Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu này gồm 8 câu hỏi cơ bản thuộc chương trình Sinh học đại cương. Các câu hỏi này đề cập đến các vấn đề như vai trò của enzym ARN pôlimerase, sự điều hòa hoạt động gen, so sánh bộ gen ở tế bào nhân nguyên thủy và tế bào nhân thật, cùng những kiến thức liên quan đến sự phiên mã và dịch mã. Các câu trả lời, tác giả cố gắng trình bày ngắn gọn nhất để người đọc nắm bắt được nội dung quan trọng.
Câu Nêu vai trò enzym ARN polymerase trình phiên mã sinh vật nhân nguyên thủy? Trả lời: Trong phiên mã Prokaryotae (sinh vật nhân nguyên thủy hay gọi sinh vật nhân sơ), có loại enzym ARN polymerase chịu trách nhiệm tổng hợp tất loại ARN Khi chịu trách nhiệm tổng hợp ARN, enzym có vai trò sau: - Khởi động phiên mã Prokaryotae: + Enzym ARN polymerase nhận biết promotor (vùng điều hòa) trình tự nucleotit phía trước “vị trí khởi đầu ” gen đoạn có tên gọi “vùng -10” (hay hộp Pribnow) “vùng -35” Vùng -35 Vùng -10 Vị trí khởi đầu… Cấu trúc chung: ……TTGAX… 15-20bp… TATAAT ….5-8bp… + Đầu tiên, enzym ARN polymerase gắn lỏng lẻo “vùng -35” thành phức hợp “đóng” sau chuyển thành “mở” Nhờ đó, từ trình tự nucleotit “vùng -10” tháo xoắn hai mạch đơn đoạn ADN tách ra, để lộ mạch mã gốc có chiều từ 3’OH → 5’P Như vậy, nhờ enzym ARN polymerase trình tự nucleotit đặc biệt vùng điều hòa gen mà trình phiên mã Prokaryotae khởi động - Vai trò thứ hai enzym ARN polymerase tổng hợp mạch ARN có chiều từ 5’P → 3’OH + Enzym ARN polymerase di chuyển mạch gốc theo chiều từ 3’OH→5’P nhờ mà ARN tổng hợp có chiều từ 5’P→3’OH theo nguyên tắc bổ sung: A-U, T-A, G-X, X-G Nhờ vậy, mạch ARN enzym ARN polymerase tổng hợp có trình tự nucleotit bổ sung với trình tự nucleotit mạch mã gốc gen + Enzym ARN polymerase di chuyển chuỗi ARN liên tục kéo dài enzym gặp tín hiệu kết thúc cuối gen ngừng lại nhả mạch mã gốc ra, đồng thời ARN tổng hợp xong Tóm lại, vai trò enzym ARN polymerase trình phiên mã SVNS tham gia vào mở xoắn, tách thành mạch đơn gen, từ khởi động phiên mã, tổng hợp phân tử ARN theo nguyên tắc bổ sung Câu Quá trình phiên mã tế bào nhân nguyên thủy với trình phiên mã tế bào nhân thật giống khác nào? Trả lời: *Giống nhau: - Đây trình chuyển thông tin di truyền từ ADN sang ARN Hay nói cách khác, mạch ADN làm khuôn để tổng hợp phân tử khác ARN - Quá trình phiên mã xúc tác hệ enzym ARN polimerase - Các nguyên liệu cho việc xây dựng nên ARN giống nhau: Các nucleotit gồm loại A, U, G X - Năng lượng cần cho trình phiên mã cung cấp ATP - Phiên mã SVNS SVNT hai mạch phân tử ADN sử dụng làm khuôn tổng hợp ARN - Enzym ARN polimerase bám vào ADN tách mạch di chuyển theo hướng 3’→5’ ADN ARN tổng hợp theo hướng 5’→3’ - Nguyên tắc tổng hợp: Nguyên tắc bổ sung: A-U, T- A, G-X, X-G - Quá trình tổng hợp ARN chia thành giai đoạn: khởi đầu, kéo dài kết thúc *Khác nhau: Phiên mã tế bào nhân nguyên thủy Phiên mã tế bào nhân thực - Chỉ có loại enzym ARN - Có loại enzym tham gia: pôlimerase tổng hợp loại ARN + enzym ARN pôlimerase I cho việc tổng hợp rARN, trừ rARN 5S + enzym ARN pôlimerase II cho việc tổng hợp mARN + enzym ARN pôlimerase III cho việc tổng hợp tARN rARN 5S - Các mARN tổng hợp không trãi - Phiên mã tế bào nhân thật chia bước: Tổng hợp qua trình trưởng thành mà làm tiền mARN trình hình thành mARN trưởng khuôn cho trình dịch mã thành Trong có trình cắt bỏ intron nối riboxom exon Sau mARN trưởng thành làm khuôn cho trình dịch mã ribosome - Quá trình phiên mã thực - Được thực nhân tế bào vùng nhân (vùng nhân nằm tế bào chất) Câu Mỗi loại tARN vận chuyển nhiều loại acid amin khác hay vận chuyển loại acid amin? Tại sao? Trả lời: Mỗi loại tARN vận chuyển loại acid amin đến ribosome mà không vận chuyển nhiều loại acid amin Tại vì: - Acid amin tự tự đến ribosome, phải hoạt hóa bắt buộc phải gắn vào tARN tạo thành phức hợp aa-tARN, nhờ tARN vận chuyển acid amin đến ribosome - Để acid amin gắn kết với tARN cần phải có xúc tác enzym aminoacyl tARN synthetase đặc hiệu Tuy nhiên, loại enzym nhận biết loại acid amin đặc hiệu tARN tương ứng Chính vậy, enzym xúc tác cho nhiều loại acid amin gắn kết với loại tARN Do đó, loại tARN vận chuyển cho nhiều loại acid amin khác Nó vận chuyển loại acid amin tương ứng Câu 4: Mô tả cách thức đảm bảo xác trình tổng hợp protein? Trả lời: Cách thức đảm bảo xác trình tổng hợp protein: - aa tự môi trường nội bào tự di chuyển đến ribosome thực trình tổng hợp chuỗi poolypeptit, cần hoạt hóa gắn với tARN tương ứng nhờ enzym đặc hiệu Đây yếu tố giúp acid amin di chuyển xác đến ribosome Sơ đồ hoạt hóa axit amin sau: (ATP + enzim đặc hiệu + tARN tương ứng) aa tự aa-tARN - Sự tham gia yếu tố khởi đầu giai đoạn tổng hợp chuỗi poolipeptit theo trình tự sau: + Tiểu đơn vị bé ribosome gắn mARN vị trí đặc hiệu (phía trước ba mở đầu) + Met-tARN di chuyển tới mARN Bộ ba đối mã UAX liên kết với ba mở đầu AUG + Tiểu đơn vị lớn vào liên kết với tiểu đơn vị bé ribosome tạo thành ribosome hoàn chỉnh, sẵn sàng cho trình tổng hợp chuỗi polipeptit Như vậy, Ribosome trở thành bào quan để phức hợp aa-tARN di chuyển đến, đồng thời “khung” nâng đỡ cho gắn kết tARN ba mã mARN trình dịch mã, nhờ mà liên kết peptit acid amin hình thành - Giai đoạn kéo dài chuỗi polipeptit diễn với trình tự chặt chẽ với hoạt động sau: + aa1-tARN đến riboxom, ba đối mã tARN liên kết với ba mã thứ + Liên kết peptit hình thành fMet-aa1 + Riboxom dịch sang phía đầu 3’ ba, tARN mang aa fMet rời khỏi riboxom + aa2-tARN đến riboxom, ba đối mã tARN liên kết với ba mã thứ hai + Liên kết peptit hình thành aa1-aa2 + Riboxom dịch sang đầu 3’ ba, tARN mang aa1 rời khỏi riboxom + Quá trình diễn liên tục riboxom gặp ba kết thúc, dịch mã dừng lại Những hoạt động diễn theo trình tự đảm bảo cho trình tổng hợp diễn liên tục, hiệu xác Đặc biệt, hoạt động có hoạt động đóng vai trò then chốt đảm bảo trình tổng hợp protein thực xác là: liên kết ba đối mã tARN với ba mã mARN theo nguyên tắc bổ sung: AU,G-X ngược lại Đây yếu tố xác đảm bảo cho ba mã mã hóa cho loại acid amin Câu Quan sát chế điều hòa hoạt động gen cho biết kiểu điều hòa dương tính hay âm tính, cảm ứng hay ức chế? Trả lời: Đây kiểu điều hòa âm tính, cảm ứng - Khi môi trường nhân tố cảm ứng (inducer), gen R tổng hợp protein ức chế (Repressor), chất ức chế liên kết với vùng vận hành Ôperon, khiến cho gen cấu trúc hoạt động phiên mã, enzym ARN pôlimerase bị ngăn cản hoạt động Như vậy, gen R kiểm soát hoạt động nhóm gen cấu trúc nhân tố cảm ứng (ví dụ lactozo), kiểm soát gọi kiểm soát âm tính - Khi môi trường có nhân tố cảm ứng, nhân tố liên kết với protein ức chế làm biến đổi cấu hình không gian protein khiến liên kết với vùng vận hành Ôperon nữa, nhờ enzym ARN pôlimerase khởi động phiên mã Tức gen cấu trúc hoạt động Như vậy, gen cấu trúc hoạt động có nhân tố cảm ứng, nên người ta gọi kiểu cảm ứng Tóm lại kiểu điều hòa âm tính, cảm ứng Câu 6: Quan sát hình cho biết trình xảy ra? Ở tế bào nhân nguyên thủy hay tế bào nhân thật Tại sao? Trả lời: Hình mô tả trình phiên mã dịch mã tế bào nhân nguyên thủy, vì: Hai trình diễn đồng thời Phân tử mARN tổng hợp đến đâu làm khuôn cho trình dịch mã đến mà không cần trải qua giai đoạn trưởng thành Điều khác hoàn toàn so với phiên mã dịch mã tế bào nhân thực Ở tế bào nhân thực, hai trình diễn không nơi mà hai nơi khác nhau: Phiên mã diễn nhân tế bào, dịch mã diễn không gian khác tế bào chất (ribosome) Câu 7: So sánh gen tế bào nhân thật tế bào nhân nguyên thủy? Trả lời: *Giống nhau: - Bộ gen gồm gen kết hợp thành phần tham gia khác tạo nên - Gen nằm dọc phân tử ADN, phân bố liền rải rác phân tử ADN - Gồm gen cấu trúc, gen điều hòa, Gen cấu trúc gồm ba vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa vùng kết thúc - Gen thực trình nhân đôi, phiên mã tổng hợp ARN, dịch mã tổng hợp protein - Bộ gen có bị đột biến tác động nhân tố gây đột biến Ở mức độ phân tử gồm dạng đột biến gen: mất, thêm, thay cặp nucleotit - Bộ gen bị biến đổi nhiều nguyên nhân có tính ổn định cao nhờ chế sửa sai bảo vệ ADN - Có thể xuất loại gen nhảy sinh vật nhân sơ sinh vật nhân thực *Khác nhau: Tế bào nhân nguyên thủy Tế bào nhân thật Bộ gen nhỏ, chứa vài ngàn gen Tổ chức Bộ gen lớn nhiều so với gen tế bào nhân gen đơn giản Ít đa dạng gen sơ, chứa vài chục ngàn gen Tổ chức gen phức tạp Rất đa dạng loại gen Đại đa số gen không phân mãnh, có Đại đa số gen phân mãnh, intron exon xen kẽ trình tự mã hóa liên tục Gen nằm phân tử ADN Gen nằm nhiều phân tử ADN khác nhau, ADN liên kết với protein histon, đồng thời cuộn xoắn theo nhiều bậc tạo nên cromatit (Nhiễm sắc thể) Gen điều hòa hoạt động chủ yếu Gen điều hòa hoạt động nhiều mức độ khác mức độ phiên mã nhau: mức cuộn xoắn nhiễm sắc thể, mức nhân đôi ADN, mức trước phiên mã, phiên mã, trước dịch mã sau dịch mã Không xảy đột biến nhiễm sắc thể Xảy dạng đột biến cấu trúc số lượng nhiễm chưa có cấu trúc nhiễm sắc thể điển hình sắc thể tế bào nhân thực Bộ gen bị đột biến biểu Gen bị đột biến phải trải qua chế điều kiện kiểu hình phù hợp biểu bên thể hay tế bào Trong tế bào, gen tồn theo Trong tế bào sinh vật lưỡng bội nhân thực, gen tồn thành cặp Gen Prokaryotae phiên mã tạo mARN mARN chứa đựng thông tin mã hóa cho quy định tổng hợp chuỗi chuỗi pôlipeptit pôlipeptit Gen sinh vật nhân sơ gối hay Các gen không gối lên phủ lên gen có chiều dài giới hạn, đột biến xảy ảnh hưởng tới vài gen không gen Không có trình tự lặp lại ADN phân hóa phức tạp với: trình tự lặp lại mức độ cao, trung bình, rải rác trình tự nucleotit độc Bộ gen phân chia đồng qua Bộ gen phân chia đồng nhờ trình phân trình trực phân, tức phân bào không chia NST trình nguyên phân có tơ Không có tượng di truyền phân Có tượng di truyền phân li độc gen li độc lập, hoán vị gen hoán vị gen Câu 8: Trình bày cách tế bào sữa chữa ADN hư hỏng để tránh đột biến? Trả lời: Trên phân ADN xảy nhiều biến đổi sai hỏng trao đổi chất, tác nhân vật lí, hóa học hay sinh học môi trường gây nên Tuy nhiên, gen có ổn định cao nhờ chế sửa sai bảo vệ ADN tế bào tổ chức Khái quát chế sửa sai mức phân tử: Sự toàn vẹn ADN có ý nghĩa sống tế bào, đặc biệt Prokaryotae Người ta thấy hệ thống sửa sai rât đa dạng có hiệu cao Ê Côli Có khoảng 100 locus tham gia trực tiếp gián tiếp vào việc bảo vệ ADN sửa sai tranh đột biến Điều cho thấy tế bào đầu tư lớn cho ổn định thông tin di truyền Các cách tế bào sử chữa ADN hư hỏng: Cách 1: Quang tái hoạt hóa nhờ enzym photolyase: - Sau xử lí tia tử ngoại gây đột biến, đưa ánh sáng phần lớn sai hỏng phục hồi Vì vậy, tượng gọi quang tái hoạt hóa - Quá trình trải qua bước sau: + Khi tia UV chiếu vào ADN, hình thành nên vòng Thymine dimer phân tử ADN + Ngay lập tức, enzyme photolyase gắn vào Thymine dimer, tạo thành phức hợp enzym photolyase- ADN + Năng lượng ánh sáng nhìn thấy (300nm đến 600nm) hoạt hóa enzym photolyase cắt vòng thymine dimer thành monomer + Sau enzym tách khỏi ADN ADN sửa chữa lại bình thường Cách 2: Sửa sai làm nhóm alkyl - Ở Ê Côli, gen ada tổng hợp enzym MTase Enzym có khả tách nhóm alkyl từ photphodieter chuyển sang cystein khác - Nhờ Enzym MTase điều hòa dương gen tham gia sửa sai Từ ADN sửa chữa Cách 3: Sửa sai cắt bỏ: Phần lớn chế sửa sai khác thực tối, nhờ nuclease cắt bỏ sai hỏng bẳng nhiều cách: - Cắt base - Sự cắt bỏ oligonucleotide - Cắt bỏ thay thế: chỗ sai hỏng bị cắt thay nhờ chép, tái tổ hợp hay phục hồi bắt cặp sai - Sao chép “úp sấp sai hỏng”: enzym ADN polimerase bỏ qua chỗ sai chép tiếp trình nhân đôi ADN Cách 4: Đọc sửa base bắt cặp sai: - Cách thực chép ADN - Trong trình nhân đôi ADN, enzym ADN pôlimerase phát thấy có bắt cặp sai nucleotit bổ sung, loại bỏ nucleotit bắt cặp sai nhờ hoạt tính exonuclease Cách 5: Sửa sai nhờ tái tổ hợp chép: - Khi gặp số sai lệch, enzym ADN pôlimerase lấp dần lổ hổng chép không theo khuôn tái tổ hợp vượt qua chỗ sai - Enzym ADN pôlimerase gặp chỗ sai, dừng lại, huy động khoảng 1000 nucleotit phía lấp đầy mạch bổ sung từ mạch kép chị em tái tổ hợp Cách 6: Sửa sai không xứng đôi Nhờ máy sửa sai, phân biệt mạch ADN mẹ mạch tổng hợp Các mạch có chỗ sai tách ra, nhờ ADN pôlimerase tổng hợp mạch bổ sung giống hệt mạch ADN mẹ Cách 7: Hệ thống SOS (cấp cứu): - Khi ADN bị hỏng bắt buộc ngừng chép, hệ thống SOS hồi phục chép - Khi tế bào có nhiều sai hỏng cần cấp cứu, gen SOS mở Nếu sửa sai không kịp tế bào phải chấp nhân bị đột biến bị chết Trên trình bày số cách sửa sai chủ yếu, kiểu có nhiều cách khác Các hệ thống sửa sai hoạt động hiệu cao làm giảm đến mức tối thiểu sai hỏng ADN, hạn chế đột biến Và cần ý, sửa sai gắn liền cách chặt chẽ với trình chép tái tổ hợp