Điều hòa hoạt động gen là gì và bài tập vận dụng

Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra hay điều hòa các quá trình nhân đôi ADN, phiên mã tạo ARN và quá trình tổng hợp protein. Điều hòa hoạt động của gen diễn ra ở cả sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực. Cùng Top lời giải tìm hiểu chi tiết hơn về điều hòa hoạt động gen là gì và bài tập vận dụng trong nội dung dưới đây nhé!

1. Điều hòa hoạt động của gen là gì?

Điều hòa hoạt động của gen là điều hòa lượng sản phẩm do gen tạo ra hay điều hòa các quá trình nhân đôi ADN, phiên mã tạo ARN và quá trình tổng hợp protein.

- Điều hòa hoạt động của gen xảy ra ở nhiều mức độ:

+ Điều hòa phiên mã: Điều hòa số lượng mARN được tổng hợp trong tế bào.

+ Điều hòa dịch mã: Điều hòa lượng prôtêin được tạo ra.

+ Điều hòa sau dịch mã: Làm biến đổi prôtêin sau khi được tổng hợp để thực hiện chức năng nhất định.

Ý nghĩa:

- Tế bào chỉ tổng hợp protein cần thiết vào thời điểm thích hợp với một lượng nghiên cứu 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.

>>> Xem thêm: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac, sự kiện nào sau đây diễn ra cả khi môi trường có lactôzơ và khi môi trường không có lactôzơ?

2. Điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật nhân sơ

a. Cấu trúc của ôpêrôn Lac

* Khái niệm về ôpêron: Trên ADN của vi khuẩn, các gen có liên quan về chức năng thường được phân bố thành một cụm, có chung một cơ chế điều hòa được gọi là ôpêron.

* Ôpêrôn Lac gồm 3 thành phần:

- Nhóm gen cấu trúc (Z, Y, A): Quy định tổng hợp enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactôzơ.

- Vùng vận hành (O): là vị trí tương tác với chất prôtêin ức chế ngăn cản phiên mã.

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

b. 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.

- 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 hoà hoạt động các gen của opêron qua việc sản xuất prôtêin ức chế.

c. Cơ chế hoạt động của Ôpêrôn lac ở E.Coli.

- Khi môi trường không có Lactôzơ:

+ Gen điều hòa (R) tổng hợp prôtêin ức chế.

+ Prôtêin ức chế đến bám vào vùng vận hành.

+ Các gen cấu trúc không hoạt động phiên mã.

- Khi môi trường có Lactôzơ:

+ Phân tử Lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế,làm biến đổi cấu hình prôtêin.

+ Prôtêin ức chế bị không liên kết được với vùng vận hành (bất hoạt), mARN của các gen Z, Y, A được tổng hợp và sau đó được dịch mã tổng hợp các enzim phân giải đường Lactôzơ.

+ Khi đường lactôzơ bị phân giải hết, prôtêin ức chế liên kết vời vùng vận hành, phiên mã bị dừng.

>>> Xem thêm: Điều hòa hoạt động gen

3. 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.

- Đa số nhân thực có cơ thể đa bào và mỗi tế bào có biểu hiện sống không phải tự do, mà chịu sự biệt hóa theo các chức năng chuyên biệt trong mối quan hệ hài hòa với cơ thể. - Ngoài sự biệt hóa tế bào, các cơ thể nhân thực đa bào còn trải qua quá trình phát triển cá thể với  nhiều giai đoạn phức tạp nối tiếp nhau, trong đó có những gen chỉ biểu hiện ở phôi và sau đó thì dừng hẳn.

4. Bài tập vận dụng về điều hòa hoạt động của gen

Câu 1: Trong cơ chế điều hòa hoạt động của Operon Lac thì enzyme ARN polimeraza thường xuyên phiên mã ở loại gen nào sau đây

A.Gen điều hòa

B.Gen A

C. Gen

D. Gen Z

Đáp án đúng: B

Câu 2: Tín hiệu điều hòa hoạt động gen của opêron Lac ở vi khuẩn E.coli là:        

A. Prôtêin ức chế.                                   

B. Đường lactozơ.                       

C. Enzim ADN-polimeraza.                                 

D. Đường mantôzơ.

Đáp án đúng: B

Câu 3: Trong cấu trúc của operon lac. Nếu đột biến làm mất một đọan phân tử AND thì trường hợp nào sau đây sẽ làm cho tất cả các gen cấu trúc không tổng hợp được

A. Mất vùng khởi động           

B. mất vùng vận hành              

C. mất gen điều hòa         

D.  Mất một gen cấu trúc

Đáp án đúng: A

Câu 4: Trong cơ chế điều hòa sinh tổng hợp prôtêin ở vi khuẩn E.coli, khi môi trường có lactôzơ (có chất cảm ứng) thì diễn ra các sự kiện nào?

1. Gen điều hòa chỉ huy tổng hợp một loại prôtêin ức chế

2. Chất cảm ứng kết hợp với prôtêin ức chế, làm vô hiệu hóa 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.

Phương án đúng là:

A. 1, 2.

B.1, 3.

C.1, 4.

D.1, 2, 4.

Đáp án đúng: D

Câu 5: Khi nói về cấu trúc của operon, điều khẳng định nào sau đây là chính xác?

A. Operon là một nhóm gen cấu trúc có chung một trình tự promoter và kết hợp với một gen điều hòa có nhiệm vụ điều hòa phiên mã của cả nhóm gen cấu trúc nói trên cùng lúc

B. Operon là một nhóm gen cấu trúc nằm gần nhau và mã hóa cho các phân tử protein có chức năng gần giống hoặc liên quan đến nhau

C. Operon là một nhóm gen cấu trúc có cùng một promoter và được phiên mã cùng lúc thành các phân tử mARN khác nhau

D. Operon là một nhóm gen cấu trúc nằm gần nhau trên phân tử ADN, được phiên mã trong cùng một thời điểm để tạo thành một phân tử mARN

Đáp án đúng: A

Câu 6: Gen điều hòa có vai trò:

A. Tổng hợp prôtêin ức chế có khả năng liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã.

B. Tổng hợp prôtêin ức chế làm tín hiệu điều hòa hoạt động gen.

C. Điều hòa hoạt động phiên mã và dịch mã của gen.                             

D. Tổng hợp prôtêin ức chế có khả năng liên kết với

Đáp án đúng: A

Câu 7: 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 lactôzơ?

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

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

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

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

Đáp án đúng: B

---------------------------------------

Như vậy, Top lời giải vừa giúp bạn tổng hợp kiến thức về Điều hòa hoạt động gen là gì và bài tập vận dụng. Hy vọng những kiến thức trên sẽ fiups ích cho bạn học môn Sinh học tốt hơn. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết của chúng tôi.