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

Operon Lac của vi khuẩn E.coli gồm có các thành phần theo trật tự là: trình tự P - trình tự O - nhóm gene cấu trúc lacZ, lacY, lacA.

Chọn C.

Vùng A của gene là vùng điều hòa, chứa tín hiệu khởi động phiên mã.

Chọn A.

Đường allolactose (1) gắn vào protein ức chế, làm protein này bất hoạt (b).

Vùng khởi động (promoter) (2) là nơi RNA polymerase bám vào để bắt đầu phiên mã (a).

Các gene cấu trúc (lacZ, lacY, lacA) (3) mang thông tin di truyền để tổng hợp các enzyme chuyển hóa lactose (d).

Gen điều hòa (lacI) (4) tổng hợp protein ức chế (c).

Chọn A.

Chọn A

a) Hoạt động của gene lac Z không phụ thuộc vào môi trường có hay không có lactose. à đúng, các đột biến này dẫn đến sự phiên mã và dịch mã không theo cơ chế ban đầu.

b. Chủng 2 bị đột biến mất vùng P. à Sai. Vì khi đột biến mất vùng P thìgene lacZ không có khả năng phiên mã tạo mRNA

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

Chủng 3 không tổng hợp được mRNA ngay cả khi có lactose và không có lactose → nhiều khả năng chủng này bị đột biến hỏng vùng P, RNA polymerase không bám vào được vùng P nên không thể phiên mã được.

Chủng 4 có thể tổng hợp mRNA ngay cả khi không có lactose → có thể đã bị đột biến mất vùng O, làm cho tế bào mất khả năng ức chế phiên mã.

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. à sai, vì ung thư hình thành là do phân chia không kiểm soát của tế bào (bản chất là do nhân đôi của DNA)

Phát biểu đúng là đáp án B.

A sai vì ở chủng C, enzyme phân giải được tổng hợp khi môi trường không có lactose và môi trường có lactose.

→ Có thể do xảy ra đột biến ở vùng O làm protein ức chế không thể bám vào hoặc đột biến ở gene điều hòa lacI làm gene này không thể tổng hợp protein ức chế.

C sai vì chủng D không tổng hợp enzyme phân giải ngay cả khi môi trường không có hay có lactose.

→ Có thể do xảy ra đột biến ở vùng P làm enzyme ARN polymerase liên kết và tổng hợp hoặc đột biến ở vùng O làm protein ức chế gắn chặt vào và cản trở quá trình phiên mã.

D sai vì chủng A là chủng vi khuẩn E.coli dại.

Chọn B.

Chọn A

Thể đột biến 2 và 3 bị mất trình tự thuộc đoạn BC làm cho cácgene cấu trúc luôn không được phiên mã -> đoạn BC chứa vùng khời động. Khi vùng khởi động bị mất thì RNA polymerase không thể bám vào DNA để tiến hành phiên mã.

Thể đột biến 4 và 5 bị mất trình tự thuộc đoạn DE làm cho các gene cấu trúc luôn được phiên mã -> đoạn DE chứa vùng vận hành. Khi vùng vận hành bị mất thì protein ức chế không thể bám vào -> RNA polymerase không bị ức chế nên có thể bám vào promoter để phiên mã liên tục.

Chọn A

Operon Lac có 3 thành phần:

+ Các gene cấu trúc (Z, Y, A) quy định tổng hợp protein tham gia chuyển hóa và sử dụng đường lactose.

+ Vùng vận hành: O: gene chỉ huy chi phối hoạt động của cụm gene cấu trúc.

+ P: vùng khởi động (nơi RNA – polymerase bám vào và khởi đầu phiên mã).

+ R: gene điều hòa kiểm soát tổng hợp protein ức chế

Gene điều hòa không thuộc cấu trúc operon Lac.

Theo mô hình điều hoà biểu hiện gene ở E.coli thì chức năng của vùng operator (O) trong Operon lac là vị trí tương tác với protein ức chế.

Chọn A

+ Các gene cấu trúc (Z, Y, A) quy định tổng hợp protein tham gia chuyển hóa và sử dụng đường lactose.

+ Vùng vận hành: O: gene chỉ huy chi phối hoạt động của cụm gene cấu trúc.

+ P: vùng khởi động (nơi RNA – polymerase bám vào và khởi đầu phiên mã).

+ LacI: gene điều hòa kiểm soát tổng hợp protein ức chế

Gene điều hòa không thuộc cấu trúc operon Lac.

Hình 1 mô tả đúng về cấu trúc của operon Lac.

Chọn D

Ta thấy thể đột biến không tạo ra được mRNA khi có lactose → các gene cấu trúc không hoạt động → vùng P của operon đã bị đột biến, RNA polymerase không có khả năng liên kết được với vùng promoter (P).

Vận dụng kiến thức về đặc điểm của quá trình điều hòa hoạt động gene của Operon Lac.

Cách giải:

Trong cơ chế điều hòa hoạt động của Operon Lac ở vi khuẩn E.coli, chất cảm ứng lactose làm bất hoạt protein ức chế.

Chọn A.

Điều hòa sau dịch mã là phân phối protein đến các nơi các tế bào cần thiết.

Chọn A.

Phát biểu đúng là đáp án B.

Chọn B.

Gene điều hòa mang thông tin quy định protein ức chế.

Đáp án: B

A Sai. Khi môi trường không có lactose thì operon không bị ức chế nên các gene cấu trúc không được biểu hiện.

B Sai. Trong môi trường có lactose thì protein ức chế không hoạt động để cho các gene cấu trúc được biểu hiện.

C Sai. Protein ức chế được tạo ra trong cả môi trường có lactose hay không có lactose.

D Đúng. Điều hoà biểu hiện gene là cơ chế góp phần làm cho sản phẩm của gene được tạo thành có lượng phù hợp với tế bào và cơ thể.

A Sai. Vì cấu tạo Operon lac không chứa gene điều hòa.

Đáp án: A

Tác dụng chính của glucocorticoid là làm giảm tốc độ phân hủy mRNA.

Đáp án: B

I Sai. Vì lượng mRNA vẫn được tạo ra, đột biến vùng P có thể làm cho RNA polymerase không thể trượt qua, ngăn cản quá trình phiên mã, đột biến vùng O có thể làm cho protein ức chế liên kết để ngăn cản quá trình phiên mã.

II Đúng. Vì khi đột biến ở vùng P làm cho RNA polymerase không thể bám và và trượt qua để tiến hành phiên mã, nên khi có lactose hay không có lactose thì cũng không có sản phẩm mRNA hay protein.

III Đúng. Khi đột biến vùng O có thể làm cho protein ức chế không thể liên kết ngăn RNA polymerase trượt qua nên khi có lactose hay không có lactose thì RNA polymerase luôn hoạt động.

IV Sai. Đột biến mất cặp gây nên sự dịch khung, từ đó sản phẩm của gene điều hòa không còn như ban đầu, nên không thể gắn vào vùng vận hành → RNA polymerase trượt qua liên tục.

Đáp án: B

Chọn A

Đáp án

Nếu mRNA không di chuyển ra khỏi nhân, ribosome trong tế bào chất sẽ không nhận được thông tin để tổng hợp protein, dẫn đến quá trình dịch mã bị gián đoạn.

Chọn D

- Môi trường 1 không có tryptophan nên operon hoạt động tạo tryptophan, môi trường không có lactose nhưng có nguồn carbon từ glucose => có khuẩn lạc xuất hiện

- Môi trường 2 không có tryptophan nên operon hoạt động tạo tryptophan và enzyme phân giải lactose có trong môi trường => có khuẩn lạc xuất hiện

- Môi trường 3 có tryptophan và có nguồn carbon từ glucose => có khuẩn lạc xuất hiện

- Môi trường 4 có tryptophan nên operon không hoạt động => không hình thành enzyme phân giải lactose có trong môi trường => không có khuẩn lạc xuất hiện.

Chủng 1 (I⁺ P⁺ O⁺ Z⁺ Y⁺): Operon hoạt động bình thường,gene I mã hóa protein ức chế,gene O cho phép protein ức chế gắn vào khi không có chất cảm ứng.

Có chất cảm ứng: Operon được kích hoạt, β-galactosidase được tạo ra.

Không có chất cảm ứng: Operon bị tắt, không có β-galactosidase.

Chủng 2 (I⁺ P⁻ O⁺ Z⁺ Y⁺): Vùng khởi động P bị đột biến, RNA polymerase không thể bám vào, dẫn đến không có phiên mã dù có hay không có chất cảm ứng.

Chủng 3 (I⁺ P⁺ O⁻ Z⁺ Y⁺): Vùng vận hành O bị đột biến, protein ức chế không thể gắn vào, dẫn đếngene Z và Y luôn được biểu hiện (β-galactosidase luôn được tạo ra).

Chủng 4 (I⁺ P⁺ O⁺ Z⁻ Y⁺):gene Z bị đột biến không tạo ra β-galactosidase, dù các thành phần khác hoạt động bình thường.

a đúng, vì chủng 2 và 3 khi không có lactose nhưng mRNA của các gene cấu trúc vẫn được tổng hợp.

b đúng.Chủng 1 có operon Lac hoạt động bình thường vì khi có lactose thì mRNA của các gene cấu trúc được tổng hợp (+), không có lactose thì mRNA của cácgene cấu trúc không được tổng hợp (-).

c đúng. Có thể vùng P của gene lacI ở chủng 3 đã bị mất hoạt sinh vì môi trường có lactose hay không có lactose thì protein điều hòa không được tổng hợp.

d sai. Chủng 2 có thể đã bị đột biến trong các gene lacZ, lacY, lacA khiến chúng tăng phiên mã là sai. Vì điều hòa hoạt động của gene phụ thuộc vào môi trường có lactose hay không, protein điều hòa có hoạt động bình thường hay không.

a – Đúng, b – Đúng, c – Đúng, d – Sai.

a đúng.

b sai vì khi sử dụng thuốc 2 hàm lượng mRNA không thay đổi so với khi không dùng thuốc.

c đúng. Sử dụng thuốc 2 hàm lượng mRNA không đổi nhưng hàm lượng protein lại giảm so với khi không dùng thuốc chứng tỏ thuốc 2 ngăn cản quá trình dịch mã tạo protein hoặc phân giải protein.

d sai. Xử lí thuốc 2 không làm thay đổi hàm lượng mRNA do vậy nó không can thiệp vào phiên mã.

a – Đúng, b – sai, c- Đúng, d – Sai.

Xét chủng 1 → các vùng của operon hoạt động bình thường, enzyme không sản xuất khi môi trường không có chất A → operon hoạt động khi có chất A, chất A đóng vai trò là chất cảm ứng liên kết với protein ức chế của gene điều hòa.

→ nếu bổ sung chất A vào môi trường nuôi cấy của chủng 1 thì operon hoạt động, thu được enzyme X, Y, Z.

Xét chủng 2 → vùng O bất thường → protein ức chế không liên kết được → operon hoạt động ngay cả khi không có chất A → thu được enzyme X, Y, Z.

Xét chủng 3 → vùng P mất chức năng → enzyme RNA polymerase không liên kết được → operon không hoạt động → không thu được enzyme X, Y, Z.

a) đúng b) đúng c) sai d) sai

a) Đúng. Vì operon hoạt động bình thường trong điều kiện có và không có lactose.

b) Sai. Chủng B, trong điều kiện có lactose thì chỉ gene lacY hoạt động → gene lacZ; lacA không hoạt động → có thể đã bị đột biến ở 2 gene này.

Chủng D, trong điều kiện có lactose thì cả 3 gene không hoạt động → có thể cả 3 gene bị đột biến hoặc đột biến ở vùng P.

c) Sai, chủng C cógene lacI không hoạt động → đột biến ở gene điều hòa.

d) Đúng. Gene điều hòa không thuộc operon Lac.

a) Đúng, b) Sai, c) Sai, d) Đúng.

Ở trạng thái không có đột biến, khi có mặt chất X, 3 enxyme tạo ra sản phẩn nhiều, còn khi vắng mặt X, 3 enzyme có sản phẩm nhưng không nhiều → X là chất hoạt hóa operon M

→ Ý a và ý b sai

Khi đột biến ở vùng trình tự I, sự có mặt chất X và không có mặt chất X không làm thay đổi lượng sản phẩm của 3 gene mã hóa cho 3 loại enzyme E1, E2 và E3

→ I là vùng trình tự Operator, liên kết đặc hiệu với X và cái vai trò kiểm soát hoạt động của Operon M

→ Ý c đúng

Nếu bị đột biến ở vùng II, enzyme E3 sẽ không được tạo ra cả khi có mặt hoặc không có mặt X → vùng II là vùng trình tự mã hóa cho enzyme E3

Nếu bị đột biến ở vùng III, enzyme E2 sẽ không được tạo ra cả khi có mặt hoặc không có mặt X → vùng III là vùng trình tự mã hóa cho enzyme E2

Nếu bị đột biến ở vùng IV, enzyme E1 sẽ không được tạo ra cả khi có mặt hoặc không có mặt X → vùng IV là vùng trình tự mã hóa cho enzyme E1

→ Ý d sai

a) Sai, b) Sai, c) Đúng, d) Sai.

a sai vì hình thể hiện cơ chế điều hòa biểu hiện gene của vi khuẩn kiểu dại I$^{+}$P$^{+}$O$^{+}$Z$^{+}$Y$^{+}$A$^{+}$

b đúng, Chủng vi khuẩn I$^{+}$P$^{+}$O$^{c}$Z$^{+}$Y$^{+}$A$^{+}$có operon lac đột biến làm cho lacI không thể bám vào O$^{c}$nên biểu hiện các gene lacZ, lacY, lacA ngay cả khi không có lactose.

c sai I$^{+}$P$^{+}$O$^{+}$Z$^{-}$Y$^{+}$A$^{+}$ không tạo ra ß-galactosidase và I$^{+}$P$^{+}$O$^{+}$Z$^{+}$Y$^{-}$A$^{+}$ không tạo permease nên không có khả năng phân giải lactose.

d đúng vì vi khuẩn I$^{S}$P$^{+}$O$^{+}$Z$^{+}$Y$^{+}$A$^{+}$ có lacI$^{S}$ mã hóa lacI$^{S}$ là chất ức chế có thể bám vào operator nhưng không thể bám vào chất cảm ứng do đó lacI$^{S}$ luôn bám vào O ngăn cản quá trình phiên mã.

a) Đúng. Vì các gene này thuộc cùng 1 operon nên có chung promoter.

b) Đúng. Trong điều kiện không có lactose thì operon không hoạt động, không tạo được các enzyme. Trong điều kiện có lactose thì tạo ra được các enzyme.

c) Sai. Chủng B tạo ra 1 loại enzyme khi môi trường có lactose → promoter vẫn hoạt động. Đột biến có thể xảy ra ở 2 gene cấu trúc lacZ và lacY.

d) Đúng. Chủng C, enzyme phân giải được tổng hợp khi môi trường không có lactose và môi trường có lactose.

→ Có thể do xảy ra đột biến ở vùng O làm protein ức chế không thể bám vào hoặc đột biến ở gene điều hòa làm gene này không thể tổng hợp protein ức chế.

a) Đúng, b) Đúng, c) Sai, d) Đúng

Đáp án: Đ, Đ, S, Đ

a đúng.

b sai. gene điều hòa LacI phiên mã khi ở cả hai trạng thái có lactose và không có lactose.

c đúng. Allolactose là chất cảm ứng, liên kết với protein ức chế làm quá trình phiên mã và dịch mã diễn ra bình thường.

d đúng. Ở trạng thái B, enzyme RNA polymerase bám được vào vùng P của operon.

Đáp án: Đ, S, Đ, Đ

a) Đúng.

b) Đúng.

c) Đúng.

d) Sai.

Đáp án: Đ, Đ, Đ, S

a/ Đúng, gene điều hòa không thuộc operon.

b/ Đúng, hoạt động của gene điều hòa không phụ thuộc vào lactose.

c/ Sai, vì gene Z Y A thuộc cùng 1 operon, được phiên mã cùng nhau nên chúng có số phần phiên mã bằng nhau.

d/ Sai, phân tử mRNA2 chứa 3 codon mở đầu và 3 condon kết thúc.

a) Đúng. Đột biến ở vùng M, trong trường hợp có chất cảm ứng X, không tạo ra enzyme 1 → vùng M là gene cấu trúc mã hóa enzyme 1.

b) Sai. Đột biến ở vùng N, trong trường hợp có chất cảm ứng X, không tạo ra enzyme 1, 2 → vùng N là trình tự promoter, là nơi liên kết của RNA polymerase.

c) Đúng. Đột biến ở vùng P, trong trường hợp có chất cảm ứng X, không tạo ra enzyme 2 → vùng P là gene cấu trúc mã hóa enzyme 2.

d) Đúng. Đột ở vùng Q, có thể tạo ra cả enzyme 1 và 2 trong điều kiện môi trường không có chất cảm ứng X → vùng Q là operator – nơi liên kết của chất cảm ứng.

a) Sai

Chủng B là chủng kiểu dại

b) Sai

Khi môi trường có lactose, cả 2 enzzyme đều được tạo ra → Chủng D là chủng E.coli đột biến

c) Đúng

Khi môi trường có lactose, enzyme permase không được tạo ra → Chủng E. coli kiểu dại bị đột biến ở gene lacY tạo ra chủng C

d) Đúng

Khi môi trường có lactose, enzyme β-galactosidase không được tạo ra → Chủng E. coli kiểu dại bị đột biến ở gene lacZ tạo ra chủng A

Đáp án: S, S, Đ, Đ

a) Sai.

Bảng dữ liệu cho thấy khi không có đột biến và không có mặt chất X, cả ba enzyme E1, E2, và E3 đều được tổng hợp ở mức độ “+” (có sản phẩm).

b) Sai.

Chất X là yếu tố hoạt hóa hoạt động phiên mã của operon M. Khi có mặt chất X, cả ba enzyme E1, E2, E3 được tổng hợp ở mức cực đại; khi vắng mặt chất X, các enzyme chỉ được tổng hợp ở mức trung bình.

c) Đúng.

Theo bảng dữ liệu, đột biến tại trình tự A dẫn đến cả ba enzyme (E1, E2, E3) chỉ được tổng hợp ở mức trung bình (+) dù có mặt chất X. Điều này chứng minh rằng A là vùng liên kết đặc hiệu của chất X, cần thiết để kiểm soát hoạt động của operon.

Đột biến tại trình tự G làm toàn bộ quá trình tổng hợp enzyme bị ngừng lại, bất kể có hay không có chất X. Điều này xác định G là vùng khởi động (promoter - P), nơi RNA polymerase gắn kết để bắt đầu phiên mã.

d) Sai.

Trình tự tổng hợp enzyme E1 là gene D, E2 là gene C, và E3 là gene B.

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.

a) Đúng

b) Đúng

c) Sai, vì vi khuẩn đột biến tại vùng vận hành nên vùng này không liên kết được với protein ức chế nên vi khuẩn vẫn tổng hợp enzyme khi môi trường không có lactose.

d) Sai,

Không có chất ức chế → RNA polymerase luôn phiên mã các gene cấu trúc → enzyme được tổng hợp liên tục, kể cả khi không có lactose. Điều này dẫn đến sự lãng phí năng lượng, vì vi khuẩn sản xuất enzyme không cần thiết.

a) Sai

Tại phút 0 đến phút 2 (chưa thêm lactose), lượng mRNA rất thấp (5–6 ng/mL).

Sau khi thêm lactose (từ phút 2 trở đi), lượng mRNA tăng mạnh → chứng tỏ gene Z được kích hoạt khi có lactose.

b) Đúng

c) Sai

Tại phút 10 -12, mRNA đạt giá trị cao nhất (102 ng/mL) và duy trì ổn định, cho thấy tốc độ phiên mã đạt cực đại.

d) Đúng

Nếu chủng vi khuẩn E. coli mất khả năng tổng hợp protein ức chế thì gene Z vẫn được phiên mã liên tục khi cạn kiệt nguồn lactose.

a. Đúng

Vì khi phân tích tác động của kháng sinh A tới chủng kiểu dại có lượng mRNA khi không sử dụng kháng sinh A và khi có tác động của kháng sinh A với nồng độ càng cao lượng mRNA càng giảm.

b. Đúng

Đột biến 1 không làm thay đổi hàm lượng mRNA nhưng làm thay đổi hàm lượng và hoạt tính của enzyme có thể do protein bị thay đổi và giảm hoặc mất chức năng.

c. Sai

Ở đột biến 2 kháng sinh A cũng không làm giảm hàm lượng mRNA và hoạt tính của enzyme.

d. Sai

Đột biến 2 làm mất chức năng vùng (P) của gene D thì mRNA sẽ không tạo ra tuy nhiên lượng mRNA của gene D luôn tạo ra ở mức cao nên rất có thể đột biến xảy ra ở vùng (O) .

Đáp án : 3

Chủng 3. Vì khi hỏng vùng P thì gene Z không bao giờ được phiên mã -> lượng mRNA và protein luôn là 0%

Đáp án: 5.

Enzyme giúp vi khuẩn chuyển hóa và sử dụng lactose là sản phẩm của quá trình dịch mã, tương ứng với vị trí số 5 trong hình 6.

Khi môi trường có mặt Lactose, các enzyme được kích hoạt là: enzyme b-galactosidase, enzyme permease, enzyme RNA polymerase.

Đáp án: 3.

Đáp án

→ Lô số 4 là lô có khả năng bị đột biến vùng P. Vì nếu bị đột biến vùng P thì RNA polymerase không thể bám vào để tiến hành phiên mã nên các enzyme không biểu hiện.

Đáp án: 4