơ chế điều hòa như cơ chế ức chế, cơ chế vận hành, cơ chế tăng cường và cơ chế phân giải vị trí. Chất ức chế là các phân tử cụ thể liên kết với một đoạn DNA (toán tử) nằm gần các gen của nhóm operon. Toán tử hoạt động như một “chiếc khóa” đóng hoặc mở con đường phiên mã để đáp lại sự hiện diện hay vắng mặt của chất ức chế.

Trình phân giải vị trí là các gen có thể thay đổi biểu hiện tùy thuộc vào sự hiện diện hay vắng mặt của một số phân tử nhất định. Ví dụ, gen sốc nhiệt có thể bật khi nhiệt độ cơ thể tăng đến một mức nhất định và cũng có thể tắt các gen khác khi tiếp xúc với nhiệt độ thấp. Quá trình cảm ứng gen được điều khiển bởi chính người vận hành. Nó thích nghi với các điều kiện môi trường nhất định và kiểm soát các quá trình điều hòa gen ở cấp độ mạng lưới operon. Cảm ứng gen đề cập đến giai đoạn biểu hiện ban đầu. Ở giai đoạn này, một operon cụ thể thường được kích hoạt.

Sự ức chế gen cũng đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh biểu hiện gen trong tế bào. Nó có thể được gây ra bởi phản hồi, trong đó các sản phẩm gen ảnh hưởng đến sự biểu hiện của chính chúng. Các gen cũng có thể tương tác với nhau, điều này có thể bao gồm các cơ chế điều hòa theo chu kỳ và theo tầng. Trong trường hợp này, bộ điều chỉnh gen có thể chặn hoạt động của đối tác của chúng, gây ra một loạt các sự kiện. Kết quả của những tương tác này là sự thay đổi hoạt động dịch mã của bất kỳ một operon nào, kéo theo những thay đổi trong biểu hiện của các nhóm lớn các gen liên quan đến chức năng. Điều này có thể dẫn đến những thay đổi về tốc độ phản ứng enzyme, sự biểu hiện của các loại protein khác nhau hoặc làm chậm hoặc tăng số lượng các yếu tố phiên mã giao dịch.

Gen operon

Các quá trình được kiểm soát bởi các gen điều hòa dường như phức tạp hơn việc chỉ bật hoặc tắt một gen cụ thể, vì