Giải SBT Sinh học 12 Chân trời sáng tạo Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene có đáp án
12 câu hỏi
Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac được phát hiện bởi hai nhà khoa học
A. Mendel và Morgan.
B. Jacob và Monod.
C. Watson và Crick.
D. Miller và Urey.
Đáp án đúng là: B
Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac được phát hiện bởi hai nhà khoa học là Jacob và Monod vào năm 1961.
Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac được phát hiện ở loài sinh vật nào sau đây?
A. Vi khuẩn E. coli.
B. Trùng roi.
C. Nấm men.
D. Nấm hương.
Đáp án đúng là: A
Cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac được phát hiện ở vi khuẩn E. Coli bởi hai nhà khoa học là Jacob và Monod vào năm 1961.
Thành phần nào sau đây không thuộc cấu trúc của operon Lac ở vi khuẩn E. coli?
A. Nhóm gene cấu trúc.
B. Vùng operator.
C. Gene điều hòa.
D. Vùng promoter.
Đáp án đúng là: C
Gene điều hòa không thuộc cấu trúc của operon Lac ở vi khuẩn E. Coli mà là cấu cấu nằm trước operon Lac. Gene này có vai trò mã hóa cho một loại protein điều hòa có khả năng liên kết với vùng operator để điều hòa hoạt động của operon Lac.
Hình 3.1 mô tả cấu trúc của operon Lac ở vi khuẩn E. coli. Cấu trúc số mấy có chức năng mã hóa cho các enzyme giúp vi khuẩn chuyển hóa và sử dụng đường lactose?
A. (1).
B. (2).
C. (3).
D. (4).
Lời giải:
Đáp án đúng là: C
- Cấu trúc số (1) – vùng promoter là vị trí enzyme RNA polymerase bám vào để phiên mã nhóm gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA.
- Cấu trúc số (2) – vùng operator là vị trí liên kết với protein điều hòa.
- Cấu trúc số (3) – nhóm gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA có chức năng mã hóa cho các enzyme giúp vi khuẩn chuyển hóa và sử dụng đường lactose
Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, đường lactose đóng vai trò
A. là chất giúp cho gene được biểu hiện.
B. là chất ức chế hoạt động của operon.
C. là chất làm tăng hoạt tính của protein điều hòa.
D. là chất ức chế hoạt động của enzyme RNA polymerase.
Đáp án đúng là: A
Khi môi trường có lactose, lactose được biến đổi thành allolactose và chất này hoạt động như một chất cảm ứng gây bất hoạt protein điều hòa, giúp các gene cấu trúc được phiên mã và dịch mã → Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, đường lactose đóng vai trò là chất cảm ứng giúp cho gene được biểu hiện.
Điều hòa biểu hiện gene có ý nghĩa như thế nào đối với vi khuẩn?
A. Giúp vi khuẩn có thể đáp ứng với những thay đổi của môi trường.
B. Giúp vi khuẩn loại bỏ các chất không cần thiết ra ngoài môi trường.
C. Giúp vi khuẩn có thể tăng khả năng kí sinh.
D. Giúp vi khuẩn có thể tiến hóa.
Đáp án đúng là: A
Điều hòa biểu hiện gene ở vi khuẩn giúp chúng có khả năng tự điều chỉnh quá trình trao đổi chất trong tế bào, chỉ có những sản phẩm cần thiết cho hoạt động sống của tế bào mới được tạo ra với hàm lượng phù hợp. Nhờ đó, vi khuẩn có thể đáp ứng với những thay đổi của môi trường.
Hình 3.2 mô tả sơ đồ mô hình hóa bệnh di truyền dựa vào biệt hóa tế bào gốc đa năng cảm ứng ở người (Human induced pluripotent stem cell - hiPSC) phục vụ nghiên cứu cơ chế gây bệnh ở mức độ phân tử. Hãy cho biết quá trình điều hòa biểu hiện gene diễn ra ở giai đoạn nào.
A. (1).
B. (2).
C. (3).
D. (4).
Đáp án đúng là: C
- Giai đoạn 1 là tách và tạo các hiPSC mang gene đột biến gây bệnh.
- Giai đoạn 2 là nuôi cấy hiPSC mang các gene đột biến.
- Giai đoạn 3 là biệt hóa hiPSC mang gene bệnh thành các loại tế bào mong muốn.
