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?

Câu hỏi: 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?

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

B.  Gen điều hòa 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.  Một số phân tử lactôzơ liên kết với prôtêin ức chế.

Lời giải:

Đáp án đúng: B - Gen điều hòa R tổng hợp prôtêin ức chế

Sự kiện diễn ra khi môi trường có cả Lactozo và không có Lactozo là gen điều hòa tổng hợp protein ức chế

Giải thích: 

Trong cơ chế điều hòa hoạt động của opêron Lac cho dù trong môi trường có lactôzơ hay không có lactôzơ thì gen điều hòa R vẫn tổng hợp prôtêin ức chế.

Các phương án A, C, D chỉ diễn ra khi trong môi trường có lactôzơ .Mặt khác các gen cấu trúc Z, Y, A quy định tổng hợp các enzim tham gia vào các phản ứng phân giải đường lactôzơ chứ không tạo ra mARN

Kiến thức mở rộng:

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 

Các mức độ điều hòa hoạt động của gen ở sinh vật: Phiên mã, Dịch mã, Sau dịch mã. 

Điều hòa hoạt động gen của tế bào nhân sơ xảy ra chủ yếu ở mức độ phiên 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.

+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. 

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 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. 

III. 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.