Hiện nay, việc sử dụng tế bào gốc trong y học là một trong những thành tựu óc 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, ôm 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?
Lý thuyết điều hòa biểu hiện của gene
Các yếu tố môi trường kích hoạt hoặc ức chế sự biểu hiện của các gen cụ thể, điều này dẫn đến sự thay đổi trong chức năng của tế bào → Tế bào gốc có thể trở thành các loại tế bào khác nhau trong cơ thể.
Các bài tập cùng chuyên đề
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?
Quan sát Hình 3.2 và 3.3, hãy:
a) Mô tả cơ chế điều hòa hoạt động của operon Lac khi môi trường không có và có đường lactose.
b) Cho biết điều gì sẽ xảy ra khi đường lactose được sử dụng hết.
Trong cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, tại sao lactose được xem là chất giúp cho gen được biểu hiện?
Dựa vào cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon Lac, hãy cho biết ý nghĩa của điều hòa biểu hiện gene đối với quá trình trao đổi chất ở sinh vật.
Quan sát Hình 3.5, hãy cho biết sự điều hòa biểu hiện gen có ý nghĩa như thế nào đối với sự phát triển cá thể ở sinh vật đa bảo.
Nếu cơ chế điều hòa biểu hiện gene bị rối loạn sẽ ảnh hưởng như thế nào đến sự phát triển ở sinh vật đa bào?
Cho biết vai trò của một số ứng dụng điều hòa biểu hiện gene trong Bảng 3.2. Kể thêm ví dụ về ứng dụng điều hòa biểu hiện gene.
Ở người, gene BRCA mã hóa 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.
Hãy trả lời các câu hỏi sau:
a) Cả tế bào gan và tế bào a đảo tuy đều có gene mã hoá cho hormone glucagon và protein albumin (một loại protein trong huyết tương). Tuy nhiên, hormone glucagon chỉ xuất hiện trong các tế bào a đảo tuy, còn albumin chỉ xuất hiện trong các tế bào gan. Hãy giải thích hiện tượng trên.
b) Trong hệ thống lactose ở vi khuẩn E. coli, nếu một đột biến xảy ra ở gene lacl dẫn đến protein điều hòa bị mất hoạt tính thì sự biểu hiện của nhóm gene cấu trúc lacZ, lacY và lacA trên operon lac có thể bị ảnh hưởng như thế nào?
Tại sao thông tin di truyền có thể quyết định các tính trạng đặc trưng ủa mỗi cá thể như: màu da, màu tóc,...?
Quan sát hình 2.2 và mô tả các giai đoạn phiên mã.
Quan sát hình 2.3 và mô tả quá trình phiên mã ngược
Các tế bào soma của một cơ thể người đều có số lượng gene giống nhau với khoảng 20000 gene mã hóa protein. Trong số đó, một số gene chủ biểu hiện ở giai đoạn phôi, các 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?
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?
Quan sát hình 3.1 và dự đoán gene điều hòa chi phối sự phiên mã các gene cấu trúc của operon lac bằng cách nào?
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?
Hãy trình bày tóm tắt cơ chế điều hòa biểu hiện gene ở operon lac của E.coli.
Hãy nêu các ứng dụng thực tế liên quan đến cơ chế điều hòa biểu hiện của gene trong kiểm soát mật độ tế bào ở vi khuẩn hoặc tăng hiệu quả sản xuất protein tái tổ hợp.
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?
Một chủng E. coli mang đột biến làm cho trình tự nucleotide ở O (operator) thay đổi, dẫn đến protein ức chế không thể liên kết với O. Sự biểu hiện của các gene cấu trúc ở operon lac như thế nào trong điều kiện môi trường (a) không có lactose? (b) có lactose? Giải thích.
Trong mỗi tế bào có hàng chục nghìn nhưng tại mỗi thời điểm chỉ một số gene hoạt động.
Quan sát hình 3.1 và 3.2, hãy giải thích cơ chế điều hòa biểu hiện gene của operon lac.
Tại sao môi trường có lactose thì protein ức chế lại không liên kết được với operator?
Phân tích ý nghĩa của điều hòa hoạt động gene trong tế bào và quá trình phát triển cá thể. Giải thích.
Hãy tìm thêm một số ứng dụng của điều hòa biểu hiện gene trong nông nghiệp và trong y học.
Nêu ý nghĩa điều hòa hoạt động đồng thời nhiều gene cùng lúc kiểu operon lac.
Nếu môi trường nuôi cấy vi khuẩn E.coli không có lactose nhưng operon lac vẫn hoạt động thì có thể dự đoán vi khuẩn bị hỏng ở bộ phận nào của operon lac? Giải thích.
Các nhà khoa học nhận thấy loài Streptococcus pneumoniae khi gặp môi trường bất lợi (có thuốc kháng sinh) thì một trong số các gene được kích hoạt là gene CSP, sản sinh ra protein CSP. Protein này làm cho tế bào dễ dàng nhận được các gene từ môi trường bên ngoài. Các nhà khoa học cho rằng gene CSP hoạt động khi môi trường có thuốc kháng sinh làm cho vi khuẩn nhanh chóng trở nên kháng thuốc kháng sinh. Hãy giải thích.
Sự điều hòa hoạt động của gen tổng hợp enzim phân giải lactozo của vi khuẩn E. coli diễn ra ở cấp độ nào?
Mối tương quan giữa protein ức chế với vùng vận hành O được thể hiện như thế nào?
