Với giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene sách Cánh diều hay nhất, ngắn gọn giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Sinh học 12 Bài 3.

Giải Sinh học 12 Cánh diều Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene

Giải Sinh học 12 trang 19

Các tế bào soma của một cơ thể người có số lượng gene giống nhau

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Mở đầu trang 19 Sinh học 12: Các tế bào soma của một cơ thể người có số lượng gene giống nhau với khoảng gần 20 000 gene mã hoá protein1. Trong số đó, một số gene chỉ biểu hiện ở giai đoạn phôi, một số gene khác chỉ biểu hiện ở giai đoạn trưởng thành. Trong cùng một giai đoạn phát triển, có nhiều gene biểu hiện khác nhau ở các loại mô. Cơ chế phân tử nào dẫn đến hiện tượng này? Điều đó có ý nghĩa như thế nào đối với cơ thể?

Lời giải:

- Cơ chế phân tử dẫn đến hiện tượng trên là điều hòa biểu hiện gene.

- Ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene đối với cơ thể người:

+ Giúp tế bào tổng hợp sản phẩm của gene đúng thời điểm với hàm lượng phù hợp với nhu cầu, nhờ đó, tránh lãng phí năng lượng và nguyên liệu trong tế bào, không bị gây độc, đồng thời đảm bảo cho tế bào thích nghi được với sự thay đổi của môi trường.

+ 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 nên cơ thể hoàn chỉnh.

+ Giúp đảm bảo cho sự phát triển bình thường của cơ thể bằng cách điều khiển sự biểu hiện hoặc không biểu hiện của các gene nhất định trong mỗi giai đoạn phát triển.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Tại sao khi tăng nồng độ lactose trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn E. coli

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Câu hỏi 1 trang 19 Sinh học 12: Tại sao khi tăng nồng độ lactose trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn E. coli, nồng độ các protein và enzyme phân giải đường này cũng tăng và ngược lại?

Lời giải:

Khi tăng nồng độ lactose trong môi trường nuôi cấy vi khuẩn E. coli, nồng độ các protein và enzyme phân giải đường này cũng tăng và ngược lại là do:

- Lactose chính là tín hiệu từ môi trường gây nên biểu hiện đồng loạt của một cụm nhiều gene mã hóa các protein và enzyme phân giải đường này.

- Đồng thời, các gene mã hóa các protein và enzyme phân giải lactose có chung một trình tự điều hòa phiên mã, được phiên mã tạo thành một mRNA (mRNA polycistronic) và dịch mã mRNA này tạo ra nhiều chuỗi polypeptide.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Quan sát hình 3.1 và dự đoán gene điều hoà chi phối sự phiên mã các gene cấu trúc

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Câu hỏi 2 trang 20 Sinh học 12: Quan sát hình 3.1 và dự đoán gene điều hoà chi phối sự phiên mã các gene cấu trúc của operon lac bằng cách nào?

Lời giải:

Gene điều hoà chi phối sự phiên mã các gene cấu trúc của operon lac bằng cách tổng hợp protein ức chế, protein ức chế hoạt động sẽ có tác dụng liên kết với vùng vận hành (O) của operon lac để ngăn cản quá trình phiên mã của các gene cấu trúc Z, Y, A.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Quan sát hình 3.2 và cho biết: Khi môi trường không có lactose, tại sao các gene cấu trúc của operon lac không được phiên mã?

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Câu hỏi 3 trang 20 Sinh học 12: Quan sát hình 3.2 và cho biết:

a) Khi môi trường không có lactose, tại sao các gene cấu trúc của operon lac không được phiên mã?

b) Khi môi trường có lactose, tại sao các gene cấu trúc của operon lac được phiên mã?

Lời giải:

a) Khi môi trường không có lactose, protein ức chế được gene điều hòa mã hóa liên kết với vùng O của operon lac khiến enzyme RNA polymerase không di chuyển được nên các gene cấu trúc của operon lac không được phiên mã.

b) Khi môi trường có lactose, một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose là allolactose, allolactose này bám vào protein ức chế khiến protein ức chế bị bất hoạt dẫn đến không liên kết được với vùng O. Nhờ vậy, enzyme RNA polymerase có thể liên kết với vùng P, trượt qua vùng O đến vị trí các gene cấu trúc để tiến hành phiên mã.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Hãy trình bày tóm tắt cơ chế điều hoà biểu hiện gene ở operon lac của E. coli

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Luyện tập trang 20 Sinh học 12: Hãy trình bày tóm tắt cơ chế điều hoà biểu hiện gene ở operon lac của E. coli.

