Để nghiên cứu về sự điều hòa theo mô hình operon ở tế bào vi khuẩn E. Coli, các nhà khoa học đã thiết kế một “operon lai”, trong đó chứa trình tự các gen của operon tryptophan (Trp)
22/32
ĐểnghiêncứuvềsựđiềuhòatheomôhìnhoperonởtếbàovikhuẩnE.Coli,cácnhàkhoahọcđã thiết kế một “operon lai”, trong đó chứa trình tự các gen của operon tryptophan (Trp) và operon Lactose (Lac), có trình tự điều hòa của operon Trp (như hình dưới đây).
Giả sử sự sinh trưởng của tế bào vi khuẩn E.coli có liên hệ mật thiết với sự có mặt của amino acid tryptophanvàchất chocarbon.Chuyểnplasmidtáitổhợpchứa“operonlai”vàodòngtếbàovikhuẩnE. Coli đột biến mất trình tự operon Trp và operon Lac.
Môi trường nuôicấy | Đường glucose | Đường lactose | Aminoacid tryptophan |
1 | Có | Không | Không |
2 | Không | Có | Không |
3 | Có | Không | Có |
4 | Không | Có | Có |
Biết rằng operon Trp (Operon tryptophan) trong điều kiện môi trường có tryptophan, operon trp bị bất hoạt bởi phức hệ tryptophan - protein ức chế; trong khi nếu vắng amino acid này thì operon hoạt động. Dođó,operonnàylàmộtloạioperonứcchế.Cácvikhuẩnvẫncó khảnăngsinhtrưởngbìnhthườngnhư các chủng kiểu dại.
Môitrường 1, cácgenecấu trúcthuộcoperonLackhông đượcbiểuhiện,cácgen cấu trúcthuộcoperonTrpđềuđượcbiểu hiện.
Môitrường 2,cácgeneTrpE→ LacAđều hoạtđộng.
Môitrường 3, RNA-polymerasekhông bámđượcvào vùng promoter nên2 hệenzyme không tổng hợpđược.
Ởmôitrường4 thìlượngβ-galactosidasatạoralàtối đa.
Đápán:s– đ-đ -s-Môitrườngnuôicấy1:
+Khôngcóacidamintryptophanliênkếtproteinứcchế(proteinứcchếdogenđiềuhòacủaoperontryp mã hóa)nên protein ứcchếkhông thểhiện hoạt tính vàkhông liên kết vào Operater củaoperon lai. Điều này làm cho ARN polymerasecó thểbámđượcvào vùng promotercủa operon lai và tiến hành quá trìnhphiên mã vàtổnghợp đượcphântửmARNmang thông tincủa2 operon.Vi khuẩnE.coli tổng hợp đượcenzymetổnghợp Tryp.
+NguồncarboncungcấpchotếbàovikhuẩnE.colisửdụnglàglucose.
→môitrườngnuôi cấy1cókhuẩn lạcxuất hiện.
- Môitrườngnuôicấy2:
Tươngtựmôitrườngnuôicấy1,ngoàitổnghợpđượcenzymechoTrypcòntổnghợpenzymephângiải lactosesử dụng được nguồn cacbon.
→môitrườngnuôicấy2cókhuẩnlạcxuất hiện.
- Môitrườngnuôicấy3:
+ Có acid amin tryptophan liênkếtproteinứcchếdogenđiều hòa của operontrypmãhóanên protein ức chế có thể thể hiện hoạt tính và liên kết vào Operater của operon lai. Điều này làm cho ARN polymerase không thể bám được vào vùng promoter của operon lai và tiến hành quá trình phiên mã nên khôngtổnghợpđượcphântửmARNmangthôngtincủa2operon.VìthếtếbàovikhuẩnE.Colikhông tổng hợp được cả 2 hệ enzyme.
+Tuynhiên,dođãcó Tryptừmôitrườngnuôivànguồncarbonsửdụnglàglucose. Nên môi trường nuôi cấy 3 vẫn có khuẩn lạc xuất hiện
- Môitrườngnuôicấy 4:
Tươngtựmôitrườngnuôicấy3,vikhuẩnE.coli khôngtổnghợpđượccảhaihệenzyme.DùcóTryptừ môi trường thì vẫn không dùng được lactose
Nênmôitrườngnuôicấy4 khôngcókhuẩn lạcxuất hiện.
→d)Ởmôi trường 4thì lượng β-galactosidasatrong quátrình thí nghiệmlàrất ít