Buzz
1. Thời điểm nào prôtêin ức chế làm ngưng hoạt động của opêron Lac?
Câu hỏi: Prôtêin ức chế ngừng hoạt động của opêron Lac ở vi khuẩn E. coli trong trường hợp nào?
A. Khi không có lactôzơ trong môi trường.
B. Khi môi trường có nồng độ lactôzơ cao.
C. Khi có mặt hoặc không có lactôzơ trong môi trường.
D. Khi môi trường chứa lactôzơ.
Đáp án:
Câu trả lời đúng là: A
Khi môi trường không chứa lactôzơ, prôtêin ức chế liên kết với vùng operator, từ đó làm gián đoạn quá trình phiên mã và ngăn chặn sự hoạt động của gen. Ngược lại, khi lactôzơ có mặt, nó sẽ liên kết với prôtêin ức chế, làm thay đổi cấu trúc của prôtêin, khiến nó không còn khả năng gắn với operator, từ đó không còn cản trở quá trình phiên mã.
2. Điều chỉnh hoạt động của gen
2.1. Tổng quan về điều chỉnh hoạt động của gen
Điều chỉnh hoạt động của gen bao gồm việc kiểm soát số lượng sản phẩm của gen như ARN và protein, cũng như các quá trình liên quan như sao chép ADN, phiên mã ARN và tổng hợp protein. Mục tiêu chính là đảm bảo rằng tế bào chỉ sản xuất protein khi cần thiết và phản ứng chính xác với thay đổi môi trường và sự phát triển của cơ thể.
Các cơ chế điều chỉnh gen ở sinh vật được phân thành ba cấp độ chính: điều chỉnh phiên mã, dịch mã và sau dịch mã. Trong đó, điều chỉnh ở cấp độ phiên mã chủ yếu xảy ra trong tế bào nhân sơ.
2.2. Điều chỉnh hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ
(1) Cấu trúc của operon Lac:
Operon là một nhóm các gen có chức năng liên quan, thường được sắp xếp thành một đơn vị và điều chỉnh chung bởi một cơ chế điều hòa.
Operon Lac là một operon điều phối tổng hợp các enzyme phân giải Lactose.
(2) Cấu trúc của operon Lac trong E. coli:
- Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Các gen này thường nằm liền kề nhau và có chức năng phối hợp chặt chẽ.
- Vùng vận hành (O): Đây là đoạn nuclêôtit đặc biệt, nơi mà protein ức chế có thể liên kết để ngăn chặn quá trình phiên mã của các gen cấu trúc.
- Vùng khởi động (P): Đây là điểm mà enzyme ARN-polimeraza bắt đầu quá trình sao chép.
- Gen điều hòa (R): Mặc dù không thuộc operon, gen này có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh hoạt động của operon bằng cách sản sinh ra protein ức chế.
(3) Điều chỉnh hoạt động của operon Lac:
Khi môi trường thiếu Lactozo: Protein ức chế được sản sinh từ gen điều hòa sẽ liên kết với vùng vận hành, ngăn chặn quá trình phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
Khi môi trường có Lactozo: Lactozo, đóng vai trò như một chất cảm ứng, sẽ tương tác với protein ức chế, làm thay đổi cấu trúc không gian của nó, khiến protein ức chế không còn khả năng liên kết với vùng vận hành. Enzyme ARN polimeraza có thể gắn vào vùng khởi động và bắt đầu quá trình phiên mã. Các phân tử ARN-m sẽ được dịch mã và tổng hợp các enzym thủy phân Lactozo.
2.3. Điều chỉnh hoạt động gen ở sinh vật nhân thực
- Việc điều chỉnh biểu hiện gen ở sinh vật nhân thực diễn ra qua nhiều giai đoạn và mức độ phức tạp hơn so với sinh vật nhân sơ. Quá trình này bao gồm các bước như tổ chức nhiễm sắc thể, tháo xoắn, phiên mã, biến đổi sau phiên mã, dịch chuyển mRNA ra khỏi nhân, dịch mã và biến đổi sau dịch mã.
- Ở đa số sinh vật nhân thực, đặc biệt là các cơ thể đa bào, mỗi tế bào không biểu hiện gen một cách tự do mà thường phải trải qua quá trình biệt hóa để thực hiện các chức năng chuyên biệt, giữ cho cơ thể hoạt động một cách đồng bộ và hiệu quả.
- Ngoài việc biệt hóa tế bào, cơ thể đa bào nhân thực còn trải qua quá trình phát triển cá thể với nhiều giai đoạn phức tạp liên tục, trong đó một số gen chỉ được biểu hiện trong giai đoạn phôi và sau đó ngừng hoạt động hoàn toàn.
3. Bài tập ứng dụng liên quan
Câu 1: Hoạt động của gen mã hóa enzym phân giải lactozo ở vi khuẩn E. coli được điều chỉnh ở mức độ nào?
A. Chủ yếu ở mức sau dịch mã.
B. Chủ yếu ở mức dịch mã.
C. Chủ yếu ở giai đoạn phiên mã.
D. Hoàn toàn ở giai đoạn sau phiên mã.
Đáp án: C
Câu 2: Protein ức chế và vùng vận hành O có mối quan hệ như thế nào?