Lời giải:

Cơ chế điều hoà biểu hiện gene ở operon lac của E. coli:

- Khi môi trường không có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein ức chế → Protein ức chế bám vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase không di chuyển được → Các gene cấu trúc không được phiên mã dẫn đến không tổng hợp được enzyme chuyển hóa lactose.

- Khi môi trường có lactose: Gene điều hoà lacI tổng hợp protein ức chế → Một lượng nhỏ lactose chuyển thành đồng phân của lactose (allolactose) liên kết với protein ức chế → Protein ức chế bị biến đổi cấu hình không gian dẫn đến bị bất hoạt và không gắn được vào vùng operator (O) → Enzyme RNA polymerase liên kết với vùng promoter (P), trượt qua vùng O đến vị trí các gene cấu trúc để tiến hành phiên mã → Các gene cấu trúc phiên mã đến đâu được dịch mã đến đó tạo ra các loại enzyme tham gia vào quá trình chuyển hóa lactose trong môi trường.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Hãy nêu các ứng dụng thực tế liên quan đến cơ chế điều hoà biểu hiện gene

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Câu hỏi 4 trang 21 Sinh học 12: Hãy nêu các ứng dụng thực tế liên quan đến cơ chế điều hoà biểu hiện gene trong kiểm soát mật độ tế bào ở vi khuẩn hoặc tăng hiệu quả sản xuất protein tái tổ hợp.

Lời giải:

Một số ứng dụng thực tế liên quan đến cơ chế điều hoà biểu hiện gene trong kiểm soát mật độ tế bào ở vi khuẩn hoặc tăng hiệu quả sản xuất protein tái tổ hợp:

- Phát hiện ra chất 3’-diindolylmethane (DIM) có khả năng ức chế hình thành màng sinh học ở vi khuẩn gây sâu răng S. mutans giúp phát triển thuốc điều trị bệnh do vi khuẩn này gây nên.

- Để cải tiến khả năng chịu hạn của lúa Oryza sativa, các nhà khoa học Việt Nam đã thiết kế vector chuyển gene mã hóa protein điều hòa và promoter vào giống lúa Chành Trụi giúp tăng cường biểu hiện các gene liên quan với đáp ứng hạn ở cây lúa chuyển gene.

- Tạo được chủng vi khuẩn S. gordonii chuyển gene và mang trình tự điều hòa giúp tăng cường biểu hiện kháng thể và kháng nguyên, cung cấp nguyên liệu sản xuất vaccine đường uống.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác:

Tại sao các thuốc có đích tác động là cơ chế cảm ứng mật độ có nhiều triển vọng

Giải Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene - Cánh diều

Vận dụng trang 22 Sinh học 12: Tại sao các thuốc có đích tác động là cơ chế cảm ứng mật độ có nhiều triển vọng ứng dụng trong điều trị bệnh do vi khuẩn kháng kháng sinh?

Lời giải:

Các thuốc có đích tác động là cơ chế cảm ứng mật độ có nhiều triển vọng ứng dụng trong điều trị bệnh do vi khuẩn kháng kháng sinh là do: Các thuốc có đích tác động là cơ chế cảm ứng mật độ có triển vọng giúp ức chế tốc độ phân chia của các vi khuẩn kháng kháng sinh. Điều này sẽ mang đến hiệu quả kép vừa giúp giảm khả năng gây hại của quần thể vi khuẩn vừa giúp tốc độ kháng kháng sinh của quần thể vi khuẩn chậm lại đảm bảo tính hiệu quả của các thuốc kháng sinh đang sử dụng. Nhờ đó, việc điều trị bệnh do vi khuẩn kháng kháng sinh sẽ trở nên dễ dàng hơn.

Lời giải bài tập Sinh 12 Bài 3: Điều hòa biểu hiện gene hay khác: