Chuyên đề 9: Điều hòa hoạt động gen

CHUYÊN ĐỀ 9: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
I. NỘI DUNG CHUYÊN ĐỀ
1. Khái niệm điều hòa hoạt động gen
- Đ/n: Điều hòa hoạt động gen: Là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra nhằm điều hòa hoạt động sống phù hợp với môi trường để tồn tại và phát triển.
- Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực khác nhau:
ĐĐ
Điều hòa hoạt động gen 
ở sinh vật nhân sơ
Điều hòa hoạt động gen 
ở sinh vật nhân thực
Kiểu điều hòa
Đơn giản, thông qua Operon
Phức tạp, nhiều yếu tố tham gia
Mức độ
Phiên mã
Trước phiên mã, phiên mã, sau phiên mã, dịch mã, sau dịch mã
Tín hiệu
Nguồn dinh dưỡng
Hoocmon, các yếu tố sinh trường,
1. Mô hình cấu trúc của opêron Lac (Vi khuẩn đường ruột E. Coli)
a. Khái niệm opêron 
- Trên phân tử ADN của vi khuẩn, các gen có liên quan về chức năng thường phân bố liền nhau thành từng cụm , có chung một cơ chế điều hòa gọi là opêron
b. Cấu trúc opêron Lac
- Vùng khởi động P (promoter): nơi mà ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.
- Vùng vận hành O (operator): có trình tự Nu đặc biệt để prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã.
- Nhóm gen cấu trúc Z, Y, A quy định tổng hợp các enzym tham gia phản ứng phân giải đường lactôzơ trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào.
* Trước mỗi opêron (nằm ngoài opêron) có gen điều hoà R. Khi gen điểu hòa R hoạt động sẽ tổng hợp nên prôtêin ức chế. Prôtêin này có khả năng liên kết với vùng vận hành (O) dẫn đến ngăn cản quá trình phiên mã. (R không phải là thành phần của Opêron)
2. Cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ
a. Khi môi trường không có lactose 
Bình thường, gen điều hòa (R) tổng hợp một loại prôtêin ức chế gắn vào gen chỉ huy (O), do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động. Z,Y,A sẽ không thực hiện được phiên mã và dịch mã. Vì vậy, sản phẩm của cụm gen là lactaza không được tạo thành.
b. Khi môi trường có lactose
          Lactose đóng vai trò là chất cảm ứng. Chất cảm ứng sẽ liên kết với prôtêin ức chế làm prôtêin ức chế thay đổi cấu hình không gian và trở nên bất hoạt (không hoạt động). Prôtêin ức chế không thể bám vào gen chỉ huy O, gen chỉ huy hoạt động bình thường điều khiển Z,Y,A thực hiện phiên mã và dịch mã tổng hợp nên sản phẩm của cụm gen là lactaza.
         Lactaza được tiết ra sẽ làm nhiệm vụ phân giải lactose trong môi trường.
II. TỔ CHỨC DẠY HỌC CHUYÊN ĐỀ
I. Mục tiêu
1 . Kiến thức:
          - Học sinh  nêu được khái niệm và các cấp độ điều hòa hoạt động của gen.
          - Sự điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ.
          - Ý nghĩa của sự điều hòa hoạt động của gen.
          - Giải thích được tại sao trong tế bào lại chỉ tổng hợp prôtêịn khi cần thiết.
2. Kĩ năng :
          - Rèn luyệnvà phát triển tư duy phân tích lô gic, so sánh và khả năng khái quát hóa cho học sinh
          - Khả năng làm việc độc lập với sách giáo khoa, mô hình mẫu
3. Thái độ:
          - Nâng cao nhận thức đúng đắn và khoa học về điều hoà hoạt động cua gen 
          - Hình thành thái độ yêu thích khoa học tìm tòi nghiên cứu  
ĐỊNH HƯỚNG NĂNG LỰC TRONG CHUYÊN ĐỀ
STT
Tên năng lực
Các kĩ năng thành phần
1
Năng	lực	phát
hiện	và	giải quyết vấn đề
Quan sát các sơ đồ, mô hình
Mô tả chính xác diễn biến điều hòa hoạt động gen.
2
Năng	lực	thu
nhận và xử lý thông tin
- Đọc hiểu các sơ đồ, mô hình Operon, hoạt động Operon.
- Lập được bảng so sánh điều hòa khi có và khi không có Lactose.
3
Năng lực nghiên
cứu khoa học
- Tìm kiếm mối quan hệ giữa các yếu tố, trình bày các thông tin qua bảng biểu, sơ đồ; 
- Đưa ra các tiên đoán, hình thành các giả thuyết khoa học.
4
Năng	lực	tính
toán
Tính toán tỷ lệ trong trình bày hình vẽ minh họa.
5
Năng lực tư duy
- Phân tích mối quan hệ kiểu gen – môi trường – kiểu hình.
- Phân biệt cơ chế điều hòa khi có và khi không có Lactose.
6
Năng lực ngôn
ngữ
- Thuyết trình về cách thức điều hòa hoạt động và thích nghi của sinh vật nhân sơ thông qua điều hòa hoạt động gen.