Hầu hết gen ở sinh vật nhân thực có cấu trúc phân mảnh: xen giữa các trình tự mã hóa (exon) là các trình tự không mã hóa (intron). Hình bên biểu thị quá trình biểu hiện của một gen mã hóa protein điển hình.

Phát biểu nào sau đây là đúng về quá trình trên?

Vùng điều hoà của gene cấu trúc nằm ở vị trí nào của gene?

Hình 1 mô tả khái quát cấu trúc một phân tử sinh học trong tế bào, đó là phân tử nào?

Một nhà khoa học đang nghiên cứu về trình tự của một đoạn DNA. Ông tách đoạn DNA kép này thành 2 mạch đơn rồi phân tích thành phần base Nitrogen của từng mạch. Sau khi xác định được mạch làm khuôn cho phiên mã, ông phân lập mạch này rồi bổ sung các protein cần thiết cho quá trình phiên mã xảy ra, riêng hỗn hợp B và hỗn hợp C ông còn bổ sung 1 số thành phần khác có liên quan đến xử lý mRNA. Tỉ lệ phần trăm các loại base Nitrogen của từng mạch đơn DNA và mRNA từ 3 hỗn hợp trên được thể hiện ở bảng dưới đây:

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.

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.

Dịch mã là quá trình:

Ở vi khuẩn Escherichia coli, chức năng chính của operon Lac là giúp vi khuẩn phân giải và sử dụng được đường lactose trong tình huống môi trường chỉ có lactose là nguồn carbon duy nhất. Nếu môi trường có glucose thì operon Lac bị ức chế. Tuy nhiên, khi môi trường có cả lactose và đường glucose thì sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn được mô tả ở Hình 4. Theo lý thuyết, operon Lac của vi khuẩn bắt đầu hoạt động từ thời điểm nào trên đồ thị?

Điểm khác nhau về chức năng giữa gene cấu trúc và gene điều hòa là:

Một operon X có các vùng trình tự quy định chức năng được ký hiệu M, N, P, Q, tổng hợp các enzyme 1 và enzyme 2 phân giải chất X. Trong đó, mỗi vùng trình tự đã ký 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 hòa điều khiển hoạt động operon X tổng hợp protein điều hòa 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.

Một nhà khoa học đang nghiên cứu về trình tự của một đoạn DNA. Ông tách đoạn DNA kép này thành 2 mạch đơn rồi phân tích thành phần base nitrogenous của từng mạch Sau khi xác định được mạch làm khuôn cho phiên mã, ông phân lập mạch này protein cần thiết cho quá trình phiên mã xảy ra, riêng hỗn hợp B và hỗn hợp C ông còn bổ sung 1 số thành phần khác có liên quan đến xử lý mRNA. Tỉ lệ phần trăm các loại base nitrogeno của từng mạch đơn DNA và mRNA từ 3 hỗn hợp trên được thể hiện ở bảng dưới đây:

Hình 4 minh họa vai trò của protein TET trong quá trình oxygen hóa 5mC thành 5hmC và sự tương tác của yếu tố phiên mã với nucleosome để điều chỉnh biểu hiện gene. Hình 4A mô tả hoạt động của protein TET, khi TET xúc tác quá trình chuyển đổi 5-methylcytosine (5mC) thành 5-hydroxymethylcytosine (5hmC). Hình 4B minh họa vai trò của yếu tố phiên mã (TF) trong quá trình điều chỉnh hoạt động của TET. Khi TF₁ liên kết với nucleosome thì TET được gắn với vị trí tại đó, oxygen hóa 5mC thành 5hmC. TF₂ được gắn tiếp theo , với TF₁ làm thay đổi cấu trúc nhiễm sắc thể, có thể liên quan đến quá trình kích hoạt enhancer (một yếu tố tăng cường phiên mã).

Trong quá trình hoạt động của TET, điều gì xảy ra với cấu trúc nhiễm sắc thể?

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?

Sơ đồ dưới đây thể hiện các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử:

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 5. Sự có mặt của sản phẩm A có vai trò

Cho biết một bản sao sơ cấp của mARN vừa được phiên mã từ một gen phân đoạn có các exon và các intron với số nucleotide tương ứng như sau:

Sau khi cắt bỏ các intron và nối các exon lại với nhau để tạo thành mRNA có hoạt tính sinh học bình thường trưởng thành chỉ gồm 4 exon. Cho biết tổng số nucleotide tối đa mà mRNA đó có thể có là bao nhiêu?

Hình dưới đây mô tả khái quát các thành phần cấu trúc một gene ở sinh vật nhân thực. Thành phần cấu trúc nào chứa bộ ba kết thúc quá trình dịch mã?

Vai trò của operon trong điều hòa biểu hiện gene ở sinh vật nhân sơ là gì? 

MYC là một loại protein gây ung thư được tìm thấy biểu hiện quá mức ở trong các tế bào ung thư vú. Để tìm hiểu con đường truyền tín hiệu bắt đầu từ EGFR có điều khiển sự biểu hiện của gene MYC (mã hoá protein MYC) hay không người ta tiến hành thí nghiệm, gồm các bước:

       1. Tiếp đến, ly giải tế bào và sử dụng kỹ thuật phù hợp (như Western Blot) để so sánh nồng độ protein MYC trong hai nhóm tế bào này.

       2. Nuôi cấy hai nhóm tế bào ung thư vú trong hai ống nghiệm khác nhau, một nhóm có một hoặc một số protein nằm xuôi dòng EGFR bị ức chế bởi các thuốc đặc hiệu, nhóm còn lại thì không (nhóm kiểm soát).

       3. Đánh giá nồng độ MYC giữa hai nhóm tế bào, ta rút ra kết luận EGFR có điều khiển sự biểu hiện của gene MYC (mã hoá protein MYC) hay không.

       4. Sau đó kích thích hoạt động của EGFR trong một khoảng thời gian nhất định bởi phối tử của nó.

       Hãy viết liền các số tương ứng với bốn bước theo trình tự thí nghiệm nghiên cứu EGFR có điều khiển sự biểu hiện của gene MYC (mã hoá protein MYC) hay không.

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: