Các thể đột biến của lac operon:
các gene cấu trúc, operator, gene
điều hoà và promoter

1. Các đột biến ở các promoter và
operator
Nói chung, các đột biến ở các vùng
kiểm soát, chẳng hạn các promoter
và operator, thường chỉ ảnh hưởng
lên DNA mà chúng khu trú; các đột
biến này không tác động lên các
vùng định khu trên các phân tử
DNA khác (khi nòi vi khuẩn xét
đến là thể lưỡng bội một phần,
merodiploid). Chúng được gọi là
các thể đột biến trội cis.
Dưới đây ta hãy xem xét một vài
tình huống liên quan.
+ Ví dụ 1: Một nòi vi khuẩn có kiểu
gene là operon P
-
X
+
Y
+
Z

sẽ luôn luôn ở trạng thái mở (hoạt
động).
2. Các đột biến ở các yếu tố ức
chế
Các phân tử ức chế như đã biết có
thể tương tác với tất cả các phân tử
DNA trong một tế bào, không có
dính dáng tới DNA mà từ đó chúng
được sinh ra. Nghĩa là các đột biến
tại gene điều hoà có thể cài hiệu
quả của chúng lên tất cả các DNA
trong tế bào; đó là các thể đột
biến trans.
+ Ví dụ 3: Xét hai nòi vi khuẩn có
các operon sau đây:
(1) R
-
P
+
O
+
X
+
Y
+
Z
+

(2) R
+

sẽ luôn luôn ở trạng thái mở. Ở nòi
2 (lưỡng bội một phần), ta hãy xét
riêng từng DNA rồi sau đó xét gộp
chung với nhau. Operon "trên"
(trước) sẽ không bao giờ tạo ra
RNA bởi vì promoter bị sai hỏng.
DNA "dưới" (sau) lúc nào cũng tạo
ra RNA vì chất ức chế bị sai hỏng.
Xét chung cho thấy DNA "trên" có
thể tạo ra chất ức chế bình thường
có thể bám vào cả hai operator. Vì
vậy, nòi vi khuẩn này có operon
được điều hoà.
+ Ví dụ 4: Bây giờ ta thử xét kiểu
hình của các tế bào lưỡng bội (một
phần) đối với gene lacI qua tình
huống sau. Một nòi E. coli mà lac I
được tiếp hợp với các tế bào E.
coli mang một plasmid F' với đoạn
DNA gồm PI lacI DNA trên
episome. Sự biểu hiện của lacZ sẽ
được điều hoà như thế nào trong
các tế bào lưỡng bội và dị hợp tử về
gene lacI (lac I trên episome và lacI
trên nhiễm sắc thể vi khuẩn)? Giải
thích.

Rõ ràng là các tế bào này xảy ra
kiểu điều hoà bình thường về sự
chuyển hoá lactose. Vì gene

+
Z
-
Y
+
/ P
+
O
+
Z
+
Y
-

(3) I
+
O
+
Z
+
/ I
+
O
-
Z
-

Ta thấy rằng nòi 1 không thể tổng
hợp được β-galactoside có chức
năng bình thường; dù môi trường

là chuyển nạp (sexduction), tức là
quá trình mà trong đó các mẩu
DNA tự trị được mang vào một vi
khuẩn F
-
bởi một DNA thuộc nhân
tố F, và đã xảy ra sự tái tổ hợp ở vị
trí lacZ (xem chương 5).
+ Ví dụ 7: Bạn sẽ mô tả cơ chế điều
hoà sự chuyển hoá lactose như thế
nào trong các tế bào vừa được mô
tả ở trên (ví dụ 6) khi chúng mọc
được trên môi trường tối thiểu có
lactose như là nguồn dinh dưỡng?
Thực chất là ta đang xét sự điều
hoà của gene lacZ trên một
episome F' dựa trên sơ đồ sau đây:
Ở đây, các tế bào này xảy ra kiểu
điều hoà bình thường về chuyển
hoá lactose. Trình tự DNA gồm
Plac O
+
lacZ
+
trên episome được
điều hoà bằng chất ức chế
(repressor) và protein hoạt hoá dị
hoá (CAP hay CRP; xem mục V
bên dưới) được mã hoá trên nhiễm
sắc thể vi khuẩn.