Hướng dẫn giải chi tiết bài tập tự luận ôn tập chuyên đề Điều hòa hoạt động gen Sinh học 12

<span class='text_page_counter'>(1)</span><div class='page_container' data-page=1>

<b>ĐIỀU HÒA HOẠT ĐỘNG CỦA GEN </b>

<b>Câu 1. </b>

Bình thường người ta thấy lồi vi sinh vật nọ không sản xuất ra enzim D, nhưng khi đưa thêm vào môi
trường nuôi cấy của chúng một chất dinh dưỡng E thì sau 15 phút người ta thấy enzim D xuất hiện. Hãy
giải thích hiện tượng trên về mặt cơ chế di truyền.

<b>Hướng dẫn giải </b>

* Dữ kiện đề bài cho ta nhận định sự điều hồ tổng hợp enzim D ở VSV nọ có thể xảy ra theo cơ chế điều
hoà hoạt động gen ở vi khuẩn của F.Jacôp và J.mônô.

- Trong tế bào của VSV, các gen cấu trúc có liên quan về chức năng được phân bố liền nhau thành từng
cụm có chung một cơ chế điều hồ được gọi là một opêron.

- 1 Opêrôn gồm các thành phần cơ bản sau:

+1 nhóm gen cấu trúc có liên quan về chức năng.

+ Vùng vận hành (O): là nơi protêin ức chế có thể liên kết làm ngăn cản sự phiên mã, khi khơng có prơtêin
ức chế thì vùng vận hành hoạt động.

+ Vùng khởi động: Nơi ARN polimeraza bám vào và khởi đầu phiên mã.

Sự hoạt động của Opêrôn phụ thuộc váo sự điều khiển của gen điều hồ Opêrơn (R), gen điều hồ không
nằm trong thành phần của Opêrôn mà nằm trước Opêrơn.

Bình thường gen điều hồ tổng hợp prơtêin ức chế liên kết với vùng vận hành ngăn cản quá trình phiên mã
(khơng cho Opêrơn hoạt động).

* Trong đề bài thấy bình thường gen điều hồ phiên mã tạo mARN, tổng hợp prôtêin ức chế, chất ức chế

bám vào vùng vận hành, do đó các gen cấu trúc không được phiên mã nên enzim D không được tổng hợp.

- Khi đưa thêm chất dinh dưỡng E vào mơi trường ni cấy VSV nọ thì chính chất này với vai trò là chất
cảm ứng gắn với prơtêin ức chế nên nó khơng gắn vàp vùng vận hành được nữa, vùng vậnh được tự do điều
khiển q trình phiên mã của Opêrơn, mARN của các gen cấu trúc được tổng hợp và quá trình dịch mã xảy
ra enzim D được tổng hợp.

<b>Câu 2. </b>

Vì sao cơ chế điều hoà hoạt động của gen ở sinh vật nhân thực lại phức tạp hơn so với ở sinh vật nhân sơ?

<b>Hướng dẫn giải </b>

ở Nhân thực ở nhân sơ

Quá trình phiên mã
và dịch mã

</div>
<span class='text_page_counter'>(2)</span><div class='page_container' data-page=2>

ADN liên kết với các histon tạo nên chất
nhiễm sắc vì vậy những yếu tố điều
hồ khó có thể tác động trực tiếp vào
ADN

dạng trần vì vậy những yếu tố điều
hồ có thể tác động trực tiếp vào
ADN

chứa nhiều những đoạn lặp lại và
phần lớn không được dịch mã do vậy
ADN ở sinh vật nhân thực thì phần

lớn đóng vai trị điều hoà

ADN nhân sơ chỉ có một vài đoạn
lặp lại

mARN sau khi được tổng hợp xong phải cắt
bỏ itron, nối exon sau đó mới đến
riboxom để tổng hợp protein

Không có hiện tượng cắt nối như ở
nhân thực

Nhu cầu protein việc tổng hợp các loại protein ở các
giai đoạn khác nhau thì khác nhau và
cịn phụ thuộc vào từng loại mô, nhu
cầu tế bào v.v..

tương đối ổn định trong suốt q
trình sống.

Mức điều hịa có nhiều cách điều hồ khác nhau:
Điều hoà phiên mã, sau phiên mã,
dịch mã v.v..

chủ yếu ở dang phiên mã và nhìn
chung chủ yếu theo mơ hình Operon

<b>Câu 3. </b>

Tại sao sự điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực thể hiện khác nhau ở những giai đoạn phát triển

khác nhau của cá thể?

<b>Hướng dẫn giải </b>

Sự điều hòa hoạt động gen ở sinh vật nhân thực thể hiện khác nhau ở những giai đoạn phát triển khác nhau
của cá thể, vì:

- Sinh vật nhân thực thường có cấu tạo cơ thể rất phức tạp, bao gồm các mô và các cơ quan chuyên hóa
khác nhau phát sinh từ một tế bào duy nhất (hợp tử). Vì thế, sự điều hòa biểu hiện của nhiều gen vào những
giai đoạn khác nhau cần nhiều cơ chế điều hòa tinh tế mới có thể đảm bảo cho cơ thể phát triển và sinh
trưởng bình thường.

- Trong sự phát sinh cá thể, tùy từng giai đoạn, tùy từng loại mô mà chỉ có một số gen trong tế bào hoạt
động. Điều đó được diễn ra nhờ cơ chế điều hòa hoạt động gen.

<b>Câu 4. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(3)</span><div class='page_container' data-page=3>

Vùng điều của gen X
trong tế bào thần kinh

M M H M M H

LacZ

Mức độ biểu hiện

của gen lacZ

Các đoạn nối với gen lacZ

0

0

0

5

5

80

5

80

Hãy cho biết vùng nào là vùng khởi động (promoter), vùng nào là vùng tăng cường (enhancer)của
gen X? Giải thích.

</div>
<span class='text_page_counter'>(4)</span><div class='page_container' data-page=4>

- Vùng M-H nằm cạnh gen lacZ là promoter cua gen X vì trong AND tái tổ hợp, phân tử nào thiếu đoạn
này gen lacZ đều không biểu hiện. Mặt khác, đây là vùng liên kết với yếu tố phiên mã chung giúp ARN
poolimeraza có thể nhận biết và phiên mã nhưng ở mức thấp(chỉ 5 đơn vị).

- Hai vùng M-M khơng phải là enhancer vì sự có mặt của chúng khơng làm tăng mức biểu hiện của lacZ.

- Vùng H-M năm gữa hai đoạn M-M là vùng enhancer vì khi lien kết với promoter thì gen lacZ đã biểu hiện
ở mức cao nhất.

<b>Câu 5.</b><i> </i>

So sánh cơ chế điều hịa âm tính và điều hịa dương tính ở opêron Lac.

<b>Hướng dẫn giải </b>

* Giống nhau:

- Đều để thích ứng với các điều kiện môi trường biến động, đồng thời để tiết kiệm năng lượng và vật chất
của tế bào.

- Đều liên quan đến sự tham gia của các gen điều hịa. Các gen này mã hóa cho các sản phẩm trực tiếp
(prơtêin điều hịa) điều hịa sự biểu hiện của các gen cấu trúc. Đều có hệ thống điều hịa cảm ứng và ức chế
thơng qua sự tương tác của các tác nhân môi trường (vai trị làm tín hiệu điều hịa) với prơtêin điều hịa.

* Khác nhau:

- Trong cơ chế điều hòa dương tính, prơtêin điều hịa có vai trị làm tăng sự biểu hiện của một hoặc một số
gen cấu trúc. Cịn trong điều hịa âm tính, prơtêin điều hịa có vai trò ức chế sự biểu hiện của gen cấu trúc<i><b>. </b></i>

- Trong cơ chế điều hịa dương tính sản sinh prơtêin điều hịa liên kết với trình tự phần đầu của vùng P (promoter),
còn trong điều hòa âm tính, prơtêin điều hịa liên kết với vùng O (operater).

<b>Câu 6. </b>

Khi một gen được chuyển từ vị trí này sang vị trí khác trên nhiễm sắc thể thì có thể xảy ra các khả năng:
(1) gen được phiên mã nhiều hơn so với bình thường và (2) gen khơng được phiên mã. Hãy giải thích tại
sao.

<b>Hướng dẫn giải </b>

- Trường hợp gen được phiên mã nhiều hơn: Do chuyển vị trí làm cho gen đó gắn được với một promoter

mới có khả năng liên kết tốt hơn với ARN polymeraza hoặc gen được chuyển đến vị trí gần với trình tự
tăng cường (gen tăng cường), một trình tự nucleotit có khả năng làm tăng ái lực của ARN polymeraza với
promoter.

- Trường hợp gen khơng được phiên mã có thể là do gen đã được chuyển vào vùng dị nhiễm sắc, tại đó
ADN bị co xoắn chặt khiến phiên mã khơng thể xẩy ra.

<b>Câu 7. </b>

</div>
<span class='text_page_counter'>(5)</span><div class='page_container' data-page=5>

<b>Hướng dẫn giải </b>

- Sản phẩm của gen ở tế bào A có chức năng điều hịa hoạt động gen của các gen khác ở những tế bào khác
nhau, ví dụ: các yếu tố phiên mã.

- Sản phẩm của gen như yếu tố phiên mã, khi đi đến các tế bào khác phải được liên kết với các thụ thể thích
hợp trên màng hoặc trong tế bào chất.

- Phức hợp yếu tố phiên mã sau đó liên kết với promoter của gen cần được phiên mã giúp ARN polymeraza
liên kết và khởi đầu phiên mã.

- Các tế bào khác nhau có cùng thụ thể cho yếu tố phiên mã nhưng có các bộ các protein khác nhau tham
gia vào q trình hoạt hóa gen nên các phức hợp yếu tố phiên mã – thụ thể - các protein khác có thể liên kết
với các promoter của các gen khác nhau nên hoạt hóa các gen khác nhau.

<b>Câu 8. </b>

Điều hoà biểu hiện gen ở sinh vật nhân thực có thể thực hiện ở 3 mức độ: trước phiên mã, phiên mã, sau
phiên mã.

a) Loại gen nào thường được điều hoà ở mức độ trước phiên mã? Cho ví dụ và giải thích.

b) Các gen qui định protein điều hồ (biểu hiện gen của các gen khác) ở động vật có vú, thường được điều
hồ biểu hiện ở mức độ nào trong 3 mức độ nêu trên là thích hợp nhất? Giải thích.

<b>Hướng dẫn giải </b>

a. - Loại gen cần được điều hoà ở mức độ trước phiên mã thường là các gen mà sản phẩm của chúng rất cần
cho tế bào với một số lượng lớn và thường xuyên được biểu hiện. Những gen này thường được lặp lại với
một số lượng bản sao rất lớn trong hệ gen.

- Ví dụ: gen qui định tổng hợp rARN riboxom, hay qui định protein histon. rARN rất cần và cần với một
lượng rất lớn để tổng hợp protein. Histon là thành phần quan trọng để tổng hợp nên nhiễm sắc thể.

b. - Mỗi gen cần được biểu hiện đúng thời điểm, đúng vị trí, đúng mức độ nếu khơng sẽ gây ra những hậu
quả nguy hiểm cho cơ thể, đặc biệt là những gen được biểu hiện trong quá trình phát triển phôi thai. Nếu
biểu hiện gen không đúng lúc đúng chỗ có thể gây ra các quái thai, thậm chí gây chết.

- Các gen qui định protein điều hoà cần được điều hoà hoạt động một cách chính xác và tinh tế vì thế điều
hồ sau phiên mã thường được tiến hoá “lựa chọn”. Lý do là vì điều hồ sau phiên mã có thể được điều
khiển bằng mức độ bền vững của mARN nên tế bào có thể có nhiều cách khác nhau điều khiển thời gian
tồn tại của mARN. Điều hoà biểu hiện gen ở mức độ phiên mã và trước phiên mã chỉ làm cho các gen được
biểu hiện hay khơng biểu hiện hoặc biểu hiện nhiều hay ít một cách ổn định mà ít khi thay đổi.

<b>Câu 9. </b>

a. Hãy nêu các cơ chế ở tế bào sinh vật nhân thực cho phép nhiều gen cảm ứng có thể được điều hịa biểu
hiện (khởi đầu phiên mã) đồng thời.

b. Bằng cách nào người ta có thể xác định được một nhóm gen nhất định được điều hòa biểu hiện đồng thời
bằng cơ chế nào trong những cơ chế nêu ở phần (a)? Giải thích.

</div>
<span class='text_page_counter'>(6)</span><div class='page_container' data-page=6>

a.- <i>Cơ chế biến đổi cấu trúc chất nhiễm sắc/di truyền học biểu sinh/biến đổi histone-nucleôxôm: </i>Các gen
khác nhau được sắp xếp liền nhau trên cùng một nhiễm sắc thể, vì vậy sự biến đổi chất nhiễm sắc làm cả
vùng nhiễm sắc thể có thể bị co xoắn chặt (dị nhiễm sắc hóa) hay giãn xoắn khiến các gen cùng bị bất hoạt
hoặc cùng đồng thời được biểu hiện.

- <i>Cơ chế dùng chung promoter: </i>Một số gen được biểu hiện cùng lúc là do có chung promoter nên được

phiên mã thành một ARN sơ cấp, sau đó hồn thiện thành các mARN khác nhau.

<i>- Cơ chế sử dụng chung các yếu tố phiên mã:</i> Các gen khác nhau có các trình tự điều khiển ở vùng điều hịa
giống nhau nên có thể liên kết được với một tổ hợp các yếu tố điều hòa phiên mã như nhau.

b) Có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau:

- Bằng cách giải trình tự hệ gen người ta có thể biết được chính xác nhóm gen được biểu hiện theo cơ chế
nào.

- Lai in situ (lai tại chỗ) các đoạn dò để tìm vị trí gen trong hệ gen, nếu các gen phân bố trên các đoạn NST
khác nhau thậm chí trên các nhiễm sắc thể khác nhau thì có thể khẳng định những gen đó được điều hịa
biểu hiện cùng lúc nhờ có các trình tự điều khiển ở vùng điều hòa giống nhau.

- Tách chiết ARN sơ khai rồi lai với các đoạn dò đặc hiệu của từng gen. Nếu một ARN có thể lai với nhiều
đoạn dò khác nhau của các gen khác nhau thì chứng tỏ chúng được điều hịa do có chung một promoter.

<b>Câu 10. </b>

Điểm giống và khác nhau giữa operon cảm ứng và operon ức chế?

<b>Hướng dẫn giải </b>

<b>* </b>Giống nhau: Đều được tắt bởi dạng hoạt hóa của pr điều hịa (pr ức chế)

<b>* </b>Khác nhau:

operon cảm ứng operon ức chế

ln tắt, chỉ mở khi có chất cảm ứng

Ln hoạt động, chỉ tắt khi có chất ức chế.

pr ức chế khi mới hình thành đã ở dạng hoạt
động ngay, liên kết vào O và ức chế phiên mã

Pr ức chế khi mới tổng hợp ở dạng bất hoạt,
chỉ được hoạt hóa khi có chất đồng ức chế.

Enzim cảm ứng thường hoạt động trong con
đường dị hóa

Enzim ức chế thường hoạt động trong con
đường đồng hóa.

<b>Câu 11. </b>

So sánh hoạt động của operon lac (lactozơ) và operon trp (tryptophan) trong điều hoà âm tính ở <i>E.coli</i>.

<b>Hướng dẫn giải </b>
<i>Giống nhau: </i>

</div>
<span class='text_page_counter'>(7)</span><div class='page_container' data-page=7>

operon Lac operon ức chế

luôn tắt, chỉ mở khi có chất cảm ứng

Ln hoạt động, chỉ tắt khi có chất ức chế.

pr ức chế khi mới hình thành đã ở dạng hoạt
động ngay, liên kết vào O và ức chế phiên mã

Pr ức chế khi mới tổng hợp ở dạng bất hoạt,
chỉ được hoạt hóa khi có chất đồng ức chế.

Enzim cảm ứng thường hoạt động trong con
đường dị hóa

Enzim ức chế thường hoạt động trong con
đường đồng hóa.

- Trong operon lac, các enzim tham gia vào con đường chuyển hố lactozơ cịn gọi là các enzim cảm ứng

do quá trình sinh tổng hợp chúng được gây cảm ứng bởi tín hiệu hố học (trong trường hợp này là
allolactozơ). Theo nguyên tắc tương tự, trong operon trp các enzim do operon trp mã hoá được gọi là các
enzim ức chế.

- Trong operon trp, khi tryptophan có sẵn trong mơi trường hoặc khi lượng tích luỹ trong tế bào của chúng
đã đủ thì chính axit amin này kết hợp với prơtêin điều hồ tạo thành phức hợp đồng ức chế liên kết vào trình
tự O (operator) làm dừng quá trình phiên mã. Ngược lại trong open lac, allolactose làm bất hoạt prôtêin
điều hồ làm cho prơtêin này khơng liên kết được vào trình tự O, nhờ đó q trình phiên mã diễn ra.

<b>Câu 12. </b>

Hình thức tổ chức gen theo kiểu Operon đem lại lợi ích gì cho SV? Cho ví dụ.

<b>Hướng dẫn giải </b>

Ý nghĩa của việc tổ chức gen theo kiểu Operon:

- Tiết kiệm vật chất di truyền, làm cấu trúc hệ gen gọn nhẹ (cách tổ chức của nhiều gen trong TB nhân sơ).

</div>
<span class='text_page_counter'>(8)</span><div class='page_container' data-page=8>

Website <b>HOC247</b> cung cấp một môi trường <b>học trực tuyến</b> sinh động, nhiều <b>tiện ích thơng minh</b>, nội
dung bài giảng được biên soạn công phu và giảng dạy bởi những <b>giáo viên nhiều năm kinh nghiệm, giỏi </b>

<b>về kiến thức chuyên môn lẫn kỹ năng sư phạm</b> đến từ các trường Đại học và các trường chuyên danh

tiếng.

<b>I.</b> <b>Luyện Thi Online </b>

- <b>Luyên thi ĐH, THPT QG:</b> Đội ngũ <b>GV Giỏi, Kinh nghiệm</b> từ các Trường ĐH và THPT danh tiếng
xây dựng các khóa <b>luyện thi THPTQG </b>các mơn: Tốn, Ngữ Văn, Tiếng Anh, Vật Lý, Hóa Học và
Sinh Học.

- <b>Luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán: </b>Ôn thi <b>HSG lớp 9</b> và <b>luyện thi vào lớp 10 chuyên Toán</b> các
trường <i>PTNK, Chuyên HCM (LHP-TĐN-NTH-GĐ), Chuyên Phan Bội Châu Nghệ An</i> và các trường
Chuyên khác cùng <i>TS.Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Trịnh Thanh Đèo và Thày Nguyễn Đức </i>

<i>Tấn.</i>

<b>II. </b> <b>Khoá Học Nâng Cao và HSG </b>

- <b>Toán Nâng Cao THCS:</b> Cung cấp chương trình Tốn Nâng Cao, Tốn Chuyên dành cho các em HS
THCS lớp 6, 7, 8, 9 u thích mơn Tốn phát triển tư duy, nâng cao thành tích học tập ở trường và đạt
điểm tốt ở các kỳ thi HSG.

- <b>Bồi dưỡng HSG Tốn:</b> Bồi dưỡng 5 phân mơn <b>Đại Số, Số Học, Giải Tích, Hình Học </b>và <b>Tổ Hợp</b> dành
cho học sinh các khối lớp 10, 11, 12. Đội ngũ Giảng Viên giàu kinh nghiệm: <i>TS. Lê Bá Khánh Trình, </i>
<i>TS. Tràn Nam Dũng, TS. Pham Sỹ Nam, TS. Lưu Bá Thắng, Thày Lê Phúc Lữ, Thày Võ Quốc Bá Cẩn</i>

cùng đơi HLV đạt thành tích cao HSG Quốc Gia.

<b>III.</b> <b>Kênh học tập miễn phí </b>

- <b>HOC247 NET:</b> Website hoc miễn phí các bài học theo <b>chương trình SGK</b> từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả
các môn học với nội dung bài giảng chi tiết, sửa bài tập SGK, luyện tập trắc nghiệm mễn phí, kho tư
liệu tham khảo phong phú và cộng đồng hỏi đáp sôi động nhất.

- <b>HOC247 TV:</b> Kênh <b>Youtube</b> cung cấp các Video bài giảng, chuyên đề, ôn tập, sửa bài tập, sửa đề thi
miễn phí từ lớp 1 đến lớp 12 tất cả các mơn Tốn- Lý - Hố, Sinh- Sử - Địa, Ngữ Văn, Tin Học và Tiếng
Anh.

<i>Vững vàng nền tảng, Khai sáng tương lai </i>

<i> Học mọi lúc, mọi nơi, mọi thiết bi – Tiết kiệm 90% </i>

<i>Học Toán Online cùng Chuyên Gia </i>

</div>

<!--links-->