A. Khi môi trường thiếu lactozo, protein ức chế sẽ gắn vào vùng O, từ đó cản trở quá trình phiên mã của các gen cấu trúc.
B. Trong điều kiện không có lactozo, protein ức chế không thể gắn vào vùng O, dẫn đến việc nhóm gen cấu trúc không được phiên mã.
C. Trong môi trường không có lactozo, protein ức chế không gắn vào vùng O, cho phép enzym phiên mã liên kết với vùng khởi động và tiến hành phiên mã nhóm gen cấu trúc.
D. Khi có lactozo, protein ức chế gắn vào vùng O, từ đó ngăn chặn quá trình phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
Đáp án: A
Câu 3: Trong suốt giai đoạn phát triển và nhu cầu của tế bào, hoạt động của gen sẽ thay đổi như thế nào?
A. Tất cả các gen trong tế bào đều được kích hoạt.
B. Mỗi gen trong tế bào sẽ có thời điểm hoạt động và ngừng hoạt động.
C. Chỉ một số gen trong tế bào được kích hoạt.
D. Phần lớn các gen trong tế bào đều hoạt động.
Đáp án: C
Câu 4: Các thành phần cấu trúc của một operon được sắp xếp theo trình tự nào?
A. Gen điều hòa – vùng vận hành – vùng khởi động – nhóm gen cấu trúc.
B. Vùng khởi động – vùng vận hành – nhóm gen cấu trúc.
C. Nhóm gen cấu trúc – vùng vận hành – vùng khởi động.
D. Nhóm gen cấu trúc – vùng khởi động – vùng vận hành.
Đáp án: B
Câu 5: Đặc điểm nào dưới đây là không chính xác về cơ chế điều hòa hoạt động gen ở tế bào nhân thực?
A. Cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực phức tạp hơn so với sinh vật nhân sơ.
B. Hầu hết các đoạn nucleotit trên ADN đều được mã hóa để tạo thành thông tin di truyền.
C. Các đoạn ADN không mã hóa đóng vai trò trong việc điều hòa hoặc không có chức năng hoạt động.
D. Có nhiều mức độ điều hòa, từ cấu trúc nhiễm sắc thể đến các biến đổi sau quá trình dịch mã.
Đáp án: B
Câu 6: Trong cơ chế điều hòa của operon Lac, sự kiện nào sau đây xảy ra bất kể môi trường có hoặc không có lactozo?
A. Một số phân tử lactozo kết hợp với protein ức chế.
B. Gen điều hòa R tạo ra protein ức chế.
C. Các gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã để tạo ra các phân tử mARN tương ứng.
D. ARN polimeraza gắn vào vùng khởi động của operon Lac để thực hiện quá trình phiên mã.
Đáp án: B
Câu 7: Trong cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, gen điều hòa có vai trò gì?
A. Cung cấp thông tin để tổng hợp một protein ức chế tác động lên các gen cấu trúc.
B. Vị trí mà protein ức chế liên kết để ngăn cản hoạt động của enzym phiên mã.
C. Cung cấp thông tin cho việc tổng hợp một protein ức chế ảnh hưởng đến vùng vận hành.
D. Cung cấp thông tin cho việc tổng hợp một protein ức chế tác động đến vùng khởi động.
Đáp án: C
Câu 8: Trình tự nucleotit đặc biệt của một operon, nơi ARN polimeraza bám vào để bắt đầu phiên mã các gen cấu trúc, được gọi là:
A. Tổng hợp protein ức chế liên kết với vùng khởi động để kích hoạt phiên mã.
B. Tổng hợp enzym ARN polimeraza gắn vào vùng khởi động để bắt đầu quá trình phiên mã.
C. Tổng hợp protein ức chế kết hợp với vùng vận hành để ngăn chặn phiên mã.
D. Tổng hợp các enzym tham gia vào quá trình phân giải đường lactozo.
Đáp án: A
Câu 9: Trong operon Lac của E. coli, khi môi trường không có lactozo nhưng enzym phân giải lactozo vẫn được sản xuất, có thể giải thích hiện tượng này bằng những lý do sau:
(1) Vùng khởi động (P) bị bất hoạt, cho phép enzym ARN polimeraza gắn vào và bắt đầu phiên mã.
(2) Gen điều hòa (R) bị đột biến, dẫn đến việc không sản xuất được protein ức chế.
(3) Vùng vận hành (O) bị đột biến, không còn khả năng liên kết với protein ức chế.
(4) Gen cấu trúc (Z, Y, A) bị đột biến, làm tăng cường biểu hiện của các gen này.
Những lý do hợp lý là:
A. (2) và (4)
B. (1), (2) và (3)
C. (2) và (3)
D. (2), (3) và (4)
Đáp án: C
Trên đây là toàn bộ thông tin về bài tập: Khi nào thì protein ức chế làm dừng hoạt động của operon Lac? Cảm ơn các bạn đã theo dõi và quan tâm đến bài viết của Mytour!