→ Quá trình điều hòa biểu hiện gene diễn ra ở giai đoạn (3).
Cho các thông tin sau về điều hòa biểu hiện gene, có bao nhiêu thông tin sai?
(1) Ở những loài động vật bậc cao như người, phần lớn gene ở trạng thái hoạt động, chỉ có một số ít gene đóng vai trò điều hòa hoặc hoạt động rất yếu.
(2) Điều hòa phiên mã là điều hòa số lượng mRNA được tạo ra.
(3) Bệnh ung thư có thể xảy ra khi đột biến ở vùng mã hoá.
(4) Ứng dụng quá trình điều hòa hoạt động gene, con người có thể nghiên cứu chữa trị bệnh ung thư bằng cách đưa protein điều hòa vào để ngăn cho khối u không phát triển.
(5) Khi môi trường có lactose, các phân tử này liên kết với protein điều hòa làm biến đổi cấu trúc không gian của protein, tạođiều kiện cho RNA polymerase liên kết với vùng khởi động để tiến hành dịch mã.
А. 2.
B. 3.
C. 4.
D. 5.
Đáp án đúng là:A; (1), (5).
(1) Sai. Ở những loài động vật bậc cao như người, phần lớn gene ở trạng thái không hoạt động, phần lớn gene đóng vai trò điều hòa hoặc hoạt động rất yếu.
(5) Sai. Lactose không trực tiếp liên kết với protein điều hòa làm biến đổi cấu trúc không gian của protein. Khi môi trường có lactose, một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose (allolactose) và liên kết với protein ức chế khiến protein này thay đổi cấu hình dẫn đến không liên kết được với operator, do vậy, enzyme RNA polymerase có thể liên kết với promoter và tiến hành phiên mã các gene cấu trúc.
Hoạt động của operon Lac có thể sai sót khi các vùng, các gene bị đột biến không biểu hiện được như bình thường. Các vùng, các gene khi bị đột biến thường được kí hiệu bằng dấu (-) trên đầu các chữ cái (R-, P-, O-, Z-), còn các gene biểu hiện bình thường được kí hiệu bằng dấu (+). Cho các chủng vi khuẩn sau:
Trong môi trường có đường lactose, có bao nhiêu chủng không tạo ra sản phẩm protein do gene Z mã hóa? Giải thích.
Trong môi trường có đường lactose, các chủng 1, 3, 4 không tạo ra sản phẩm protein do gene Z mã hoá vì các chủng này có vùng P bị đột biến nên enzyme RNA polymerase không thể liên kết để tiến hành phiên mã nhóm gene cấu trúc.
Khi nuôi cấy vi khuẩn E.coli trong môi trường có chứa hai loại đường glucose và lactose, một nhà khoa học đã phát hiện rằng vi khuẩn sẽ "ưu tiên" sử dụng đường glucose. Sau khi lượng đường glucose trong môi trường cạn kiệt thì vi khuẩn mới sử dụng lactose. Dựa vào cơ chế điều hòa biểu hiện gene, em hãy giải thích hiện tượng trên.
Khi môi trường nuôi cấy có hai nguồn carbon thì vi khuẩn có xu hướng tổng hợp các enzyme phân giải chất hữu cơ dễ đồng hoá hơn (hoặc chất hữu cơ quen thuộc), trong trường hợp này là glucose. Sau khi sử dụng hết glucose, lactose trở thành nguồn carbon duy nhất nên vi khuẩn tiến hành tổng hợp các enzyme để phân giải chất hữu cơ còn lại. Như vậy, trong điều kiện có glucose thì gene mã hoá enzyme chuyển hóa lactose ở trạng thái không hoạt động; khi môi trường chỉ còn lactose thì gene mã hoá enzyme chuyển hóa lactose hoạt động để tổng hợp enzyme.
Hình 3.3 mô tả sự điều hòa biểu hiện gene trong quá trình phát triển cá thể ở sinh vật đa bào. Mỗi nhận định sau đây là đúng hay sai về quá trình này?
a) Trong cơ thể đa bào, các tế bào tuy có hệ gene giống nhau nhưng sự biểu hiện gene là khác nhau.
b) Sự đóng hoặc mở các gene ở mỗi tế bào diễn ra một cách ngẫu nhiên.
c) Trong quá trình phát triển phôi, nếu các tế bào phôi nằm sai vị trí cũng không ảnh hưởng gì đến quá trình biểu hiện gene.
d) Tuỳ theo từng giai đoạn phát triển cá thể mà sự biểu hiện gene có thể khác nhau.
Đáp án đúng là:a - Đ; b - S; c - S; d - Đ.
a) Đúng. Trong cơ thể đa bào, các tế bào tuy có hệ gene giống nhau nhưng sự biểu hiện gene là khác nhau (mỗi tế bào chỉ tổng hợp các protein đặc trưng quy định cấu trúc và chức năng cho từng loại tế bào).
b) Sai. Sự đóng hoặc mở các gene ở mỗi tế bào không diễn ra một cách ngẫu nhiên mà đi theo con đường biệt hóa đặc trưng được định sẵn.
c) Sai. Trong quá trình phát triển phôi, nếu các tế bào phôi nằm sai vị trí sẽ ảnh hưởng lớn đến quá trình biểu hiện gene do vị trí của các tế bào phôi quyết định tín hiệu chúng nhận được từ các tế bào lân cận.
d) Đúng. Sinh vật đa bào trải qua quá trình phát triển cá thể gồm nhiều giai đoạn phức tạp nối tiếp nhau, mỗi giai đoạn cần có sự biểu hiện hoặc không biểu hiện của các gene nhất định → Tuỳ theo từng giai đoạn phát triển cá thể mà sự biểu hiện gene có thể khác nhau.
Ở vi khuẩn E. coli có operon Lac (chứa các gene mã hoá cho enzyme phân giải đường lactose) và operon Trp (chứa các gene mã hoá cho enzyme tổng hợp amino acid tryptophan). Biết rằng, khi môi trường có tryptophan, vi khuẩn E. coli sẽ ngưng sản xuất các enzyme xúc tác cho quá trình tổng hợp tryptophan. Một nhà khoa học đã gây đột biến chuyển đoạn để chuyển nhóm gene cấu trúc (lacZ, lacY, lacA) của operon Lac cho dung hợp vào operon Trp như Hình 3.4. Mỗi nhận định sau đây là đúng hay sai về hoạt động của operon sau khi dung hợp?
a) Trong operon dung hợp, các gene trong operon Lac chịu sự kiểm soát của operon Trp.
b) Chỉ khi trong môi trường thiếu amino acid tryptophan thì các enzyme phân giải đường lactose mới được tổng hợp.
c) Các gene cấu trúc của operon Lac vẫn có thể hoạt động một cách độc lập với các gene của operon Trp sau khi dung hợp.
d) Khi môi trường có lactose, các gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA trên operon dung hợp sẽ được biểu hiện.
Đáp án đúng là:a - Đ; b - Đ; c - S; d - S.
a) Đúng. Operon dung hợp chứa operon Trp và nhóm gene cấu trúc (lacZ, lacY, lacA) của operon Lac, tức là operon dung hợp này có vùng P và vùng O của operon Trp → Trong operon dung hợp, các gene trong operon Lac chịu sự kiểm soát của operon Trp.
b) Đúng. Các gene trong operon Lac và các gene mã hoá cho enzyme tổng hợp amino acid tryptophan được điều khiển chung bởi một vùng P và một vùng O. Mà khi môi trường có tryptophan, vi khuẩn E. coli sẽ ngưng sản xuất các enzyme xúc tác cho quá trình tổng hợp tryptophan (các gene tổng hợp amino acid tryptophan không được biểu hiện). Do đó, chỉ khi trong môi trường thiếu amino acid tryptophan, các gene tổng hợp amino acid tryptophan được biểu hiện thì các enzyme phân giải đường lactose mới được tổng hợp.
c) Sai. Do cùng chịu điều khiển chung bởi một vùng P và một vùng O, các gene cấu trúc của operon Lac không thể hoạt động một cách độc lập với các gene của operon Trp sau khi dung hợp.
d) Sai. Trong operon dung hợp, vùng P và O là của operon Trp nên sự hoạt động của operon dung hợp phụ thuộc vào sự có mặt của tryptophan. Do đó, khi môi trường có lactose nhưng không có tryptophan, các gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA trên operon dung hợp cũng sẽ không được biểu hiện.
