Bài tập 19 trang 13 SBT Sinh học 12 Trong cơ chế điều hoà biểu hiện của gen ở tế bào nhân sơ, vai trò của gen điều hoà R là
Trong tế bào nhân sơ, sự điều hoà biểu hiện của gen là quá trình kiểm soát mức độ hoạt động của các gen cấu trúc thông qua các yếu tố điều hoà. Một trong các yếu tố quan trọng trong cơ chế này là gen điều hoà R, đóng vai trò thiết yếu trong việc điều khiển sự biểu hiện của các gen cấu trúc có liên quan đến quá trình tổng hợp các sản phẩm protein. Để hiểu rõ vai trò của gen điều hoà R, cần phân tích cơ chế hoạt động của nó trong các opêron, một cấu trúc gen điển hình ở vi khuẩn. Opêron là một nhóm các gen có chức năng liên quan với nhau, thường được điều hoà cùng một lúc thông qua các yếu tố điều hoà.
Trong các tế bào nhân sơ, các opêron thường được điều hoà bằng cách sử dụng protein ức chế để kiểm soát sự phiên mã của các gen cấu trúc. Gen điều hoà R mã hóa cho một protein ức chế có khả năng tác động lên các vùng điều hoà của opêron. Cụ thể, gen R sẽ tổng hợp một protein ức chế, và protein này sẽ gắn vào vùng vận hành (operator) của opêron, nơi mà nó có thể ngăn cản RNA polymerase tiếp cận và phiên mã các gen cấu trúc. Điều này có thể ngừng sự sản xuất các sản phẩm protein từ các gen cấu trúc nếu môi trường không cần các sản phẩm đó.
Vậy, trong cơ chế điều hoà này, gen điều hoà R có vai trò quan trọng trong việc quy định tổng hợp protein ức chế tác động lên vùng vận hành, cản trở sự phiên mã của các gen cấu trúc. Vì thế, đáp án đúng cho câu hỏi này là B. Gen điều hoà R quy định tổng hợp prôtêin ức chế tác động lên vùng vận hành. Trong trường hợp này, vùng vận hành là khu vực quan trọng trong việc điều hoà sự biểu hiện của các gen cấu trúc của opêron.
Tóm lại, gen điều hoà R không trực tiếp tham gia vào quá trình tổng hợp protein cấu trúc mà thay vào đó điều khiển sự phiên mã của các gen cấu trúc thông qua sự tác động của protein ức chế lên vùng vận hành, từ đó ngừng hoặc điều chỉnh mức độ biểu hiện của các gen cần thiết trong tế bào nhân sơ. Việc hiểu rõ vai trò của gen điều hoà R giúp chúng ta nắm bắt được cơ chế điều hoà phức tạp của quá trình biểu hiện gen trong vi khuẩn, đồng thời cũng là cơ sở lý thuyết để hiểu thêm về cơ chế điều hoà gen trong các sinh vật nhân thực.
Bài tập 18 trang 13 SBT Sinh học 12 Cấu trúc của opêron ở tế bào nhân sơ sắp xếp theo thứ tự
Opêron là một cụm các gen có chức năng liên quan với nhau và có khả năng được điều hoà cùng một lúc trong tế bào nhân sơ, chủ yếu là trong các vi khuẩn. Các gen trong opêron thường liên quan đến một quá trình sinh lý cụ thể, ví dụ như quá trình chuyển hoá lactose trong E. coli. Cấu trúc cơ bản của một opêron bao gồm nhiều thành phần, trong đó mỗi thành phần có vai trò riêng biệt trong việc kiểm soát và điều khiển sự biểu hiện của các gen cấu trúc.
Cấu trúc của một opêron điển hình thường bao gồm các yếu tố sau:
Vùng điều hoà (Regulatory Region): Đây là vùng chứa gen điều hoà, trong đó có gen điều hoà R và các yếu tố điều hoà khác. Gen điều hoà R mã hóa cho protein ức chế, có thể gắn vào vùng vận hành để ngừng sự phiên mã của các gen cấu trúc trong điều kiện không cần thiết.
Vùng vận hành (Operator): Đây là một vùng DNA mà protein ức chế có thể gắn vào để kiểm soát sự tiếp cận của RNA polymerase. Khi protein ức chế gắn vào vùng vận hành, RNA polymerase không thể tiếp cận các gen cấu trúc để bắt đầu phiên mã.
Vùng khởi động (Promoter): Đây là vùng mà RNA polymerase sẽ gắn vào để bắt đầu phiên mã của các gen cấu trúc. Vùng khởi động rất quan trọng vì nó là điểm bắt đầu cho quá trình phiên mã.
Các gen cấu trúc (Structural Genes): Đây là các gen mã hóa cho các sản phẩm protein có liên quan đến một quá trình sinh lý cụ thể. Ví dụ, trong opêron lactose, các gen cấu trúc bao gồm gen Z, gen Y, gen A, mã hóa các enzyme tham gia vào việc chuyển hoá lactose.
Vì vậy, trong cấu trúc của opêron, các thành phần này được sắp xếp theo một thứ tự nhất định để đảm bảo sự điều hoà hiệu quả. Đầu tiên là gen điều hoà, sau đó là vùng điều hoà (chứa gen điều hoà R), tiếp theo là vùng vận hành, rồi đến vùng khởi động, và cuối cùng là các gen cấu trúc.
Do đó, đáp án đúng cho câu hỏi về cấu trúc của opêron ở tế bào nhân sơ là B. Gen điều hoà, vùng điều hoà, vùng vận hành, các gen cấu trúc. Sự sắp xếp này đảm bảo rằng tất cả các yếu tố cần thiết để điều hoà sự biểu hiện của các gen trong opêron được thực hiện đúng theo trình tự và một cách có tổ chức.
