Hướng dẫn giải bài tập SGK Sinh học lớp 12 bài 3: Điều hòa hoạt động gen

Bài 1: Thế nào là điều hoà hoạt động gen?

Trong tế bào chứa đầy đủ hệ gen nhưng các gen hoạt động khác nhau theo giai đoạn phát triển của cá thể và theo nhu cầu hoạt động sống của tế bào.

Sự hoạt động khác nhau của gen là do quá trình điều hoà, quá trình điều hoà này thường liên quan đến các chất cảm ứng hay còn gọi là chất tín hiệu.

Bài 2: Opêron là gì? Trình bày cấu trúc opêron Lac ở E. coli.

Trên ADN, các gen có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm, có chung một cơ chế điều hoà được gọi là opêron.

Opêron Lac gồm các thành phần:

• Nhóm gen cấu trúc liên quan nhau về chức năng nằm kề nhau.
• Gen chỉ huy (O): nằm trước các gen cấu trúc, là vị trí tương tác với prôtêin ức chế.
• Vùng khởi động (P): nằm trước gen chỉ huy đó là vị trí tương tác của ARN polimeraza để khởi đầu phiên mã.

Bài 3: Giải thích cơ chế điều hoà hoạt động của opêron Lac.

Sự hoạt động cùa opêron chịu sự điều khiển của một gen điều hoà (regulator: R) nằm ở trước opêron.

Bình thường, gen R tổng hợp ra một loại prôtêin ức chế gắn vào gen chỉ huy do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động. Khi có chất cảm ứng (ví dụ lactôzơ) thì opêron chuyển sang trạng thái hoạt động (cảm ứng).

Biểu hiện ở gen R và opêron Lac trong trạng thái ức chế:

• Trong điều kiện bình thường (môi trường không có chất cảm ứng: đường lactôzơ), gen điều hoà (R) phiên mã tạo ra mARN của nó, mARN này được sử dụng để tổng hợp ra chất ức chế (prôtêin ức chế).
• Chất ức chế đến bám vào gen chỉ huy. Gen chỉ huy bị ức chế do đó các gen cấu trúc không phiên mã.

Biểu hiện ở gen R và opêron Lac khi có chất cảm ứng lactôzơ:

• Khi môi trường nuôi E. coli có đường lactôzơ (đặc biệt là môi trường trước đó không có lactôzơ và thiếu glucôzơ) thì lactôzơ tác dụng với chất ức chế, chất ức chế bị bất hoạt. Do vậy, nó không còn có thể kết hợp với gen chỉ huy nữa.
• Gen chỉ huy được tự do điều khiển quá trình phiên mã của cả opêron, mARN cùa các gen A. B, C được tổng hợp và sau đó được sử dụng để dịch mã tổng hợp các prôtêin enzim tương ứng. Đó là trạng thái cảm ứng (hoạt động) của opêron.

Khi lactôzơ bị phân giải hết, chất ức chế được giải phóng, chất ức chế chuyển từ trạng thái bất hoạt sang trạng thái hoạt động đến bám vào gen chỉ huy và opêron lại chuyển sang trạng thái bị ức chế.

Bài 4: Trong cơ chế điều hoà hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, vai trò của gen điều hoà là gì?

A. Nơi tiếp xúc với enzim ARN polimeraza.

B. Mang thông tin quy định prôtêin ức chế.

C. Mang thông tin quy định enzim ARN pôlimcraza.

D. Nơi liên kết với prôtêin điều hoà.

Đáp án đúng B. Mang thông tin quy định prôtêin ức chế.