- Khi môi trường không có lactose: Bình thường, gen điều hòa R tổng hợp một loại prôtêin ức chế gắn vào gen chỉ huy O, do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động.. Pr
Trang 1I LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
1 Khái niệm:
- Điều hòa hoạt động của gen chính là điều hòa lượng sản phẩm của gen được tạo ra, ở đây được hiểu là gen có được phiên mã và dịch mã hay không
- Sự hoạt động khác nhau của các gen trong hệ gen là do quá trình điều hòa
2 Vai trò:
- Đảm bảo hoạt động sống của tế bào phù hợp điểu kiện môi trường và sự phát triển bình thường của
cơ thể
- Giúp nhận biết thời điểm gen hoạt động, lượng sản phẩm do gen tạo ra
3 Đặc điểm:
- Phức tạp, nhiều mức độ khác nhau:
+ 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
- Sinh vật nhân sơ: chủ yếu diễn ra quá trình điều hòa phiên mã
- Sinh vật nhân thực: điều hòa ở nhiều mức độ (Từ trước phiên mã đến sau dịch mã)
4 Cơ chế điều hòa hoạt động gen:
4.1 Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân sơ:
* Mô hình cấu trúc của opêron Lac (Vi khuẩn đường ruột E Coli)
ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG GEN
THẦY HOẠCH - SINH
KHÓA LIVTREAM MÔN SINH HỌC - LUYỆN THI
THPTQG 2022
ÔN 11 + HỌC SỚM 12
(Chuẩn nhất – Sát nhất)
Trang 2- Khái niệm Opêron : Trên phân tử ADN của vi khuẩn, các gen có liên quan về chức năng thường
phân bố liền nhau thành từng cụm, có chung một cơ chế điều hòa gọi là Opêron
- Cấu trúc opêron Lac
+ Vùng khởi động P (promoter): nơi mà ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã
+ Vùng vận hành O (operator): có trình tự Nu đặc biệt để prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản
sự phiên mã
+ Nhóm gen cấu trúc Z, Y, A quy định tổng hợp các enzym tham gia phản ứng phân giải đường lactôzơ trong môi trường để cung cấp năng lượng cho tế bào
Chú ý: Trước mỗi opêron (nằm ngoài opêron) có gen điều hoà R Khi gen điểu hòa R hoạt động sẽ
tổng hợp nên prôtêin ức chế Prôtêin này có khả năng liên kết với vùng vận hành (O) dẫn đến ngăn cản quá trình phiên mã (R không phải là thành phần của Opêron)
* Cơ chế hoạt động của Lactose Operon ở E.coli
Vi khuẩn E.coli mẫn cảm với đường lactose do đó khi sống trong môi trường có đường lactose E.coli
sẽ tiết ra enzyme lactaza để phân giải đường lactose
- Khi môi trường không có lactose:
Bình thường, gen điều hòa (R) tổng hợp một loại prôtêin ức chế gắn vào gen chỉ huy (O), do đó gen cấu trúc ở trạng thái bị ức chế nên không hoạt động Z,Y,A sẽ không thực hiện được phiên mã và dịch mã
Vì vậy, sản phẩm của cụm gen là lactaza không được tạo thành
- Khi môi trường có lactose
Lactose đóng vai trò là chất cảm ứng Chất cảm ứng sẽ liên kết với prôtêin ức chế làm prôtêin ức chế thay đổi cấu hình không gian và trở nên bất hoạt (không hoạt động) Prôtêin ức chế không thể bám vào gen chỉ huy O, gen chỉ huy hoạt động bình thường điều khiển Z,Y,A thực hiện phiên mã và dịch mã tổng hợp nên sản phẩm của cụm gen là lactaza được tiết ra sẽ làm nhiệm vụ phân giải lactose trong môi trường
Trang 34.2 Điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực
- Sự điều hòa biểu hiện gen ở nhân thực phải qua nhiều mức điều hòa phức tạp hơn so với nhân
sơ và qua nhiều giai đoạn như: nhiễm sắc thể tháo xoắn, phiên mã, biến đổi hậu phiên mã, mRNA rời nhân
ra tế bào chất, dịch mã và biến đổi sau dịch mã
II CÁC BÀI TẬP LUYỆN TẬP
- Phần này thường chỉ có cấc câu hỏi liên quan đến lý thuyết đã nêu ở trên
Bài 1: Trong tế bào khả năng hoạt động của các gen là khác nhau, sự khác nhau đó là do sự hoạt động của
các gen phụ thuộc vào
A điều kiện sống của cá thể và khả năng tìm kiếm thức ăn của từng cá thể
B chế độ dinh dưỡng và điều kiện môi trường sống xung quanh cá thể
C giai đoạn phát triển của cá thể và theo nhu cầu hoạt động sống của tế bào
D nhu cầu dinh dưỡng và điều kiện sức khoẻ của cá thể trước môi trường sống
Bài 2: Một opêron lac gồm có các thành phần là
A gen điều hoà, nhóm gen cấu trúc, vùng vận hành
B nhóm gen cấu trúc, vùng vận hành, vùng khởi động
C gen vận hành, gen khởi động, gen điều hoà
Trang 4D vùng vận hành, vùng khởi động, gen điều hoà
Bài 3: Trong cơ chế điều hoà hoạt động của opêron lac ở E.coli, chất cảm ứng tham gia vào quá trình điều
hoà thể hiện là sau khi gen điều hoà tổng hợp nên prôtêin ức chế Nếu môi trường
A không có chất cảm ứng (galactôzơ), prôtêin ức chế sẽ tương tác với vùng vận hành làm cho gen cấu trúc không phiên mã Nếu môi trường có chất cảm ứng (galactôzơ) thì chất ức chế bị bất hoạt và gen cấu trúc được phiên mã tổng hợp nên protêin
B không có chất cảm ứng (mantôzơ), prôtêin ức chế sẽ tương tác với vùng vận hành làm cho gen cấu trúc không phiên mã Nếu môi trường có chất cảm ứng (mantôzơ) thì chất ức chế bị bất hoạt và gen cấu trúc được phiên mã tổng hợp nên protêin
C không có chất cảm ứng (lactôzơ) thì chất ức chế bị bất hoạt và gen cấu trúc được phiên mã tổng hợp nên prôtêin Nếu môi trường có chất cảm ứng (lactôzơ), prôtêin ức chế sẽ tương tác với vùng vận hành làm cho gen cấu trúc không phiên mã
D không có chất cảm ứng (lactôzơ), prôtêin ức chế sẽ tương tác với vùng vận hành làm cho gen cấu trúc không phiên mã Nếu môi trường có chất cảm ứng (lactôzơ) thì chất ức chế bị bất hoạt và gen cấu trúc được phiên mã tổng hợp nên protêin
Bài 4: Thực chất của quá trình điều hoà hoạt động gen là điều hoà
A lượng sản phẩm của gen được tạo ra
B lượng prôtêin ức chế được tạo ra từ gen điều hoà
C sự hoạt động của vùng khởi động và vùng vận hành
D quá trình dịch mã tổng hợp nên prôtêin
Bài 5: Theo mô hình điều hoà hoạt động gen ở E.coli thì chức năng của vùng vận hành trong opêron lac là
A là vị trí tương tác với prôtêin ức chế (chất cảm ứng)
B là vị trí tương tác với enzim ARN pôlimeraza
C là nơi mang toàn bộ thông tin di truyền của ADN
D là nơi tổng hợp nên prôtêin ức chế (chất cảm ứng)
Bài 6: Thành phần không nằm trong cấu trúc của operon
A gen cấu trúc B vùng vận hành C vùng khởi động D gen điều hoà
Bài 7: Cấu trúc một ôpêrôn tham gia điều hòa hoạt động của gen không có
A gen cấu trúc B Vùng khởi động C Vùng vận hành D.gen điều hòa
Bài 8: Trong cơ chế điều hòa hoạt động ở sinh vật nhân sơ, vai trò của gen điều hòa là gì?
A Nơi tiếp xúc với enzim ARN pôlimeraza C Mang thông tin quy định prôtein ức chế
Trang 5B Mang thông tin quy định enzim ARN pôlimeraza D Nơi liên kết với prôtein điều hòa
Bài 9: Theo F.Jacôp và J.Mônô, trong mô hình cấu trúc của opêron Lac thì vùng khởi động (promotor) là
A trình tự nuclêôtit đặc biệt, tại đó prôtêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã
B nơi mà ARN pôlimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã tổng hợp nên ARN thông tin
C vùng khi hoạt động sẽ tổng hợp nên prôtêin ức chế, prôtêin này có khả năng ức chế quá trình phiên
mã
D vùng khi hoạt động sẽ tổng hợp nên prôtêin, prôtêin này tham gia vào quá trình trao đổi chất của tế bào hình thành nên tính trạng
Bài 10: 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)