ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN

ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN  

A.    LÝ THUYẾT

I.                   Khái niệm

-          Điều hòa hoạt động gen là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo trong tế bào nhằm đảm bảo cho hoạt động sống của tế bào phù hợp với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thế.

-          Điều hòa hoạt động gen có thể ở mức độ phiên mã, dịch mã, sau phiên mã.

-          Ở sinh vật nhân sơ, điều hòa hoạt động gen ở mức độ phiên mã. 

II.                Cấu trúc của operon Lac ở E.coli

-         Operon là các gen cấu trúc liên quan về chức năng được phân bố liền nhau và có chung cơ chế điều hòa hoạt động.

-          Cấu trúc operon Lac:

+ Z,Y, A : các gen cấu trúc mã hóa cho các enzim phân giải lactozo

+ P: vùng khởi động có trình tự ADN polimeraza liên kết và khởi động quá trình phiên mã.

+ O: Vùng  vận hành có trình tự nu đặc biệt để protein ức chế liên kết ngăn cản phiên mã.

-          Gen điều hòa (R) không nằm trong operon nhưng co vai trò điều hòa hoạt động operon.

III.             Cơ chế điều hòa hoạt động operon Lac

* Khi môi trường không có lactozo: gen điều hòa tổng hợp protein ức chế. Protein ức chế gắn vào vùng vận hành (O) làm các gen cấu trúc không phiên mã.

* Khi môi trường có lactozo:  lactozo là chất cảm ứng gắn với protein ức chế làm protein ức chế bị biến đổi không gắn vào vùng vận hành. Nhờ vậy, ARN polimeraza liên kết vùng khởi động tiến hành phiên mã làm mARN của Z,Y,A được tổng hợp và dịch mã thành các enzim phân hủy lactozo. Khi lactozo cạn kiệt thì protein ức chế lại gắn vào vùng O và quá trình phiên mã dừng lại.

B.    BÀI TẬP

Câu 1: Trong cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ, vai trò của gen điều hòa là gì?

A.  Mang thông tin quy định prôtêin điều hòa.

B.  Nơi liên kết với protêin điều hòa.

C.  Nơi tiếp xúc với enzim pôlimeraza.

D.  Mang thông tin quy định enzim pôlimeraza

      Đáp án: C

  Câu 2:Theo Jacôp và Mônô, các thành phần cấu tạo của opêron Lac gồm:

A.  gen điều hoà, nhóm gen cấu trúc, vùng khởi động (P).

B.  vùng vận hành (O), nhóm gen cấu trúc, vùng khởi động (P).

C.  gen điều hoà, nhóm gen cấu trúc, vùng vận hành (O).

D.  gen điều hoà, nhóm gen cấu trúc, vùng vận hành (O), vùng khởi động (P).

Đáp án: D

Câu 3: Trong một operon, nơi enzim ARN-polimeraza bám vào khởi động phiên mã là:

A. Vùng khởi động.                                           

B. Vùng vận hành.

C. Vùng điều hòa.                                             

D. Vùng mã hóa.

Đáp án: B

Câu 4: Trình tự các gen trong 1 opêron Lac như sau:

A.  Gen điều hoà (R) → vùng vận hành (O) → các gen cấu trúc: gen Z - gen Y - gen A.

B.  Gen điều hoà (R)→ vùng khởi động (P) → vùng vận hành (O) → các gen cấu trúc.

C.  Vùng khởi động (P) → vùng vận hành (O) → các gen cấu trúc: gen Z - gen Y - gen A.

D.  Vùng vận hành (O) → vùng khởi động (P) → các gen cấu trúc: gen Z - gen Y - gen A

Đáp án: C

Câu 5: Trong mô hình cấu trúc của Operon Lac, vùng khởi động là nơi

A.  prôtêin ức chế có thể liên kết vào để ngăn cản quá trình phiên mã.

B.  mang thông tin quy định cấu trúc prôtêin ức chế.

C.  ARN pôlymeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.

D.  mang thông tin quy định cấu trúc các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lăctôzơ.

   Đáp án: C

Câu 6: Theo F.Jacôp và J.Mônô, trong mô hình cấu trúc của opêron Lac, vùng vận hành (operator) là

A.  vùng mang thông tin mã hóa cấu trúc prôtêin ức chế, prôtêin này có khả năng ức chế quá trình phiên mã.

B.  trình tự nuclêôtit đặc biệt, tại đó prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã.

      C.  nơi mà ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã tổng hợp nên ARN thông tin.      

 D.  vùng khi họat động sẽ tổng hợp nên prôtêin, prôtêin này tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào hình thành nên tính trạng.

  Đáp án: B

Câu 7: Ở sinh vật nhân sơ, điều hòa hoạt động của gen diễn ra chủ yếu ở giai đoạn

A. trước phiên mã.       

B. sau dịch mã.            

C. dịch mã.                  

D. phiên mã.

Đáp án: D

Câu 8: Trong cơ chế điều hoà hoạt động của opêron Lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactôzơ và khi môi trường không có 

       A.  Một số phân tử lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế.

  B.  Gen điều hoà R tổng hợp prôtêin ức chế.

  C.  Các gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã tạo ra các phân tử mARN tương ứng.

  D.  ARN pôlimeraza liên kết với vùng khởi động của opêron Lac và tiến hành phiên mã.

Đáp án B

Câu 9: Điều khẳng định nào dưới đây về hoạt động của opêron Lac là đúng?

     A.  Khi môi trường có lactôzơ thì phân tử đường này sẽ liên kết với ARN pôlimeraza làm cho nó bị biến đổi cấu hình nên có thể liên kết được với vùng vận hành.

     B.  Khi môi trường không có lactôzơ thì phân tử ARN pôlimeraza không thể liên kết được với vùng vận hành.

     C.  Khi môi trường có lactôzơ thì phân tử đường này sẽ liên kết với phân tử prôtêin ức chế làm cho nó bị biến đổi cấu hình nên không thể liên kết được với vùng vận hành.

         D.   môi trường không có lactôzơ thì phân tử prôtêin ức chế sẽ liên kết với ARN pôlimeraza làm cho nó bị biến đổi cấu hình nên có thể liên kết được với vùng khởi động.

    Đáp án C

Câu 10: Khi nói về điều hòa hoạt động của opêron lac ở E.coli. Câu nói nào sau đây có nội dung không đúng?

A.  Khi môi trường chỉ có lactôzơ chất cảm ứng sẽ gắn vào prôtêin ức chế làm thay đổi cấu hình không gian làm nó không gắn vào được vùng O. Nhờ đó mARN pôlimeraza thực hiện được quá trình phiên mã ở nhóm gen cấu trúc.

B.  Khi môi trường không có lactôzơ, prôtêin ức chế gắn vào vùng O, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc,vì enzim phiên mã mARN pôlimeraza không hoạt động được.

C.  Khi môi trường có lactozơ, prôtêin ức chế bị bất hoạt, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc, vì enzim phiên mã mARN pôlimeraza không hoạt động được.

D.  Sự phiên mã bị kì hãm khi chất ức chế gắn vào vùng O và lại diễn ra bình thường khi chất cảm ứng làm bất hoạt chất ức chế.

    Đáp án C

Câu 11: Cho các phát biểu sau về điều hòa hoạt động của gen:

(1)  Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ chủ yếu xảy ra ở cấp độ phiên mã.

(2)  Gen điều hòa qui định tổng hợp protein ức chế. Protein này liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã làm cho các gen cấu trúc không hoạt động.

(3)  Trật tự nucleotit đặc thù mà tại đó enzim ADN-polimeraza có thể nhận biết và khởi đầu phiên mã là vùng khởi động.

(4)  Mô hình Operon không có gen điều hòa.

Số phát biểu đúng là:

A. 1.                          B. 2.                     C. 3.                      D. 4.

-3 sai vì “Trật tự nucleotit đặc thù mà tại đó enzim ARN-polimeraza có thể nhận biết và khởi đầu phiên mã là vùng khởi động.”

 à đáp án C

Câu 12: Có bao nhiêu phát biểu sau đây về mô hình điều hòa hoạt động của operon Lac ở E. coli là đúng?

(1)  Vùng khởi động phân bố ở đầu 5’ của mạch mã gốc, mang tín hiệu khởi đầu phiên mã.

(2)  Ba gen cấu trúc trong operon Lac đuợc dịch mã đồng thòi bởi một riboxom tạo ra một chuỗi polipeptit.

(3)  Chất cảm ứng là sản phẩm của gen điều hòa.

(4)  Gen điều hòa (R) hoạt động không phụ thuộc vào sự có mặt của lactozo.

        A. 1.                           B. 2.                          C. 3.                          D. 4.

-  1 sai vì vùng khởi động phân bố đầu mạch mã gốc, mang tín hiệu khởi đầu phiên mã.

- 3 sai vì protein ức chế mới là sản phẩm của gen điều hòa.

à đáp án B

Câu 13: Trong cơ chế điều hoà sinh tổng hợp prôtêin ở vi khuẩn E.coli, khi môi trường không có lactôzơ thì diễn ra các sự kiện nào?

(1)  Gen điều hoà chỉ huy tổng hợp một loại prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành.

(2)  Chất cảm ứng kết hợp với prôtêin ức chế, làm vô hiệu hoá chất ức chế.

(3)  Quá trình phiên mã của các gen cấu trúc bị ức chế, không tổng hợp được mARN.

(4)   Vùng vận hành được khởi động, các gen cấu trúc hoạt động tổng hợp mARN, từ đó tổng hợp các chuỗi pôlipeptit.

   Số phương án đúng là:

A. 1.                          B. 0.                     C. 2.                      D. 3.

- Ý 1 đúng

- Ý 2 sai vì môi trường không có lactozo à không có chất cảm ứng làm bất hoạt protein ức chế.

-Ý 3 đúng.

- Ý 4 sai vì khi môi trường không có lactozo thì vùng vận hành bị bất hoạt bởi protein ức chế, do đó quá trình phiên mã không diễn ra.

à đáp án C

Câu 14: Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật gồm:

         (1) Điều hòa phiên mã.                             (2) Điều hòa đóng tháo xoắn nhiễm sắc thể.

(3)  Điều hòa sau dịch mã.

(4)  Điều hòa qua Operon.                                (5) Điều hòa ở từng gen.

Có bao nhiêu cơ chế điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ?

A. 3.                          B. 4            C. 2          D. 1.

- 2 sai vì điều hòa đóng xoắn NST là điều hòa trước phiên mã của sinh vật nhân thực, chưa có ở nhân  sơ.

- 3 sai vì điều hòa sau dịch mã có sự tham gia của bộ máy Gongi. Mà bộ máy Gongi chỉ có ở sinh vật nhân thực.

-5 sai vì điều hòa ở từng gen chỉ xảy ra ở sinh vật nhân thực.

à đáp án C

Câu 15: Cho các sự kiện dưới đây về cơ chế hoạt động của operon Lac ở vi khuẩn Ecoli:

(1)  Khi môi trường có lactôzơ, lactôzơ sẽ hoạt động như chất cảm ứng làm thay đổi cấu trúc không gian prôtêin ức  chế làm chúng không gắn vào vùng vận hành được.

(2)  Quá trình dịch mã tạo ra 1 chuỗi polipeptit, sau đó chuỗi polipeptit này được chia ra làm 3 chuỗi polipeptit tương ứng của 3 gen X, Y, A rồi được chế biến lại để tạo prôtêin có chức năng sinh học.

(3)  Các enzim được tạo ra từ các gen trên operon có vai trò phản ứng phân giải lactôzơ để cung cấp năng lượng cho tế bào.

(4)   Quá trình phiên mã xảy ra khi môi trường có lactôzơ, sản phẩm của quá trình phiên mã là 1 chuỗi poliribonucleotit chứa các phân tử mARN của 3 gen trên operon.

Số sự kiện chưa chính xác là:

A. 0.                          B. 1.                     C. 2.                      D. 3.

- Ý 1 đúng

- Ý 2  sai vì phiên mã tạo ra 3 chuỗi polinu tương ứng với 3 gen. Sau đó chúng cũng tách riêng thành 3 mARN tương ứng với mỗi gen và tổng hợp riêng chuỗi polinu chứ không tổng hợp chung.

- Ý 3 đúng

- Ý 4 đúng

à Đáp án: B

Câu 16: Có bao nhiêu phát biểu sau đây là đúng khi nói về mô hình hoạt động của opêron Lac ở E. coli?

(1)  Gen điều hòa tổng hợp ra prôtêin ức chế mà không phụ thuộc vào sự có mặt của chất cảm ứng lactozo.

(2)  Vùng khởi động nằm ở vị trí đầu tiên trong cấu trúc của opêron Lac tính từ đầu 5’ trên mạch mã gốc của gen.

(3)  Vùng vận hành là vị trí tương tác với prôtêin ức chế để ngăn cản hoạt động phiên mã của enzim ADN- polimeraza.

(4)  3 gen cấu trúc Z, Y, A trong operon Lac luôn được phiên mã đồng thời tạo ra một phân tử mARN mang thông tin mã hóa cho cả 3 gen.

(5)  Lượng sản phẩm của gen có thể được tăng lên nếu có đột biến gen xảy ra tại vùng vận hành.

A. 1.                     B. 2.                     C. 3.                     D. 4.

-  2 sai. Tình từ đầu 3’ mạch mã gốc chứ không phải từ đầu 5’.

à đáp án D

Câu 17: Cho các nhận định sau:

(1)  Điều hòa hoạt động của gen chính là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra

(2)  Đối với operon Lac ở E.coli thì tín hiệu hòa hoạt động của gen là đường lactozo.

(3)  Gen điều hòa (regulator R) là vị trí tiếp xúc với enzim ARN polimeraza để xúc tác quá trình phiên mã.

(4)  Sự nhắc lại nhiều lần các gen tổng hợp loại protein mà tế bào có nhu cầu lớn là điều hòa trước phiên mã.

(5)  Các enzim phân giải các protein không cần thiết một cách chọn lọc là ví dụ về sự điều hòa gian đoạn dịch mã.

Số nhận định đúng là?

A. 1.                              B. 2.                     C. 3.                     D. 4.

- 3 sai vì vị trí tiếp xúc với enzim ARN pol là vùng khởi động chứ không phải gen điều hòa

- 5 sai vì đây là trường hợp điều hòa hoạt động gen sau dịch mã

à đáp án C

Bài viết gợi ý: