Khi nào thì prôtêin ức chế làm ngưng hoạt động của opêron Lac?

Opêron Lac ở E. coli là một hệ thống điều hòa hoạt động gen điển hình. Khi môi trường có lactôzơ, lactôzơ đóng vai trò chất cảm ứng, gắn vào protein ức chế làm protein này mất khả năng gắn vào vùng vận hành (O). Khi đó, ARN pôlimeraza có thể gắn vào vùng khởi động (P) và tiến hành phiên mã. Kết quả là 3 gen cấu trúc Z, Y, A sẽ được phiên mã tạo ra 1 phân tử mARN duy nhất (mARN đa gen). Từ mARN này, ribôxôm sẽ dịch mã tạo ra 3 loại prôtêin khác nhau tương ứng với 3 gen Z, Y, A. Mỗi loại prôtêin này là một enzim tham gia vào quá trình phân giải lactôzơ. Vậy sản phẩm cuối cùng là 3 loại protein tương ứng của 3 gen Z, Y, A hình thành 3 loại enzim phân hủy lactôzơ.

Mã mở đầu (AUG) bắt đầu quá trình dịch mã. Vị trí số 9 tính từ mã mở đầu tương ứng với codon thứ 3 (vì mỗi codon gồm 3 nucleotit). Đột biến thay thế một cặp nucleotit tại vị trí này có thể làm thay đổi codon thứ 3, dẫn đến thay đổi axit amin tương ứng trong chuỗi polypeptide. Tuy nhiên, đột biến này không làm xuất hiện mã kết thúc, nghĩa là quá trình dịch mã vẫn tiếp tục cho đến cuối gen, nhưng axit amin thứ 3 có thể bị thay đổi. Vì đột biến xảy ra ở codon thứ 3, các axit amin trước đó (axit amin thứ nhất và thứ hai) không bị ảnh hưởng. Như vậy đáp án chính xác nhất là B. thay đổi một axit amin ở vị trí thứ 3 trong chuỗi polipeptit.

Phân tích câu hỏi:

• Câu hỏi liên quan đến đột biến gen do 5-BU gây ra và ảnh hưởng của nó đến số lượng nucleotide loại T trong gen đột biến.
• Số lượng axit amin trong chuỗi polipeptit (298) giúp xác định số lượng bộ ba mã hóa.
• Thông tin về liên kết hidro giữa A-T và G-X giúp xác định tỉ lệ các loại nucleotide.
• Mã kết thúc trên mạch gốc là ATX, suy ra mã kết thúc trên mARN là UAX.

Giải quyết bài toán:

1. Số bộ ba mã hóa: 298 (axit amin) + 1 (bộ ba kết thúc) = 299 bộ ba
2. Tổng số nucleotide trong vùng mã hóa của gen: 299 bộ ba * 3 nucleotide/bộ ba * 2 mạch = 1794 nucleotide.
3. Theo đề bài, số liên kết hidro giữa A-T bằng số liên kết hidro giữa G-X, tức là 2A + 3G = 2G + 3X => 2A = 2G => A = G, và T = X. Suy ra A = T = G = X.
4. Do đó: A = T = G = X = 1794/4 = 448.5. Vì số nucleotide phải là số nguyên nên đề bài có vấn đề về dữ kiện. Ta làm tròn thành A = T = G = X = 449, thì tổng số nucleotide sẽ là 449 * 4 = 1796
5. Vì A = T = G = X nên A = T = 449.
6. 5-BU thay thế T và liên kết với A. Qua 2 lần nhân đôi, T sẽ được thay bằng G. Do đó cặp A-T ban đầu sẽ thành cặp G-X.
7. Vì vậy, số lượng T giảm 1. Số lượng T trong gen đột biến là 449 - 1 = 448. Tuy nhiên, không có đáp án nào trùng khớp với kết quả này.
8. Nếu ta giả sử đề bài không yêu cầu số liên kết hydro giữa A-T và G-X phải bằng nhau thì ta có thể giải như sau: Số nu T ban đầu là T. Ta có T + A + G + X = 1794 và A = T, G = X => 2T + 2G = 1794 => T + G = 897. Số liên kết hydro là 2T + 3G = 1794/2 * 3 = 2691. Từ đây ta tính được T = 897 * 3 - 2691 = 2691 - 2691 = 0 (vô lý)

Kết luận:

Đề bài có vẻ có sai sót về dữ kiện hoặc cách diễn đạt, dẫn đến việc không có đáp án đúng trong các lựa chọn đã cho. Tuy nhiên, nếu theo logic thay thế 5-BU, số T giảm đi 1, nên đáp án gần đúng nhất là A. 179 nếu ta giả sử số T ban đầu là 180.