Giáo án Sinh học 12 Bài 3: Điều hòa hoạt động của gen

Ngày soạn: 02/10/2018 Ngày dạy: Lớp: 12 Người soạn: Bùi Thị Thùy Dương – K41C Sinh MSV: 155D1402130017 BÀI 3 : ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN I/ MỤC TIÊU BÀI HỌC: 1/ Kiến thức: Học xong bài này hs phải: - Nêu được khái niệm và cấp độ điều hòa hoạt động của gen. - Trình bày được sự điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ. - Nêu được ý nghĩa của sự điều hòa hoạt động của gen. - Giải thích được tại sao trong tế bào lại chỉ tổng hợp protein khi cần thiết. 2/ Kỹ năng: - Rèn luyện và phát triển khả năng phân tích và khái quát hoá. 3/ Thái độ: II/ CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH: 1/ Học sinh: Chuẩn bị phiếu học tập 2/ Giáo viên: Các hình 3.1, 3.2, SGK phóng to. III/ TIẾN TRÌNH TỔ CHỨC TIẾT DẠY: 1/ Tổ chức: 2/ Kiểm tra bài cũ: - HS1: Diễn biến và kết quả của quá trình phiên mã? - HS2: Quá trình dịch mã tại riboxom diễn ra như thế nào? 3/ Bài mới: HỌAT ĐỘNG GV VÀ HS NỘI DUNG Hoạt động 1: Tìm hiểu về điều hòa hoạt động gen - GV: Yêu cầu HS nghiên cứu mục I SGK và cho biết điều hòa hoạt động gen là gì? Quá trình này phụ thuộc và những yếu tố nào? - HS: Nghiên cứu thông tin trang 15 SGK trả lời. -GV: Cơ chế nào giúp tế bào chỉ tổng hợp protein cần thiết vào lúc thích hợp? - HS: cơ chế điều hoà hoạt động của gen. - GV: Hãy so sánh cấp độ điều hòa hoạt động của gen ở tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực? Tại sao lại có sự khác nhau đó? HS:+Tế bào nhân sơ: chủ yếu ở cấp độ phiên mã. + Tế bào nhân thực: Ở tất cả các cấp độ. + Tế Bào nhân sơ quá trình phiên mã và dịch mã xảy ra đồng thời. Tế bào nhân thực vì có màng nhân nên 2 quá trình này xảy ra không đồng thời Hoạt động 2: Điều hòa hoạt động của operon lac - GV: Treo tranh 3.1, Yêu cầu HS đọc các thông tin chú thích hình 3.1 SGK , mô tả cấu trúc của operon Lac ở E. coli. Vai trò của từng thành phần? - HS: Yêu cầu trả lời được : gồm 3 phần: Vùng khởi động (Promoter), vùng vận hành (Operator), và cụm gen cấu trúc. GV: Openon là gì? Các kí hiệu biểu thị gì? - HS: nghiên cứu SGK, nêu được khái niệm và các kí hiệu của hình 3.1. - GV: giải thích vai trò của các vùng tương ứng với các kí hiệu trong hình 3.1. - GV: Vị trí của gen điều hòa? Vai trò của gen điiều hòa? - HS: Gen điều hòa R không nằm trong cấu trúc opron, nhiệm vụ kiểm soát tổng hợp protein ức chế. - GV: Treo tranh vẽ hình 3.2a, b hướng dẫn HS quan sát: + Yêu cầu HS cho biết điểm khác nhau giữa hai hình 3.1a và 3.2b. + Mô tả quá trình diễn ra ở hai hình. - HS: 1HS trình bày, các HS khác bổ sung. - GV: Yếu tố nào dẫn đến quá trình khác nhau đó? - HS: + Khi không có lactozơ, protein ức chế được tổng hợp liên kết với vùng vận hành O (operato) chế ức làm ngăn cản quá trình phiên mã. + Sự có mặt của lactozơ. Lactozơ gây bất hoạt protein ức chế à các gen cấu trúc hoạt động phiên mã à dịch mã à tổng hợp các protein là các enzim phân giải lactozơ à phân hủy lactozơ trong môi trường, khi lactozơ trong môi trường hết thì protein ức chế lại hoạt động à ức chế quá trình phiên mã ngừng lại. I/ KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HOÀ HOẠT ĐỘNG GEN 1. Khái niệm: Điều hoà hoạt động gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra, giúp tế bào điều chỉnh sự tổng hợp protein cần thiết vào lúc cần thiết. 2. Các cấp độ điều hòa hoạt động gen: - Tế bào nhân thực: Ở tất cả các cấp độ ADN, phiên mã, dịch mã, sau dịch mã. - Tế bào nhân sơ:chủ yếu ở cấp độ phiên mã, dịch mã và sau dịch mã + Điều hòa phiên mã:Điều hòa số lượng các loại ARN tổng hợp trong tế bào. + Điều hòa dịch mã: Điều hòa lượng protein được tạo ra. + Điều hòa sau dịch mã: làm biến đổi protein sau khi được tổng hợp để thực hiện chức năng nhất định. II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ 1. Mô hình cấu trúc operon (ở vi khuẩn): - Khái niệm Operon: Các gen cấu trúc có liên quan chức năng thường được phân bố liền nhau thành từng cụm có chung 1 cơ chế điều hòa được gọi là operon. - Operon gồm 3 vùng: + Vùng khởi động: P (promoter) là nơi ARN polimeraza gắn vào. + Vùng vận hành : O (operator) là nơi có các nu đặc biệt, nơi protein ức chế có thể liên kết ngăn cản quá trình phiên mã. + Cụm gen cấu trúc: tổng hợp protein có cùng chức năng. 2/ Sự điều hoà hoạt động của operon Lac. a. Khi không có lactozơ: gen điều hòa tổng hợp protein ức chế, protein ức chế gắn với vùng chỉ huy (vùng vận hành O (operator) ức chế, làm ngăn cản quá trình phiên mã và dịch mã. b.Khi có mặt lactozơ: gen điều hòa tổng hợp protein ức chế, lactozơ là chất cảm ứng gắn với protein ức chế, gây bất hoạt protein ức chế, không gắn được với vùng chỉ huy à các gen cấu trúc hoạt động phiên mã à dịch mã à tổng hợp các protein. - Các protein được tổng hợp là các enzim phân giải lactozơ à phân hủy lactozơ trong môi trường, khi lactozơ trong môi trường hết thì protein ức chế lại hoạt động IV / CỦNG CỐ : - GV: + Khái niệm về điều hoà hoạt động của gen? các cấp điều hoà hoạt động của gen? + Operon là gì? Cấu trúc điều hoà operon lac? Cơ chế hoạt động của operon Lac ở vi khuẩn E.coli 1. Trạng thái ức chế Thành phần Đặc điểm hoạt động Gen điều hòa (R) Tổng hợp chất ức chế Chất ức chế Tương tác với vùng chỉ huy (vùng vận hành) Các gen cấu trúc Z,Y, A Không phiên mã 2. Trạng thái hoạt động Thành phần Đặc điểm hoạt động Gen điều hòa (R) Tổng hợp chất ức chế Chất ức chế Gắn với lactozơ, bị bất hoạt Các gen cấu trúc Z,Y, A Hoạt động tổng hợp protein (các enzim sử dụng lactozơ) Bài tập củng cố: Chọn câu trả lời đúng: Câu 1. Trong cấu trúc của 1 operon, vùng nằm ngay trước các gen cấu trúc là A. gen điều hòa B. vùng khởi động C. các gen điều hoà D.vùng vận hành Câu 2. Gen điều hoà của operon hoạt động khi môi trường A. có chất cảm ứng B. không có chất ức chế C. không có chất cảm ứng D. có hoặc không có chất cảm ứng Câu3. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của operon Lac, khi môi trường có lactozơ thì sản phẩm của gen cấu trúc không được tạo ra. Enzim ARN – polimeraza không gắn vào vùng khởi đầu. protein ức chế không gắn vào vùng vận hành. protein ức chế không được tổng hợp. Câu 4. Điều hoà hoạt động của gen chính là A. điều hoà lượng sản phẩm của gen được tạo ra B. điều hoà lượng mARN của gen được tạo ra C. điều hòa lượng tARN của gen được tạo ra D. điều hoà rARN của gen được tạo ra V/ HƯỚNG DẪN VỀ NHÀ:- Các câu hỏi và bài tập SGK Câu 5: Điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ chủ yếu xảy ra ở giai đoạn A. phiên mã B. sau phiên mã C. dịch mã D. sau dịch mã Câu 6. Ở vi khuẩn, trong cơ chế điều hoà sinh tổng hợp protein, chất cảm ứng có vai trò A. hoạt hoá enzim ARN – Polimeraza. B. ức chế gen điều hòa, ngăn cản quá trình tổng hợp protein ức chế. C. hoạt hoá vùng khởi động. D. vô hiệu hoá protein ức chế, giải phóng gen vận hành. Câu 7: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của operon, khi môi trường không có chất cảm ứng thì A. protein ức chế bị bất hoạt. B. gen cấu trúc hoạt động . C. protein ức chế hoạt động D. enzim ARN – polimeraza bám vào vùng khởi động Câu 8: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của gen, protein ức chế gắn vào gen chỉ huy của operon sẽ làm A. phát huy vai trò của gen điều hòa B. tiết kiệm năng lượng C. hạn chế hoạt động của nhóm gen cấu trúc D. hạn chế hoạt động của enzim ARN - polimeraza