Ở vi khuẩn E. coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lac Z thuộc nhóm operon lac mã hóa Beta-galactoxidase phụ thuộc sự có mặt của glucose và lactose trong môi trường. Khi môi trường có cả gluc

48/55

Ở vi khuẩn E. coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lac Z thuộc nhóm operon lac mã hóa Beta-galactoxidase phụ thuộc sự có mặt của glucose và lactose trong môi trường. Khi môi trường có cả glucose và lactose, enzyme này biểu hiện ở mức thấp, khi môi trường chỉ có lactose, enzyme được biểu hiện ở mức tăng cường trong các tế bào vi khuẩn kiểu dại. Bằng kĩ thuật gây đột biến và chuyển DNA plasmid mang các trình tự gene có nguồn gốc từ nhiễm sắc thể E. coli này vào các tế bào E. coli khác, người ta đã tạo được 3 chủng vi khuẩn đột biến có kiểu gene lưỡng bội về các gene và trình tự điều hòa tham gia phân giải lactose (chủng 1 tới 5) như Hình 7.

Chủng đột biến	1	2	3	4	5
Kiểu gene	\[\frac{{{{\rm{I}}^{\rm{ - }}}{{\rm{P}}^{\rm{ - }}}{{\rm{O}}^{\rm{ - }}}{{\rm{Z}}^{\rm{ + }}}}}{{{{\rm{I}}^{\rm{ + }}}{{\rm{P}}^{\rm{ - }}}{{\rm{O}}^{\rm{ - }}}{{\rm{Z}}^{\rm{ - }}}}}\]	\[\frac{{{{\rm{I}}^ + }{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^{\rm{\_}}}{{\rm{Z}}^{\rm{\_}}}}}{{{{\rm{I}}^ - }{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ + }{{\rm{Z}}^ + }}}\]	\[\frac{{{{\rm{I}}^ + }{{\rm{P}}^ - }{{\rm{O}}^ + }{{\rm{Z}}^ + }}}{{{{\rm{I}}^ - }{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ - }{{\rm{Z}}^ + }}}\]	\[\frac{{{{\rm{I}}^{\rm{S}}}{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ - }{{\rm{Z}}^ + }}}{{{{\rm{I}}^ - }{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ + }{{\rm{Z}}^\_}}}\]	\[\frac{{{{\rm{I}}^{\rm{S}}}{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ + }{{\rm{Z}}^ + }}}{{{{\rm{I}}^ - }{{\rm{P}}^ + }{{\rm{O}}^ + }{{\rm{Z}}^ + }}}\]

Hình 7

Trong đó:

I⁺, P⁺, O⁺, Z⁺ tương ứng là các trình tự kiểu dại của gene mã hóa protein ức chế (I) ,vùng P ,vùng O và gene lacZ.

P^-, O^-, Z^- là các trình tự đột biến mất chức năng so với trình tự kiểu dại tương ứng.

I- là đột biến làm protein ức chế mất khả năng gắn vùng O.

I^S là đột biến làm protein ức chế mất khả năng gắn vào đồng phân của lactose.

Xét các phát biểu dưới đây khi đưa các chủng trên vào các môi trường không có glucose và lactose, chỉ có lactose, có cả glucose và lactose.

Chủng 1 sẽ không biểu hiện ở tất cả các môi trường.

ĐúngSai

Chủng 2 chỉ biểu hiện mức tăng cường khi chỉ có lactose trong môi trường.

ĐúngSai

Chủng 4 hầu như đều có biểu hiện ở tất cả các môi trường.

ĐúngSai

Chủng 3 và chủng 5 sẽ không biểu hiện ở tất cả các môi trường.

ĐúngSai

Giải thích

a) Đúng.

Vì chủng 1 bị đột biến hoàn toàn ở vùng P nên không có enzyme bám vào và thực hiện điều hòa

b) Đúng.

Vì ở chủng 2 có vùng P hoạt động bình thường nên RNA polymerase có thể bám vào và tiến hành hoạt động nên biểu hiện chủng dại bình thường mà chủng dại thì sẽ biểu hiện mức tăng cường trong môi trường có lactose do lactose kết hợp protein ức chế gây mất hoạt tính.

c) Đúng.

Vì có vùng P bình thường, vùng O đã bị đột biến Is nên hầu như không cần sự hoạt động của lactose mà quá trình vẫn diễn ra nên có thể biểu hiện ở mọi môi trường.

d) Sai.

Vì chủng 3 và chủng 5 sẽ hoạt động bình thường, chủng 3 bị đột biến nhưng vẫn giữ trạng thái dị hợp nên vẫn hoạt động bình thường và có biểu hiện khi môi trường có lactose, còn chủng 5 có đột biến Is nên biểu hiện ở tất cả các môi trường.