Giải Bài 1 trang 23 SGK Sinh học 12

Lời giải

Ý nghĩa của việc điều hoà biểu hiện đồng thời nhiều gene cùng lúc theo kiểu operon *lac*

Trong operon *lac*, các gene cấu trúc (*lacZ*, *lacY*, *lacA*) mã hoá cho các enzyme cùng tham gia một con đường chuyển hoá (phân giải lactose). Chúng chịu sự kiểm soát của chung một vùng khởi động (promoter P) và một vùng vận hành (operator O), nên được phiên mã thành một phân tử mRNA duy nhất và biểu hiện đồng thời. Cách điều hoà này có các ý nghĩa sau:

a) Bảo đảm tính đồng bộ trong biểu hiện gene

Các gene cùng một con đường chuyển hoá được bật/tắt cùng lúc, nhờ đó tế bào tạo ra đồng loạt tất cả các enzyme cần thiết đúng thời điểm, giúp toàn bộ chuỗi phản ứng diễn ra nhịp nhàng. Nếu mỗi gene điều hoà riêng lẻ, có thể thiếu hụt một enzyme trung gian làm ách tắc con đường chuyển hoá.

b) Tiết kiệm vật chất và năng lượng cho tế bào

Tế bào chỉ tổng hợp các enzyme khi thực sự cần (khi môi trường có lactose – cơ chất). Khi không có cơ chất, protein ức chế bám vào vùng vận hành $O$, cả nhóm gene bị tắt đồng loạt, tránh lãng phí nguyên liệu và năng lượng vào việc tổng hợp những enzyme chưa cần dùng.

c) Đơn giản hoá cơ chế điều hoà

Chỉ cần một bộ điều hoà chung (một promoter, một operator, một gene điều hoà *lacI* mã hoá protein ức chế) là kiểm soát được đồng thời cả nhóm gene có liên quan về chức năng, giúp hệ thống điều hoà gọn nhẹ và hiệu quả hơn so với việc mỗi gene có cơ chế điều hoà riêng.

d) Giúp tế bào phản ứng nhanh, thích nghi kịp thời với môi trường

Khi điều kiện môi trường thay đổi (xuất hiện hoặc mất đi cơ chất), toàn bộ operon được bật hoặc tắt cùng một lúc chỉ qua một thao tác điều khiển chung, giúp tế bào thích nghi nhanh chóng với môi trường luôn biến đổi.

Đáp số