Slide bài giảng Sinh học 12 Chân trời bài 3: Điều hòa biển hiện gene

Tóm lược nội dung

BÀI 3. ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GEN

Mở đầu: Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu có 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, mô 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?

Trả lời rút gọn:

Tế bào gốc là những tế bào đặc biệt của con người có khả năng phát triển thành nhiều loại tế bào khác nhau để thay thế hoặc sửa chữa các tế bào bị tổn thương trong cơ thể. 

I. THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH CƠ CHẾ ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE CỦA OPERON LAC 

Câu 1: 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?

Trả lời rút gọn:

Vì Jacob và Monod đã nuôi cấy vi khuẩn E. coli trong hai môi trường khác nhau và theo dõi số lượng enzyme trong tế bào. 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 phân tử DNA (thuộc cùng một đơn vị phiên mã), được điều khiển bởi một vùng promoter và một vùng operator.

Câu 2: Quan sát Hình 3.2 và 3.3, hãy:

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

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

Trả lời rút gọn:

• Khi môi trường không có lactose, operon bị ức chế, trong tế bào vi khuẩn chứa rất ít enzyme chuyển hoá đường lactose (Hình 3.2).

• Khi bổ sung lactose vào môi trường nuôi cấy vi khuẩn, lactose được biến đổi thành allolactose (một dạng đồng phân của lactose) và chất này đóng vai trò là một chất cảm ứng gây bất hoạt protein điều hoà. Lúc này, các gene của operon Lac được biểu hiện dẫn đến số lượng enzyme chuyển hoá đường lactose trong tế bào tăng lên nhanh chóng (Hình 3.3).

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

Trả lời rút gọn:

Vì khi môi trường có lactose thì một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose (allolactose) và liên kết với protein ức chế lacI khiến protein này thay đổi cấu hình dẫn đến không liên kết được với operator

II. Ý NGHĨA CỦA ĐIỀU HÒA BIỂN HIỆN GENE

Câu 3: Dựa vào cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon Lac, hãy cho biết ý nghĩa của điều hoà biểu hiện gene đối với quá trình trao đổi chất ở sinh vật.

Trả lời rút gọn:

Ý nghĩa: Điều hoà biểu hiện gene giúp sinh vật 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, sinh vật có thể đáp ứng với những thay đổi của môi trường. 

Câu 4: Quan sát Hình 3.5, hãy cho biết sự điều hoà biểu hiện gene có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển cá thể ở sinh vật đa bào. 

Trả lời rút gọn:

Ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene đối với sự phát triển cá thể ở sinh vật đa bào:

• Giúp mỗi tế bào đi vào con đường biệt hoá đặc trưng hình thành nên các mô, cơ quan và hệ cơ quan chuyên hoá, cuối cùng hình thành cơ thể hoàn chỉnh.

• Đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cơ thể.

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

Trả lời rút gọn:

Nếu cơ chế điều hoà biểu hiện gene bị rối loạn sẽ ảnh hưởng đến sự phát triển ở sinh vật đa bào: 

• Tế bào không đi vào con đường biệt hóa đặc trưng gây khó khăn trong việc hình thành các mô, cơ quan.

• Cơ thể bị rối loạn, phát triển bất thường.

III. ỨNG DỤNG ĐIỀU HÒA BIỂU HIỆN GENE

Câu 5: Cho biết vai trò của một số ứng dụng điều hoà biểu hiện gene trong Bảng 3.2. Kể thêm ví dụ về ứng dụng điều hoà biểu hiện gene.

Trả lời rút gọn:

• Vai trò của một số ứng dụng điều hoà biểu hiện gene:

Ví dụ về ứng dụng điều hoà biểu hiện gene:

• Trong y học, những người bị lùn bẩm sinh do gene không tạo đủ hormone sinh trưởng có thể được chữa trị để có chiều cao gần như người bình thường.

• Trong trồng trọt, các nhà khoa học có thể chủ động đóng mở một số gene nhất định ở cây trồng phù hợp với nhu cầu sản xuất. Ví dụ: Nuôi cấy tế bào thực vật trong môi trường có chứa các chất hoạt hoá gene để tế bào phân chia và tái sinh thành cây con hoàn chỉnh; sử dụng các chế độ chiếu sáng khác nhau điều khiển các gene để cây ra hoa vào mùa thích hợp.

Vận dụng: Ở người, gene BRCA mã hoá 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.

Trả lời rút gọn:

• Nếu sự biểu hiện của gene BRCA bất thường có thể khiến các tế bào tuyến vú và buồng trứng phân chia bất thường, nghiêm trọng sẽ dẫn tới ung thư.

• Giải thích: Khi gene gene BRCA biểu hiện bất thường sẽ không thể ngăn cản sự phân chia bất thường của các tế bào tuyến vú và buồng trứng, dẫn tới các tế bào này phân chia liên tục tạo thành khối u, nghiêm trọng sẽ dẫn tới ung thư.