Gene D mã hóa cho enzyme X bao gồm các vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc. Để nghiên cứu tác động của thuốc kháng sinh A đối với quá trình phiên mã hay dịch mã của gene D ở vi khuẩn, các nhà khoa học đã tiến hành nuôi cấy ba chủng vi khuẩn E. Coli (chủng kiểu dại - không bị đột biến, chủng đột biến 1 và chủng đột biến 2 - đều có đột biến ở gene D) trong ba môi trường: Không có kháng sinh A, có nồng độ kháng sinh A 5mM (milimol), có nồng độ kháng sinh A 10mM. Kết quả nghiên cứu được tóm tắt trong Bảng 4. Biết đột biến có thể xảy ra ở bất kì vùng nào của gene, trường hợp này không có đột biến ở vùng kết thúc.

Bảng 4

Phân tích

Phân tích lượng mARN

Phân tích hàm lượng và hoạt tính của enzyme

Kiểu hình

Kiểu dại

Đột biến 1

Đột biến 2

Kiểu dại

Đột biến 1

Đột biến 2

Hàm lượng kháng sinh A

0

5

10

0

5

10

0

5

10

0

5

10

0

5

10

0

5

10

Kết quả

+++

++

+

+++

++

+

+++

+++

+++

+++

++

+

+

+

+

+++

+++

+++

Chú thích: +++ là nhiều; ++ mức trung bình; + là ít.

Cho các phát biểu sau về nghiên cứu, có bao nhiêu phát biểu đúng?

Operon M ở một chủng vi khuẩn mã hóa 3 enzyme là E1, E2 và E3; Có 5 trình tự A, B, C, D và G chưa biết rõ chức năng. Operon này được điều hòa bởi chất X. Để làm sáng tỏ chức năng của các trình tự, người ta đã theo dõi sự ảnh hưởng của đột biến ở các trình tự từ A đến G dựa trên sự tổng hợp các enzyme được đánh giá thông qua sự có mặt và sự vắng mặt của chất X (Bảng 1).

Bảng 1

Cơ chế điều hoà biểu hiện gene của operon lac ở vi khuẩn E. coli được thể hiện trong sơ đồ sau:

Kiểu gene của vi khuẩn kiểu dại kí hiệu là: I⁺P⁺O⁺Z⁺Y⁺A⁺. Khi phân tích DNA của các chủng vi khuẩn: lacZ^-, lacY^-, lacI^- (các đột biến mất chức năng), lacI^S (lacI^S mã hóa lacI^S là chất ức chế có thể bám vào operator nhưng không thể bám vào chất cảm ứng), hoặc lacO^c (operator của operon lac đột biến làm cho lacI, lacI^S không thể bám vào O^c).

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

Ở vi khuẩn E.coli kiểu dại, sự biểu hiện của gene lacZ (mã hóa β-galactosidase), gene lacY (mã hóa permease), gene lacA (mã hóa transacetylase) thuộc operon lac phụ thuộc vào sự có mặt của lactose trong môi trường nuôi cấy; protein ức chế (LacI) do gene ức chế lacI quy định. Bằng kỹ thuật gây đột biến nhân tạo, người ta đã tạo ra được các chủng vi khuẩn khác nhau và được nuôi cấy trong hai môi trường: không có lactose và có lactose. Sự biểu hiện gene của các chủng vi khuẩn được thể hiện ở Bảng 1: