Bài 3. Điều hòa biểu hiện của gene trang 17, 18, 19 Sinh 12 Chân trời sáng tạo: Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu óc vai trò...

Câu hỏi:

Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu óc vai trò quan trọng trong điều trị các bệnh di truyền ở người. Tế bào gốc được sử dụng để thay thế cho các tế bào, ôm bị tổn thương trong cơ thể bệnh nhân. Bằng cách nào mà tế bào gốc có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể?

Hướng dẫn giải :

Lý thuyết điều hòa biểu hiện của gene

Lời giải chi tiết :

Các yếu tố môi trường kích hoạt hoặc ức chế sự biểu hiện của các gen cụ thể, điều này dẫn đến sự thay đổi trong chức năng của tế bào → Tế bào gốc có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể.

Câu hỏi:

Tại sao hai nhà khoa học Jacob và Monod có thể kết luận ba gene lacZ, lacY và lacA cùng nằm trên một phân tử DNA?

Hướng dẫn giải :

Dựa vào thí nghiệm trên operon Lac của E.coli.

Lời giải chi tiết :

Dựa trên sự gia tăng đồng thời của các loại enzyme, hai nhà khoa học nhận thấy các gene lacZ, lacY và lacA được phân bố nằm liền nhau thành cụm trên phần tử DNA (thuộc cùng một đơn vị phiên mã), được điều khiển bởi một vùng promoter và một vùng operator.

Câu hỏi:

Quan sát Hình 3.2 và 3.3, hãy:

a) Mô tả cơ chế điều hòa hoạt động của operon Lac khi môi trường không có và có đường lactose.

b) Cho biết điều gì sẽ xảy ra khi đường lactose được sử dụng hết.

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình 3.2 và 3.3

Lời giải chi tiết :

a)

- Khi môi trường không có lactose, operon bị ức chế, trong tế bào vi khuẩn chứa rất ít enzyme chuyển hóa đường lactose.

- Khi bổ sung lactose vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn, lactose

đóng vai trò là một chất cảm ứng gây bất hoạt protein điều hòa. Lúc này, các gene của operon Lac được biểu hiện dẫn đến số lượng enzyme chuyển hóa đường lactose trong tế bào tăng lên nhanh chóng.

b) Khi lactose hết → protein ức chế sẽ gắn vào vùng vận hành (operator) của operon lac, ngăn cản sự phiên mã của các gen cấu trúc.

Câu hỏi:

Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, tại sao lactose được xem là chất giúp cho gen được biểu hiện?

Hướng dẫn giải :

Lý thuyết cơ chế điều hòa biểu hiện của gene

Lời giải chi tiết :

Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, lactose được xem là chất giúp cho gen được biểu hiện vì Lactose là chất cảm ứng:

- Chất cảm ứng là một phân tử nhỏ có khả năng liên kết với protein ức chế (repressor) và làm thay đổi cấu trúc của protein này.

- Khi protein ức chế bị thay đổi cấu trúc, nó sẽ không thể gắn vào vùng vận hành (operator) của operon Lac, do đó cho phép ARN polymerase liên kết và khởi đầu quá trình phiên mã.

Câu hỏi:

Dựa vào cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, hãy cho biết ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene đối với quá trình trao đổi chất ở sinh vật.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac.

Lời giải chi tiết :

- 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.

- Ở sinh vật đa bào, các tế bào tuy có hệ gene giống nhau nhưng mỗi tế bào chỉ tổng hợp các protein đặc trưng quy định cấu trúc và chức năng cho từng loại tế bào. Kết quả của quá trình điều hòa biểu hiện gene giúp mỗi tế bào đi vào con đường biệt hóa đặc trưng hình thành nên các mô, cơ quan và hệ cơ quan chuyên hóa, cuối cùng hình thành cơ thể hoàn chỉnh.

Câu hỏi:

Quan sát Hình 3.5, hãy cho biết sự điều hòa biểu hiện gen có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển cá thể ở sinh vật đa bảo.

Hướng dẫn giải :

Quan sát hình 3.5

Lời giải chi tiết :

Sự điều hòa biểu hiện gen có ý nghĩa: hình thành các tế bào chuyên hóa các chức năng khác nhau cho cơ thể.

Câu hỏi:

Nếu cơ chế điều hòa biểu hiện gene bị rối loạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển ở sinh vật đa bào?

Hướng dẫn giải :

Lý thuyết ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene.

Lời giải chi tiết :

Rối loạn cơ chế điều hòa biểu hiện gen có thể ảnh hưởng đến sự phát triển ở sinh vật đa bào theo nhiều cách khác nhau. Các rối loạn này có thể gây ra các bệnh di truyền, rối loạn phát triển, ung thư và các bệnh khác.

Câu hỏi:

Cho biết vai trò của một số ứng dụng điều hòa biểu hiện gene trong Bảng 3.2. Kể thêm ví dụ về ứng dụng điều hòa biểu hiện gene.

Hướng dẫn giải :

Dựa vào bảng 3.2

Lời giải chi tiết :

Ví dụ: Các nhà khoa học đang nghiên cứu sử dụng kỹ thuật CRISPR để sửa chữa các đột biến gen gây ra bệnh di truyền.

Câu hỏi:

Ở người, gene BRCA mã hóa cho các protein có vai trò ngăn cản sự phân chia bất thường của các tế bào tuyến vú và buồng trứng. Nếu sự biểu hiện của gene này bị rối loạn sẽ gây nên hậu quả gì? Giải thích.

Hướng dẫn giải :

Lý thuyết điều hòa biểu hiện của gene

Lời giải chi tiết :

Gene BRCA mã hóa cho các protein BRCA1 và BRCA2, đóng vai trò quan trọng trong việc sửa chữa DNA và ngăn ngừa sự phát triển của các tế bào ung thư.

Khi biểu hiện của gene BRCA bị rối loạn, có thể dẫn đến:

- Giảm khả năng sửa chữa DNA: Khi DNA bị tổn thương, các tế bào có thể bị đột biến và phát triển thành ung thư.

- Mất kiểm soát sự phân chia tế bào: Các tế bào có thể phân chia bất thường, dẫn đến hình thành khối u.

→ Do đó, người có rối loạn biểu hiện gene BRCA có nguy cơ mắc ung thư cao hơn, đặc biệt là ung thư vú và ung thư buồng trứng.