Câu hỏi ôn thi tốt nghiệp THPT môn Sinh học Điều hòa biểu hiện gene có đáp án

Vùng A của gene mô tả hình bên có chức năng gì?

Ghép cột A với cột B sao cho phù hợp với mô tả về cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon lac ở vi khuẩn E. coli.

Bảng 1 mô tả hàm lượng mRNA và protein tương đối của gene lacZ thuộc operon lac ở các chủng vi khuẩn E.coli trong môi trường có hoặc không có lactose. Biết rằng chủng 1 là chủng bình thường, các chủng 2, 3, 4 là các chủng đột biến phát sinh từ chủng 1, mỗi chủng bị đột biến ở một vị trí duy nhất trong operon lac.

Khi nói về các chủng 2, 3, 4, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

a) Hoạt động của gene lac Z không phụ thuộc vào môi trường có hay không có lactose.

b) Chủng 2 bị đột biến mất vùng P.

c) Chủng 3 có thể bị đột biến hỏng vùng P, Chủng 4 có thể bị đột biến mất vùng O.

d) Với đặc điểm và cơ chế hoạt động giống như chủng 4, có thể là nguyên nhân hình thành các khối u ở người.

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lacZ (mã hóa beta-galactosidase), gene lacY (mã hóa permease), gene lacA (mã hóa transacetylase) thuộc operon Lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi khuẩn khác nhau và được nuôi cấy trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở bảng sau:

Dựa vào kết quả thu được ở bảng trên, hãy cho biết phát biểu nào sau đây đúng?

Trong mô hình cấu trúc của Operon Lac, vùng số (2) là nơi

Các trình tự một operon ở vi khuẩn E.coli nằm trong đoạn NST được kí hiệu từ A đến E. Để xác định các trình tự của opêron này, người ta sử dụng 5 trường hợp đột biến mất đoạn như hình bên (các đường gạch chéo biểu hiện đoạn bị mất).

Kết quả thu được trường hợp 4 và 5 có cácgene cấu trúc luôn được phiên mã; trường hợp 2 và 3 có các gene cấu trúc luôn không được phiên mã; trường hợp 1 chưa xác định được mức biểu hiện của các gene cấu trúc trong operon. Trong các phát biểu sau, phát biểu nào về trình tự operon trên là đúng?

Hình dưới đây mô tả cơ chế điều hòa hoạt động gene ở vi khuẩn, trong đó các chữ số (1) đến (5) kí hiệu cho các gene/ vùng thuộc operon lac ?

Trong điều kiện môi trường không có lactose, chất X sẽ tương tác với gene/ vùng nào trên hình ?

Hình dưới mô tả cấu trúc của operon lac theo Monod và Jacob

Theo mô hình này thì chú thích (1) là

Hình 3 dưới đây mô tả cấu trúc của operon Lac theo Mono và Jacob:

Theo mô hình này chú thích (1) là

Hình nào dưới đây mô tả đúng cấu trúc Operon lạc ở vi khuẩn E. coli?

Sơ đồ dưới đây thể hiện sự biểu hiện mRNA ở tế bào E. coli kiểu dại (bình thường) và các kiểu đột biến sau khi lactose được bổ sung vào môi trường nuôi cấy cạn kiệt glucose. Nhận định nào sau đây mô tả chính xác dạng đột biến ở thí nghiệm này?

Hình dưới mô tả trạng thái của Operon Lac ở vi khuẩn E.coli trong môi trường nuôi cấy.

Phân tích hình sau, hãy cho biết nào dưới đây đúng?

Bảng dưới đây mô tả hàm lượng mRNA và protein tương đối của gene lacZ thuộc operon lac ở các chủng vi khuẩn E. coli trong môi trường có hoặc không có lactose. Biết rằng chủng 1 là chủng

bình thường các chủng 2, 3, 4 là các chủng đột biến phát sinh từ chủng 1, mỗi chủng bị đột biến ở một vị trí duy nhất trong operon lac.

Khi nói về các chủng 2, 3, 4 có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

I. Chủng 2 bị đột biến ở vùng P hoặc vùng O.

II. Chủng 3 có thể bị đột biến hỏng vùng P.

III. Chủng 4 có thể bị đột biến mất vùng O.

IV. Đột biến mất cặp nucleotide ở gene điều hòa lacI sẽ tạo ra kiểu hình giống chủng 2.

Hình dưới đây thể hiện các giai đoạn của các cơ chế di truyền xảy ra trong tế bào. Nếu quá trình di chuyển mRNA từ nhân ra tế bào chất bị gián đoạn, điều gì sẽ xảy ra?

Để nghiên cứu về sự điều hòa theo mô hình operon ở tế bào vi khuẩn E. Coli, các nhà khoa học đã thiết kế một “operon lai”, trong đó chứa trình tự các gene của operon tryptophan (Trp) và operon Lactose (Lac), có trình tự điều hòa của operon Trp (như hình 4).

Hình 4

Giả sử sự sinh trưởng của tế bào vi khuẩn E.coli có liên hệ mật thiết với sự có mặt của amino acid tryptophan và chất cho carbon. Chuyển plasmid tái tổ hợp chứa “operon lai” vào dòng tế bào vi khuẩn E. coli đột biến mất trình tự operon Trp và operon Lac. Trong các điều kiện môi trường nuôi cấy được đề cập như trong Bảng 1 có bao nhiêu môi trường có thể tạo khuẩn lạc?

Bảng 1

Một nhà khoa học đang nghiên cứu cơ chế điều hòa của operon lac trong E. coli và đã tạo ra các chủng với các kiểugene khác nhau như sau:

Chủng 1: I⁺ P⁺ O⁺ Z⁺ Y⁺

Chủng 2: I⁺ P⁻ O⁺ Z⁺ Y⁺

Chủng 3: I⁺ P⁺ O⁻ Z⁺ Y⁺

Chủng 4: I⁺ P⁺ O⁺ Z⁻ Y⁺

Nhà khoa học muốn xác định liệu β-galactosidase có được tạo ra trong điều kiện có và không có chất cảm ứng đối với mỗi kiểu gene. Kết quả nào dưới đây là phù hợp?

Hình 2 mô tả các thành phần tham gia vào quá trình điều hòa hoạt động của gene trong một operon cảm ứng (operon Lac) của vi khuẩn E. coli. Sự phiên mã của các gene cấu trúc thường bị ức chế bởi một protein bám vào vùng operator (protein ức chế) ngăn cản RNA polymerase hoạt động. Khi có chất cảm ứng allolactose lactose, chất này sẽ gắn vào protein ức chế, làm thay đổi cấu trúc không gian của protein ức chế, nên protein này mất khả năng bám vào operator, cho phép RNA polymerase liên kết với promoter và bắt đầu phiên mã các gene cấu trúc.

Hình 2

Hình nào sau đây mô tả chính xác hoạt động của operon Lac khi môi trường có lactose nhưng các gene cấu trúc không hoạt động?

Ở vi khuẩn E. Coly bình thường, cấu trúc số 4 trong operon lac không hoạt động khi

Trong cơ chế điều hòa hoạt động gene của operon lac có hiện tượng protein ức chế kết hợp với allolactose sẽ tạo ra sản phẩm A như trong hình bên. Sự có mặt của sản phẩm A có vai trò

Trong điều hòa hoạt động gene trong operon Lac ở sinh vật nhân sơ, ngoài allolactose, trong thực nghiệm người ta cũng sử dụng một số chất để nghiên cứu về cơ chế điều hòa hoạt động gene được mô tả như Bảng 1.

Bảng 1

Họ tiến hành bốn thí nghiệm nhằm quan sát sự tương tác của ba chất trên như sau:

- Thí nghiệm 1: môi trường có allolactose.

- Thí nghiệm 2: môi trường có chất A.

- Thí nghiệm 3: môi trường có chất A và C.

- Thí nghiệm 4: môi trường có chất B và allolactose.

Theo lí thuyết, phát biểu nào sau đây sai khi nói về thí nghiệm này?

Khi nghiên cứu về hoạt động của Operon Lac ở ba chủng vi khuẩn E.coli, người ta thu được kết quả như sau:

Từ các kết luận trong bảng trên, các kết luận sau đây là đúng hay sai?

Để nghiên cứu cơ chế tác động của hai loại thuốc mới điều trị bệnh nhân Covid-19 (thuốc 1 và thuốc 2) người ta tiến hành thử nghiệm tác động của chúng lên quá trình biểu hiện gene của gene virus trong các tế bào người. Hàm lượng mRNA a của virus và protein virus trong các mẫu tế bào được thể hiện theo biểu đồ trên.

Biết rằng các điều kiện thí nghiệm là như nhau.

Mỗi phát biểu sau đây đúng hay sai khi nói về cơ chế tác động của thuốc 1 và thuốc 2 lên quá trình biểu hiện gene của virus?

Ở một loài vi khuẩn, operon A gồm 3 gene cấu trúc mã hóa 3 enzyme X, Y, Z. 3 enzyme này cùng tham gia quá trình chuyển hóa chất A. Trình tự các vùng của operon A lần lượt là P – O – X – Y – Z (vùng khởi động – vùng vận hành – gene X – gene Y – gene Z). Người ta nuôi cấy 3 chủng vi khuẩn này ở môi trường dinh dưỡng không có chất A và đo lượng enzyme có hoạt tính được thể hiện ở bảng dưới đây. Biết rằng gene điều hòa của mỗi chủng đều hoạt động bình thường.

Chú thích:

P$^{+}$, O$^{+}$, X$^{+}$, Y$^{+}$, Z$^{+}$: các vùng trình tự DNA bình thường

P$^{-}$, O$^{-}$, X$^{‑}$, Y$^{-}$, Z$^{-}$: các vùng trình tự DNA mất chức năng

(+) có; (-) không; (?) chưa cho biết

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lacZ (mã hóa β-galactosidase), gene lacY (mã hóa permease), gene lacA (mã hóa transacetylase) thuộc operon lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy; protein ức chế (LacI) do gene ức chế lacI quy định. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi khuẩn khác nhau và được nuôi cấy trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở Bảng 1:

Operon M ở một chủng vi khuẩn chứa 3 gene mã hóa 3 enzyme là E1, E2, E3. Operon này có 5 vùng trình tự nucleotide chưa biết rõ chức năng và vị trí sắp xếp. Operon M được điều hòa bởi chất X. Để làm sáng tỏ chức năng của các vùng trình tự, người ta đã theo dõi ảnh hưởng của các đột biến dựa trên quá trình tổng hợp các enzyme được đánh giá thông qua sự có mặt và vắng mặt của chất X thể hiện trong bảng dưới đây:

Quan sát hình và cho biết những phát biểu sau đây là đúng hay sai?

Cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon lac ở vi khuẩn E. coli được thể hiện trong sơ đồ sau:

Kiểu gene của vi khuẩn kiểu dại kí hiệu là: I$^{+}$P$^{+}$O$^{+}$Z$^{+}$Y$^{+}$A$^{+}$. Khi phân tích DNA của các chủng vi khuẩn: lacZ$^{-}$, lacY$^{-}$, lacI$^{-}$ (các đột biến mất chức năng), lacI$^{S}$ (lacI$^{S}$ mã hóa lacI$^{S}$ là chất ức chế có thể bám vào operator nhưng không thể bám vào chất cảm ứng), hoặc lacO$^{c}$ (operator của operon lac đột biến làm cho lacI, lacI$^{S}$ không thể bám vào O$^{c}$).

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại (bình thường), sự biểu hiện của gene lac Z (mã hóa ß- galactosidase), gene lac Y (mã hóa permease), gene lac A (mã hóa transacetylase) thuộc operon lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi khuẩn khác nhau và được nuôi cấy trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở bảng dưới đây:

Trong đó, dấu (+) là enzyme được tổng hợp, có dấu (-) là enzyme không được tổng hợp (hoặc tổng hợp rất ít).

Hình dưới đây mô tả trạng thái hoạt động của operon Lac ở vi khuẩn E.coli.

Để nghiên cứu về sự điều hòa theo mô hình operon ở tế bào vi khuẩn E Coli, các nhà khoa học đã thiết kế một “operon lai”, trong đó chứa trình tự các gene của operon tryptophan (Trp) và operon Lactose (Lac), có trình tự điều hòa của operon Trp (như hình dưới đây).

Giả sử sự sinh trưởng của tế bào vi khuẩn E.coli có liên hệ mật thiết với sự có mặt của acid amin tryptophan và chất cho carbon. Chuyển plasmid tái tổ hợp chứa “operon lai” vào dòng tế bào vi khuẩn E. Coli đột biến mất trình tự operon Trp và operon Lac.

Biết rằng operon Trp (Operon tryptophan) trong điều kiện môi trường có tryptophan, operon Trp bị bất hoạt bởi phức hệ tryptophan - protein ức chế; trong khi nếu vắng amino acid này thì operon hoạt động. Do đó, operon này là một loại operon ức chế. Các vi khuẩn vẫn có khả năng sinh trưởng bình thường như các chủng kiểu dại.

Khi nói về operon Lac ở vi khuẩn E. coli (hình bên dưới), các phát biểu sau đây là đúng hay sai?

Một operon X có các vùng trình tự qui định chức năng được Kí hiệu M, N, P, Q, tổng hợp các enzyme 1 và enzyme 2 phân giải chất X. Trong đó, mỗi vùng trình tự đã kí hiệu từ M đến Q sẽ là một trong các vị trí sau:

(1) Gene tổng hợp enzyme 1.

(2) Gene tổng hợp enzyme 2.

(3) Vùng khởi động (promoter).

(4) Vùng vận hành (operator).

Biết rằng, gene điều hoà điều khiển hoạt động operon X tổng hợp protein điều hoà có chức năng bình thường. Kết quả chọn lọc các chủng vi khuẩn thu được ở bảng dưới đây khi nuôi cấy trong điều kiện môi trường có chất X và không có chất X, biết (+) enzyme được tổng hợp; (-) enzyme không được tổng hợp.

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lacZ (mã hóa β-galactosidase), gene lacY (mã hóa permase) thuộc operon Lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi kh4uẩn khác nhau. Nuôi cấy các chủng vi khuẩn E.coli trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở bảng sau:

Operon M ở một chủng vi khuẩn mã hóa 3 enzyme là E1, E2 và E3; Có 5 trình tự A, B, C, D và G chưa biết rõ chức năng. Operon này được điều hòa bởi chất X. Để làm sáng tỏ chức năng của các trình tự, người ta đã theo dõi sự ảnh hưởng của đột biến ở các trình tự từ A đến G dựa trên sự tổng hợp các enzyme được đánh giá thông qua sự có mặt và sự vắng mặt của chất X (Bảng 1).

Bảng 1

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.

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.

Người ta nuôi cấy chủng vi khuẩn E. coli trong môi trường không chứa lactose. Sau đó, ở phút thứ 2, một lượng lactose được thêm vào môi trường. Mức biểu hiện của gene Lac Z (mã hóa enzyme β-galactosidase) được theo dõi bằng cách đo lượng mRNA (đơn vị tính: ng/mL) tại các thời điểm khác nhau. Kết quả được ghi lại như sau:

Gene D mã hóa cho enzyme X bao gồm các vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc. Để nghiên cứu tác động của thuốc kháng sinh A đối với quá trình phiên mã hay dịch mã của gene D ở vi khuẩn, các nhà khoa học đã tiến hành nuôi cấy ba chủng vi khuẩn E. Coli (chủng kiểu dại - không bị đột biến, chủng đột biến 1 và chủng đột biến 2 - đều có đột biến ở gene D) trong ba môi trường: Không có kháng sinh A, có nồng độ kháng sinh A 5mM (milimol), có nồng độ kháng sinh A 10mM. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt trong Bảng 4. Biết đột biến có thể xảy ra ở bất kì vùng nào của gene, trường hợp này không có đột biến ở vùng kết thúc.

Bảng 4

Chú thích: +++ là nhiều; ++ mức trung bình; + là ít.

Cho các phát biểu sau về nghiên cứu, có bao nhiêu phát biểu đúng?

Bảng 1 mô tả hàm lượng mRNA và protein tương đối của gene Z thuộc operon Lac ở các chủng vi khuẩn E. coli trong môi trường có hoặc không có Lactose. Biết rằng chủng 1 là chủng bình thường, các chủng 2, 3, 4 là các chủng đột biến phát sinh từ chủng 1, mỗi chủng bị đột biến ở một vị trí duy nhất trong operon Lac. Chủng vi khuẩn số mấy bị đột biến hỏng vùng P?

Bảng 1

Hình 6 mô tả cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac của vi khuẩn E. coli trong môi trường có lactose.

Hình 6

Khi môi trường có lactose, protein ức chế sẽ không bám vào được vùng O, RNA polymerase liên kết vào P, nhờ đó quá trình phiên mã và dịch mã xảy ra tổng hợp nên các enzyme giúp vi khuẩn chuyển hóa và sử dụng lactose. Enzyme này tương ứng với vị trí nào trên hình 6?

Vào những năm 1950, hai nhà khoa học Monod và Jacob đã nghiên cứu phát hiện ra cơ chế điều hòa biểu hiện của operon lac ở vi khuẩn E. coli. Monod và Jacob đã tiến hành thí nghiệm tìm hiểu cơ chế lactose có thể gây cảm ứng khiến tế bào E. coli tổng hợp các enzyme phân giải lactose. Hai ông đã sử dụng các dòng đột biến gene ở vi khuẩn E. coli và nuôi cấy chúng trong điều kiện môi trường có lactose và không có lactose. Sau đó, xác định lượng các loại enzyme tham gia quá trình phân giải lactose trong tế bào (gồm enzyme β galactosidase có chức năng phân giải lactose, permease có chức năng vận chuyển lactose vào tế bào và transacetylase sau này được biết là có chức năng khử các chất độc vào tế bào). Một trong các thí nghiệm của hai ông được tiến hành như sau:

Lô đối chứng: Nuôi vi khuẩn E. coli trong môi trường không có lactose và có các amino acid đánh dấu phóng xạ.

Lô thí nghiệm: Nuôi vi khuẩn E. coli trong môi trường có lactose và các amino acid đánh dấu phóng xạ.