Báo cáo Sự điều tiết tổng hợp protein - Phạm Đoàn Mỹ Ngọc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ 
VIỆN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN 
CÔNG NGHỆ SINH HỌC 
BÁO CÁO MÔN: SINH HỌC PHÂN TỬ 
MSHP: CS102 
NHÓM THỰC HIỆN 
 Phạm Đoàn Mỹ Ngọc – B1605099 
 Trần Thị Thu Lan – B1605088 
 Nguyễn Thị Kim Ngân – B1605095 
 Nguyễn Thị Huyền Anh – B1605065 
 Huỳnh Thị Ngọc Trân – B1605126 
 Nguyễn Dũ Phụng Tiên – B1605120 
Nội dung báo cáo: 
 I. Giới thiệu: 
 II. Nội dung: 
1) Sự điều tiết tổng hợp protein ở vi khuẩn 
1.1) Điều hòa âm tính 
1.2) Điều hòa dương tính 
1.3) Điều hòa suy giảm 
2) Sự điều tiết tổng hợp protein ở tế bào chân hạch 
3) Sự điều tiết tổng hợp protein ở cấp enzyme 
 III. Kết luận 
I. Giới thiệu 
 Điều tiết tổng hợp protein đang là vấn đề trung 
tâm của sinh học hiện đại 
 Tùy nhu cầu của tế bào, tùy từng mô, từng giai 
đoạn sinh trưởng phát triển mà mỗi tế bào có nhu 
cầu tổng hợp các loại protein khác nhau 
 Hoạt động tổng hợp protein được điều tiết theo 
hướng sao cho có lợi nhất với tế bào 
II. Nội dung 
1) Điều hòa tổng hợp protein ở vi khuẩn 
1.1 Điều hòa 
âm tính 
a. Cảm ứng 
b. Ức chế 
1.2 Điều hòa 
dương tính 
a. Cảm ứng 
b. Ức chế 
1.3 Điều hòa 
suy giảm 
1. Điều tiết tổng hợp protein ở VK 
 Ở sinh vật nhân sơ, phần lớn điều hòa ở mức độ phiên mã 
 Cơ chế điều hòa chủ yếu thực hiện thông qua các Operon 
 Khái niệm về Operon được Jacob và Monod đề xuất, một 
Operon gồm có các thành phần: 
 Một gen điều hòa (regulartor gene) 
 Một vùng khởi động (promoter) 
 Một vùng chỉ huy (Operator) 
 Một nhóm gen cấu trúc (Structure gene) 
Gen điều hòa Promoter Operator Gen X Gen Y Gen Z 
1.1 Điều hòa âm tính 
a. Cảm ứng gen 
 Là sự hoạt động của mô hình Lac-Operon, bình thường operon này 
không hoạt động và được hoạt hóa bởi một chất cảm ứng 
 Lactose vừa là cơ chất vừa là chất cảm ứng trong quá trình điều hòa 
- Khi môi trường không có Lactose, gen điều hòa sẽ điều 
tiết tổng hợp chất ức chế. 
- Chất ức chế gắn vào vùng chỉ huy, ARN polymerase 
không bám được vào vùng khởi động. 
 Phiên mã bị ngừng lại 
a. Cảm ứng gen 
Khi môi trường không có Lactose 
a. Cảm ứng gen 
- Khi môi trường có Lactose, chất cảm ứng được tạo ra bất hoạt 
chất ức chế làm cho chất ức chế không thể gắn vào vùng chỉ huy 
- ARN polymerase liên kết với vùng khởi động, mở đầu phiên mã 
các gen cấu trúc, tổng hợp mARN 
- > Các enzyme cần thiết cho sự biến dưỡng Lactose được tổng hợp 
a. Cảm ứng gen 
Khi môi trường có Lactose 
1.1 Điều hòa âm tính 
 b. Ức chế gen 
- Là sự hoạt động của Mô hình Tryp-operon, 
khác với Lac-operon, bình thường Operon 
này hoạt động liên tục và sẽ bị đóng bởi một 
chất đồng ức chế (corepressor) 
- Protein tryptophan là chất ức chế, 
chỉ gắn vào vùng chỉ huy khi có sự 
hiện diện của Tryptophan 
- Tryptophan là chất đồng ức chế, 
cũng là sản phẩm cuối cùng của 
quá trình phiên mã 
Tryptophan 
Operon 
- Khi môi trường có Tryptophan, chất đồng ức chế (Tryptophan), 
gắn vào protein ức chế đang bất hoạt 
- Protein ức chế được hoạt hóa gắn vào vùng chỉ huy 
- ARN polymerase không thể bám vào vùng khởi động 
 Phiên mã bị ngừng lại 
- Khi nồng độ tryptophan giảm xuống, chất đồng ức chế tách khỏi 
protein ức chế 
- Protein ức chế bất hoạt, không gắn thể vào vùng chỉ huy 
- ARN polymerase gắn vào vùng khởi động mở đầu phiên mã 
 Các enzym cần thiết cho quá trình tổng hợp 
 acid amin Tryptophan được tổng hợp 
 b. Ức chế gen 
1.2 Điều hòa dương tính 
a. Cảm ứng gen 
- Là sự hoạt động của Arabinose Operon, điều hòa quá trình trao 
đổi arabinose ở vi khuẩn, cụ thể là E.coli 
- Operon Ara gồm có 3 gen A, B, D lần lượt mã hóa cho ra các 
enzyme isomerase, kinase, epimerase giúp chuyển hóa arabinose 
thành xylulose-5-phosphate 
- Khi môi trường có mặt Arabinose, hoạt động của Ara-Operon 
tăng mạnh, tuy nhiên còn cần phải có sự góp mặt của protein hoạt 
hóa Ara C (được mã hóa bởi gen Ara C nằm gần Operon Ara) 
1.2 Điều hòa dương tính 
1.2 Điều hòa dương tính 
1.2 Điều hòa dương tính 
 b. Ức chế dị hóa 
- Ức chế dị hóa: khi glucose, lactose, arabinose cùng có mặt trong môi 
trường, tế bào chỉ sử dụng glucose và kìm hãm hoạt động của operon 
chuyển hóa đường khác 
- Khi thiếu glu, chúng sẽ tăng cường tổng hợp nucleotic cyclic 
adenosine-3,5’-monophosphat(cAMP) 
- Mặt khác khi thêm cAMP vào môi trường có glu và các đường khác, 
hoạt động của operon không những không bị ức chế mà ngược lại 
được hoạt hóa 
 - > cAMP đóng vai trò quan trọng bật mở một số gen 
 ngay cả khi chúng đang bị kìm hãm 
1.2 Điều hòa dương tính 
- Đồng thời, cAMP cần phải có một protein tương tác cùng tồn tại để 
hoạt hóa các Operon 
- Protein này được gọi là protein hoạt hóa quá trình dị hóa (Catabolite 
Activator Protein- CAP) 
- cAMP liên kết với 
protein hoạt hóa tạo 
thành phức chất 
cAMP-CAP, gây uốn 
cong sợi ADN 
- Operon Lac cũng được 
điều hòa dương tính 
nhờ phức chất này 
1.3 Điều hòa suy giảm 
- Cơ chế điều hòa suy giảm (Attenuation) là kiểu điều hòa thứ 2 
được phát hiện ở hệ Tryptophan, dùng sự dịch mã để điều hòa 
phiên mã 
Attenuation tạo ra mARN uốn gập 
một cách điển hình gọi là cấu trúc 
vòng lặp (stem-loop) theo sau là 
trình tự 8 Uridine, có khả năng kết 
thúc phiên mã 
Sự điều hòa suy giảm là nguyên 
nhân gây kết thúc phiên mã sớm ở 
mARN dưới những điều kiện nhất 
định 
Sự suy giảm xảy ra khi cấu trúc thứ cấp đặc biệt 
 được tạo thành trong mARN 
1.3 Điều hòa suy giảm 
- Attenuation có thêm một vùng đặc biệt là vùng Leader, nơi gắn các tín 
hiệu, được dịch mã ngay khi vừa được tổng hợp 
- Đóng vai trò là bộ suy giảm, kiểm soát quá trình điều hòa suy giảm ở 
sinh vật nhân sơ 
1.3 Điều hòa suy giảm 
- Ở giai đoạn mở đầu, sau khi ARN 
polymerase phiên mã vùng 2, vùng 
1 và 2 sẽ ghép đôi với nhau để tạo 
thành một cấu trúc vòng lặp. 
- Cấu trúc này được tạo nên để ARN 
polymerase có thể đuổi kịp sự dịch 
mã, sau đó phiên mã được diễn ra 
chặt chẽ và song song với dịch mã 
 Bây giờ quá trình 
điều hòa suy giảm có thể xảy ra 
1.3 Điều hòa suy giảm 
- Nếu tế bào bị thiếu tryptophan, sau đó 
số lượng tARNTrp giảm đáng kể. 
- Dịch mã Leader polypeptide bị dừng lại 
ở các codon Tryptophan. 
- Ngăn cản ribosome tiến vào vùng 2, 
vùng 2 được tự do kết cặp với vùng 3, 
tạo thành tín hiệu chống kết thúc 
(antiermination) cản trở sự hình thành tín 
hiệu kết thúc 
>>> ARN polymerase tiếp tục phiên mã và 
dịch mã tổng hợp các enzyme cần thiết cho 
quá sinh tổng hợp tryptophan 
1.3 Điều hòa suy giảm 
- Trường hợp tế bào cung cấp đầy đủ 
tryptophan, thì có đủ tARNTrp để tiến 
hành dịch mã. 
- Ribosome trượt qua codon Trp và đi vào 
vùng 2, sự có mặt của ribosome ở vùng 
2, ngăn cản vùng 2 kết cặp với vùng 3. 
Trong trường hợp này, vùng 3 sẽ kết hợp 
với vùng 4 tạo thành tín hiệu kết thúc 
phiên mã (tiermination) 
 - > Tín hiệu chính cho sự điều hòa suy 
giảm là nồng độ tARNTrp trong tế bào 
2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch 
 Cơ chế điều hòa phức tạp hơn 
 Hoạt động phiên mã phụ thuộc vào cùng khởi 
động và các tín hiệu điều hòa 
 Ngoài ra, hệ gen còn có các gen tăng cường, bất 
hoạt. 
2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch 
 Các gen tăng cường tác động lên gen điều hòa 
 biến đổi cấu trúc nucleoxom của chất nhiễm sắc 
 Các gen ức chế ngưng phiên mã khi gây ra sự 
biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể 
 Cơ chế điều hòa sau phiên mã: 
 ARN 
 ban đầu 
Sửa chữa 
Cắt bỏ 
Chế biến 
ARN 
chính thức 
Tổng hợp 
protein 
2) Sự kiểm soát ở tế bào chân hạch 
Sự khác biệt về điều tiết tổng hợp 
protein ở tế bào sơ hạch và chân hạch 
Sơ hạch 
• Phiên mã và dịch mã 
được tổng hợp ở tế bào 
chất 
• Nhiều protein được 
tổng hợp cùng một lúc 
Chân hạch 
• Phiên mã xảy ra trong 
nhân, dịch mã trong tế 
bào chất 
• Điều tiết tổng hợp 
từng enzyme 
3) Kiểm soát ở cấp enzyme 
 Điều tiết hoạt động của enzyme khi đã được tổng 
hợp 
 2 loại phổ biến: 
 Ức chế ngược: sản phẩm của lộ trình biến 
dưỡng có tác động như chất ngăn cản hoạt động 
của enzyme ở đầu lộ trình 
 Tiền chất kích tác: chất biến dưỡng của lộ trình 
sinh tổng hợp kích thích hoạt động của enzyme 
cuối cùng 
3) Kiểm soát ở cấp enzyme 
A B C X Y Z 
 Tiền chất kích tác 
E1 E2 EX EY 
HNgăn cản ngược 
III. Kết luận: 
 Vấn đề điều tiết tổng hợp protein là một vấn đề 
quan trọng , sự tồn tại của bất kì cơ thể nào cũng 
phụ thuộc vào hệ thống điều hòa mềm dẻo, tác 
động nhịp nhàng. 
 Tế bào chỉ tổng hợp protein khi nó cần và thay đổi 
theo nhu cầu của cơ thể. 
Tài liệu tham khảo 
 Sinh hóa cơ bản (phần 2) - Nguyễn Đình Huyên, 
Hà Ái Quốc 
 Các nguyên lý sinh học – trường ĐH Y Hà Nội 
 Sinh học phân tử của tế bào – Lê Đức Trình 
 Sinh học phân tử tế bào – Trần Phước Đường 
 
tong-hop-protein.html