I. KHÁI QUÁT VỀ ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra (ARN và protein) hay điều hòa các quá trình nhân đôi ADN, phiên mã tạo ARN và quá trình tổng hợp protein Ý nghĩa: Tế bào chỉ tổng hợp protein cần thiết vào thời điểm thích hợp với một lượng cần thiết. Đảm bảo các hoạt động sống của tế bào thích ứng với điều kiện môi trường cũng như sự phát triển bình thường của cơ thể - Điều hòa hoạt động gen của tế bào nhân sơ xảy ra chủ yếu ở mức độ phiên mã . - Điều hòa hoạt động gen của tế bào nhân thực xảy ra chủ yếu ở mức độ trước phiên mã, phiên mã, dịch mã, sau dịch mã. II. ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN Ở SINH VẬT NHÂN SƠ 1. Mô hình cấu trúc của operon Lac Operon là các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường phân bố theo cụm có chung một cơ chế điều hòa. Operon Lac là Operon quy định tổng hợp các enzim thủy phân Lactozo. 2. Cấu trúc opêron Lac ở E. Coli: Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Nằm kề nhau, có liên quan với nhau về chức năng Vùng vận hành (O) : là đoạn mang trình tự nuclêôtit đặc biệt, là nơi bám của prôtêin ức chế ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc ngăn cản quad trình phiên mã. Vùng khởi động (P) : nơi bám của enzim ARN-polimeraza khởi đầu sao mã. Gen điều hòa (R) : không thuộc thành phần của opêron nhưng đóng vai trò quan trọng trong điều hòa hoạt động các gen của opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế. 3. Sự điều hòa hoạt động của operon Lac - Khi môi trường không có Lactozo: Protêin ức chế do gen điều hòa tổng hợp sẽ liên kết vào vùng vận hành làm ngăn cản quá trình phiên mã của gen cấu trúc - Khi môi trường có Lactozo: Lactozo (đóng vai trò như chất cảm ứng) đã liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian ba chiều của protein ức chế nên protein ức chế bất hoạt và không gắn với vùng vận hành, Enzim ARN polimeraza có thể liên kết vào vùng khởi động để tiến hành quá trình phiên mã. Các phân tử mARN tiếp tục dịch mã tổng hợp các enzim thủy phân Lactozo cho đến hết lactozo. Bài Tập áp dụng Câu 1. Thành phần nào sau đây không thuộc opêron Lac? A. Các gen cấu trúc (Z, Y, A). B. Vùng vận hành (O). C. Gen điều hòa (R). D. Vùng khởi động (P). Câu 2. Vùng điều hòa là vùng A. Quy định trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử prôtêin B. Mang tín hiệu kết thúc phiên mã C. Mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã D. Mang thông tin mã hóa các axit amin Câu 3. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ chủ yếu diễn ra ở giai đoạn A. Dịch mã B. Sau phiên mã C. Phiên mã D. Nhân đôi AND Câu 4. Giả sử trình tự nuclêôtit ở vùng vận hành (O) của operôn Lac ở vi khuẩn E. Coli bị thay đổi, có thể dẫn đến A. Đột biến gen cấu trúc. B. Biến đổi trình tự axit amin của của prôtêin ức chế. C. Các gen cấu trúc phiên mã liên tục. D. Biến đổi trình tự nuclêôtit ở vùng khởi động (P). Câu 5. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của operon Lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactozo và khi môi trường không có laztozo? A. Một số phân tử lactozo liên kết với protein ức chế. B. ARN polimeraza liên kết với vùng khởi động của operon Lac và tiến hành phiên mã. C. Các gen cấu trúc Z, Y, A phiên mã hóa tạo ra các phân tử mARN tương ứng. D. Gen điều hòa R tổng hợp protein ức chế. Câu 6. Trong thành phần cấu trúc của một gen điển hình gồm có các phần: A. Vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc. B. Vùng cấu trúc, vùng mã hóa và vùng kết thúc. C. Vùng khởi động, vùng vận hành và vùng cấu trúc. D. Vùng khởi động, vùng mã hóa và vùng kết thúc Câu 7. Khi nói về hoạt động của opêron Lac phát biểu nào sau đây không đúng? A. Trong 1 opêron Lac, các gen cấu trúc Z, Y, A có số lần nhân đôi và phiên mã bằng nhau. B. Gen điều hòa và các gen cấu trúc Z, Y, A có số lần nhân đôi bằng nhau. C. Đường lactôzơ làm bất hoạt prôtêin ức chế bằng cách một số phân tử đường bám vào Prôtêin ức chế làm cho cấu trúc không gian của prôtêin ức chế bị thay đổi. D. Trong một opêron Lac, các gen cấu trúc Z, Y, A có số lần nhân đôi và phiên mã khác nhau Câu 8. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở E. Coli, khi môi trường có lactozo vì sao Prôtêin ức chế bị mất tác dụng? A. Vì lactôzơ làm cho các gen cấu trúc bị bất hoạt. B. Vì prôtêin ức chế bị phân hủy khi có lactôzơ. C. Vì lactôzơ làm gen điều hòa không hoạt động. D. Vì lactôzơ làm biến đổi cấu hình không gian của prôtêin ức chế. Câu 9. Một operon của vi khuẩn E. Coli có 3 gen cấu trúc là X, Y và Z. Người ta phát hiện Một dòng vi khuẩn đột biến trong đó sản phẩm của gen Y bị thay đổi về trình tự và số lượng Axit amin còn các sản phẩm của gen X và Z vẫn bình thường. Nhiều khả năng trật tự của các Gen cấu trúc trong operon này kể từ promoter là A. X - Z – Y B. Y - X – Z C. Y - Z – X D. X - Y – Z Câu 10. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở E. Coli, khi môi trường không có lactôzơ thì prôtêin ức chế sẽ ức chế quá trình phiên mã bằng cách A. Liên kết vào gen điều hòa. B. Liên kết vào vùng khởi động. C. Liên kết vào vùng vận hành. D. Liên kết vào vùng mã hóa. Câu 11. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac ở vi khuẩn E. Coli, vùng khởi động (promoter) là A. Những trình tự nuclêôtit mang thông tin mã hóa cho phân tử prôtêin ức chế. B. Những 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. D. Nơi mà chất cảm ứng có thể liên kết để khởi đầu phiên mã. Câu 12. Khi nói về opêron Lac ở vi khuẩn E. Coli, phát biểu nào sau đây sai? A. Gen điều hòa (R) không nằm trong thành phần của opêron Lac. B. Khi gen cấu trúc A phiên mã 5 lần thì gen cấu trúc Z phiên mã 2 lần. C. Vùng vận hành (O) là nơi prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã. D. Khi môi trường không có lactôzơ thì gen điều hòa (R) vẫn có thể phiên mã. Câu 13. Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac, phát biểu nào sau đây đúng? A. Nhóm gen cấu trúc không hoạt động khi prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành và lại diễn ra bình thường khi chất ức chế làm bất hoạt chất cảm ứng B. Khi môi trường không có lactôzơ, prôtêin ức chế gắn vào vùng vận hành, ngăn cản sự phiên mã của nhóm gen cấu trúc C. Nhóm gen cấu trúc không hoạt động khi chất ức chế gắn vào vùng khởi động và lại diễn ra bình thường khi chất cảm ứng làm bất hoạt prôtêin ức chế D. Khi môi trường có lactôzơ, prôtêin ức chế không thể gắn vào vùng khởi động, do đó mARN pôlimeraza liên kết được với vùng vận hành để tiến hành phiên mã Câu 14. Khi nói về hoạt động của opêron Lac ở vi khuẩn E. Coli, phát biểu nào sau đây sai? A. Nếu xảy ra đột biến ở giữa gen cấu trúc z thì có thể làm cho prôtêin do gen này quy định bị thay đổi Cấu trúc. B. Nếu xảy ra đột biến ở gen điều hòa R làm cho gen này không được phiên mã thì các gen cấu trúc z, Y, A cũng không được phiên mã. C. Khi prôtêin ức chế liên kết với vùng vận hành thì các gen cấu trúc Z, Y, A không được phiên mã. D. Gen điều hòa R không thuộc operôn, có chức mã hóa prôtein ức chế. Câu 15. Gen điều hòa opêron hoạt động khi môi trường A. Có chất cảm ứng. B. Không có chất cảm ứng. C. Không có chất ức chế. D. Có hoặc không có chất cảm ứng. Câu 16. Tín hiệu điều hòa hoạt động gen của Operon Lac ở vi khuẩn Ecoli là A. Enzim ADN polimezara. B. Đường lactozo. C. Protein ức chế. D. Đường mantozo. Câu 17. Xét một operon Lac ở E. Coli, khi môi trường không có lactozo nhưng enzim chuyển hóa lactozo vẫn được tạo ra. Một học sinh đã đưa ra một số giải thích cho hiện tượng trên như sau: (1) Do vùng khởi động (P) bị bất hoạt nên enzim ARN polimeraza có thể bám vào để khởi động quá Trình phiên mã. (2) Do gen điều hòa (R) bị đột biến nên không tạo được protein ức chế. (3) Do vùng vận hành (O) bị đột biến nên không liên kết được với protein ức chế. (4) Do gen cấu trúc (Z, Y, A) bị độ biến làm tăng khả năng biểu hiện của gen. Những giải thích đúng là: A. (2), (3) và (4) B. (1), (2) và (3) C. (2) và (4) D. (2) và (3) . Câu 18. Cho các hiện tượng sau: 1. Gen điều hòa của Operon Lac bị đột biến dẫn tới protein ức chế bị biến đổi không gian và mất chức Năng sinh học. 2. Đột biến làm mất vùng khỏi động (vùng P) của Operon Lac. 3. Gen cấu trúc Y bị đột biến dẫn tới protein do gen này quy định tổng hợp bị mất chức năng. 4. Vùng vận hành (vùng O) của Operon Lac bị đột biến và không còn khả năng gắn kết với protein ức chế. 5. Vùng khởi động của gen điều hòa bị đột biến làm thay đổi cấu trúc và không còn khả năng gắn kết với enzim ARN polimeraza. Khi không có đường Lactozo có bao nhiêu trường hợp operon Lac vẫn thực hiện phiên mã? A. 4. B. 5. C. 2 D. 3 Câu 19. Thành phần nào sau đây không thuộc cấu trúc của operon Lac A. Gen cấu trúc A B. Gen cấu trúc Y C. Gen điều hòa R D. Gen cấu trúc Z. Câu 20. Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu không đúng? 1. Operon Lac là ví dụ về điều hòa giai đoạn phiên mã ở sinh vật nhân sơ. 2. Mô hình cấu trúc của Operon Lac gồm gen điều hòa, vùng khởi động, vùng vận hành và nhóm gen cấu trúc Z, Y, A. 3. Khi ARN polimerase tiếp xúc với bộ ba kết thúc của gen A thì phiên mã dừng lại. 4. Sau khi phiên mã xong thì mARN tạo ra từ phiên mã mới bắt đầu dịch mã để tạo chuỗi polipeptit. A. 1. B. 2. C. 3. D. 4. Câu 21. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ chủ yếu diễn ra ở giai đoạn A. Dịch mã B. Sau phiên mã C. Phiên mã D. Tất cả giai đoạn
