Buzz
1. Vì sao prôtêin ức chế bị mất tác dụng theo mô hình operon Lac?
Câu hỏi: Vì sao prôtêin ức chế mất tác dụng theo mô hình operon Lac?
A. Lactozơ làm thay đổi cấu trúc không gian của prôtêin ức chế.
B. Do prôtêin ức chế bị phân hủy khi lactozơ xuất hiện.
C. Bởi vì lactozơ làm ngưng hoạt động của gen điều hòa.
D. Do gen cấu trúc làm bất hoạt gen điều hòa.
Đáp án:
Lactozơ liên kết với prôtêin ức chế, làm thay đổi cấu trúc không gian của prôtêin, từ đó khiến nó mất khả năng ức chế.
Đáp án đúng là: A
2. Lý thuyết sinh học lớp 12 - Điều hòa hoạt động của gen
2.1. Tổng quan về điều hòa hoạt động của gen
Điều hòa hoạt động của gen liên quan đến việc kiểm soát sản phẩm mà gen tạo ra, bao gồm ARN và protein, cũng như quản lý các quá trình nhân đôi ADN, phiên mã ARN và tổng hợp protein.
Mục đích của việc điều hòa này là để đảm bảo tế bào chỉ sản xuất những protein cần thiết vào đúng thời điểm và với số lượng thích hợp, giúp tế bào thích ứng với môi trường và duy trì sự phát triển bình thường của cơ thể.
Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật có thể diễn ra ở ba cấp độ: phiên mã, dịch mã và sau dịch mã. Trong tế bào nhân sơ, quá trình điều hòa chủ yếu diễn ra ở mức phiên mã.
2.2. Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ
(1) Cấu trúc của operon Lac:
Operon là nhóm các gen cấu trúc liên quan chức năng, thường tổ chức thành cụm và được điều chỉnh bởi cùng một cơ chế. Operon Lac là một loại operon kiểm soát tổng hợp enzyme phân giải lactozo.
(2) Cấu trúc của operon Lac ở E. coli:
- Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Các gen này nằm gần nhau và có chức năng liên kết chặt chẽ.
- Vùng vận hành (O): Đây là đoạn nuclêôtít đặc biệt, nơi mà protein ức chế gắn vào để ức chế quá trình phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
- Vùng khởi động (P): Đây là điểm bắt đầu của quá trình sao chép mã do enzyme ARN-polimeraza thực hiện.
- Gen điều hòa (R): Mặc dù không nằm trong operon, gen này rất quan trọng vì nó sản xuất protein ức chế để điều chỉnh hoạt động của các gen trong operon.
(3) Cơ chế điều chỉnh hoạt động của operon Lac:
- Khi không có lactozo: Protein ức chế, được tổng hợp từ gen điều hòa, sẽ gắn vào vùng vận hành và ngăn cản quá trình phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
- Khi có lactozo: Lactozo (đóng vai trò như chất kích hoạt) liên kết với protein ức chế, làm thay đổi cấu trúc không gian của protein ức chế, khiến nó không còn hoạt động và không gắn vào vùng vận hành. Do đó, enzyme ARN polimeraza có thể liên kết vào vùng khởi động để bắt đầu phiên mã, dẫn đến việc tổng hợp các enzyme thủy phân lactozo.
2.3. Điều chỉnh hoạt động gen ở sinh vật nhân thực
- Việc điều chỉnh biểu hiện gen ở tế bào nhân thực là một quá trình phức tạp hơn so với tế bào nhân sơ, bao gồm nhiều giai đoạn như nhiễm sắc thể, tháo xoắn, phiên mã, biến đổi sau phiên mã, và các bước tiếp theo sau khi mRNA rời khỏi nhân và vào tế bào chất để dịch mã và biến đổi.
- Tế bào nhân thực chủ yếu tồn tại trong các cơ thể đa bào, và các tế bào thường không hoạt động độc lập mà phải biệt hóa để thực hiện các chức năng chuyên biệt, góp phần duy trì sự cân bằng trong cơ thể.
- Ngoài sự biệt hóa tế bào, các sinh vật đa bào thường trải qua quá trình phát triển cá thể với nhiều giai đoạn phức tạp, trong đó một số gen chỉ hoạt động ở giai đoạn phôi và sau đó bị tắt hoàn toàn.
3. Bài tập ứng dụng liên quan
CÂU 1:
Một gen ở sinh vật nhân sơ có 3000 nuclêôtit với tỷ lệ A/G = 2/3. Khi gen này xảy ra đột biến mất một cặp nuclêôtit, làm giảm 2 liên kết hiđrô so với gen bình thường, số lượng từng loại nuclêôtit của gen mới sau đột biến là
A. A = T = 600 nu; G = X = 899 nu
B. A = T = 900 nu; G = X = 599 nu.
C. A = T = 600 nu; G = X = 900 nu.
D. A = T = 599 nu; G = X = 900 nu.
Đáp án chính xác: D
Phương pháp giải quyết:
- Áp dụng công thức để tính số lượng từng loại nucleotit của gen dựa trên tỷ lệ đã cho.
- Sử dụng kiến thức về các loại đột biến gen để phân tích tình huống.
CÂU 2:
Khi đề cập đến đột biến gen, các phát biểu nào dưới đây là chính xác?
(1) Đột biến gen làm thay đổi một cặp nucleotit có thể dẫn đến việc kết thúc sớm quá trình dịch mã.
(2) Đột biến gen tạo ra các alen mới, từ đó làm gia tăng sự đa dạng gen trong quần thể.
(3) Đột biến điểm là loại đột biến ảnh hưởng đến một hoặc vài cặp nucleotit cụ thể.
(4) Đột biến gen có thể mang lại lợi ích, gây hại hoặc không ảnh hưởng gì đến thể đột biến.
(5) Độ nghiêm trọng của alen đột biến phụ thuộc vào sự kết hợp với các gen khác và điều kiện môi trường.
A. (2),(4),(5)
B. (3),(4),(5)
C. (1),(2),(3)
D. (1),(3),(5)
Đáp án: A
Xem xét các tuyên bố
(1) Sai, đột biến thay thế tạo ra một bộ ba kết thúc mới dẫn đến việc dịch mã kết thúc sớm.
(2) Đúng
(3) Sai, đột biến điểm chỉ ảnh hưởng đến một cặp nucleotide.
(4) Đúng
(5) Đúng
CÂU 3:
Một đoạn DNA trong tế bào nhân thực có trình tự nucleotide trên mạch gốc là 3’..TGTGAAXTTGXA... 5’. Theo lý thuyết, trình tự nucleotide trên mạch bổ sung của đoạn DNA này sẽ là
A. 5' ...TGTGAAXXTGXA... 3’
B. 5'...AAAGTTAXXGGT... 3’
C. 5’..TGXAAGTTXAXA... 3’
D. 5’...AXAXTTGAAXGT... 3’.
Đáp án: D
Phương pháp:
Áp dụng nguyên tắc bổ sung A - T; G - X và ngược lại.
Cách giải:
Mạch gốc: 3’ ....TGTGAAXTTGXA....5’
Mạch bổ sung: 5’ ...AXAXTTGAAXGT 3’
CÂU 4:
Khi bàn về đột biến gen, phát biểu nào sau đây là sai?
A. Đột biến gen có thể có lợi, có hại hoặc trung tính đối với cá thể mang đột biến.
B. Đa số các đột biến gen xảy ra trong quá trình sao chép ADN
C. Đột biến gen là nguồn nguyên liệu chính cho tiến hóa
D. Đa số các đột biến điểm là dạng mất một cặp nucleotide
Đáp án: D
Phát biểu sai là D vì mặc dù đột biến mất 1 cặp nucleotide có thể gây hậu quả nghiêm trọng, nhưng không phải là dạng phổ biến nhất.
CÂU 5:
Một phân tử mARN tổng hợp có tỉ lệ các loại nucleotit A:U:G= 4:3:2:1. Tỉ lệ của các bộ ba chứa cả ba loại nucleotit A, U, G là
A. 7,2%
B. 21,6%
C. 2,4%
D. 14,4%
Đáp án: D
CÂU 6:
Trong cơ chế điều chỉnh của operon Lac, khi không có lactose trong môi trường
A. Vùng vận hành không liên kết với protein điều chỉnh.
B. Gen cấu trúc không được phiên mã.
C. Protein ức chế bị mất hoạt tính.
D. Gen điều chỉnh không hoạt động.
Đáp án: B
Khi môi trường không có lactose:
- Protein ức chế gắn vào vùng vận hành (O), làm cho các gen cấu trúc không được phiên mã → B đúng, A sai
- C là sai.
- D sai vì gen điều chỉnh vẫn hoạt động dù có lactose hay không.
CÂU 7:
Với 4 loại nucleotide A, U, G, X, số lượng bộ ba di truyền mã hóa cho các axit amin là
A. 61
B. 18
C. 64
D. 27
Đáp án: A
Phương pháp: Sử dụng kiến thức về bảng mã di truyền.
Với 4 loại nucleotide A, U, G, X tạo thành 4^3 = 64 bộ ba, trong đó có 3 bộ ba có chức năng kết thúc, không mã hóa axit amin, nên số bộ ba mã hóa axit amin là 64 - 3 = 61.
CÂU 8:
Mối liên hệ giữa protein ức chế và vùng vận hành O được thể hiện ra sao?
A. Khi môi trường không có lactoza, protein ức chế gắn vào O, ngăn cản sự phiên mã của các gen cấu trúc.
B. Khi môi trường không có lactoza, protein ức chế không thể gắn vào O, do đó nhóm gen cấu trúc không được phiên mã.
C. Khi không có lactoza, protein ức chế không liên kết với O, enzyme phiên mã có thể kết hợp với vùng khởi động để thực hiện phiên mã nhóm gen cấu trúc.
D. Khi môi trường có lactoza, protein ức chế gắn vào O, làm cản trở sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc.
Đáp án: A
Đây là toàn bộ nội dung bài viết của Mytour về bài tập: Theo mô hình operon Lac, tại sao protein ức chế lại bị mất hoạt tính? Cảm ơn quý bạn đọc đã quan tâm theo dõi!
