BÀI 3: ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN

Bài 1 (trang 18 SGK Sinh học 12):

Thế nào là điều hòa hoạt động gen?

Điều hòa hoạt động gen là quá trình điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra trong tế bào 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 thể.

Các cấp độ điều hòa hoạt động gen:

Điều hòa trước phiên mã: là điều hòa số lượng gen qui định tính trạng nào đó trong tế bào
Điều hòa phiên mã: là điều hòa việc tạo ra số lượng mARN.
Điều hòa dịch mã: là điều hòa lượng prôtêin được tạo ra bằng cách điều khiển thời gian tồn tại của mARN, thời gian dịch mã hoặc số lượng ribôxôm tham gia dịch mã
Điều hòa sau dịch mã: là điều hòa chức năng của prôtêin sau khi đã dịch mã hoặc loại bỏ prôtêin chưa cần thiết.

Bài 2 (trang 18 SGK Sinh học 12):

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

Trên phân tử ADN của vi khuẩn, các gen cấu trúc có liên quan về chức năng thường được phân bố liền nhau thành từng cụm có chung một cơ chế điều hòa được gọi là một opêron.

Cấu trúc opêron Lac ở E.coli bao gồm:

Z, Y, A: Các gen cấu trúc kiểm soát tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactôzơ trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào.

- O (operator): Vùng vận hành là trình tự nucleotit đặc biệt tại đó protein ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã.

- P (promoter): Vùng khởi động, nơi mà ARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.

Một gen khác tuy không nằm trong thành phần của opêron, song cũng có vai trò quan trọng trong điều hòa hoạt động các gen của opêron là gen điều hòa R.

Gen điều hòa R khi hoạt động sẽ tổng hợp nên protein ức chế. Protein này có khả năng liên kết với vùng vận hành dẫn đến ngăn cản quá trình phiên mã.

Bài 3 (trang 18 SGK Sinh học 12):

Giải thích cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac.

Sự hoạt động của 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 vùng vận hành (O) 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:

o Khi môi trường không có lactose: Gen điều hòa 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 ko hoạt động.

o Khi môi trường có lactose: 1 số phân tử lactose liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình ko gian 3 chiều của nó làm cho protein ức chế ko thể liên kết được với vùng vận hành và do vậy ARN polimerase có thể liên kết được với vùng khởi động để tiến hành phiên mã. Sau đó, các phân tử mARN của gen cấu trúc Z, Y, A được dịch mã tạo thành các enzyme phân giải đường lactose. Khi đường lactose bị phân giải hết thì protein ức chế lại liên kết với vùng vận hành và quá trình phiên mã bị dừng lại.

Bài tập 4 trang 18 SGK Sinh học 12: Hãy chọn phương án trả lời đúng:

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.

Gợi ý trả lời bài 4

Gen điều hòa (R): không thuộc thành phần của opêron nhưng đóng vai trò quan trọng trong điều hoà hoạt động các gen của opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế.

⇒ Chọn đáp án B.