Giải Bài 2 trang 23 SGK Sinh học 12

Lời giải

Nhắc lại cơ chế điều hoà operon $lac$ khi KHÔNG có lactose (bình thường):

- Gene điều hoà ($R$) tổng hợp protein ức chế.
- Vì không có lactose, protein ức chế ở trạng thái hoạt động, nó bám vào vùng vận hành ($O$).
- Khi protein ức chế bám vùng vận hành, enzyme ARN polymerase không khởi động được phiên mã ở nhóm gene cấu trúc ($Z, Y, A$) → operon không hoạt động (không tạo sản phẩm).

Phân tích hiện tượng của đề: Môi trường không có lactose mà operon $lac$ vẫn hoạt động, nghĩa là nhóm gene cấu trúc vẫn được phiên mã, dịch mã dù lẽ ra phải bị khoá. Điều này chỉ xảy ra khi protein ức chế không bám được (hoặc không có) ở vùng vận hành. Có thể dự đoán vi khuẩn bị hỏng ở một trong hai bộ phận sau:

a) Hỏng ở gene điều hoà ($R$):

Gene điều hoà bị đột biến nên không tổng hợp được protein ức chế, hoặc tổng hợp ra protein ức chế bị biến đổi cấu trúc nên không có khả năng bám vào vùng vận hành. Thiếu protein ức chế bám vào, vùng vận hành luôn ở trạng thái mở → ARN polymerase vẫn phiên mã các gene cấu trúc → operon hoạt động dù không có lactose.

b) Hỏng ở vùng vận hành ($O$):

Vùng vận hành bị đột biến làm thay đổi trình tự nên protein ức chế (dù vẫn bình thường) không nhận biết và không bám vào được. Do đó vùng vận hành không bị khoá → ARN polymerase vẫn tiến hành phiên mã các gene cấu trúc → operon hoạt động dù không có lactose.

Kiểm tra lại: Trong cả hai trường hợp, điểm chung là protein ức chế không thực hiện được việc đóng vùng vận hành, dẫn đến operon biểu hiện ngay cả khi không có chất cảm ứng (lactose) — phù hợp với hiện tượng đề nêu. (Lưu ý: nếu hỏng ở vùng khởi động $P$ hay ở nhóm gene cấu trúc thì operon sẽ không hoạt động hoặc tạo sản phẩm sai, không giải thích được việc operon vẫn hoạt động, nên không phải nguyên nhân.)

Đáp số