Đề thi, bài tập trắc nghiệm online Sinh học phân tử – Đề 15

Sửa chữa cắt bỏ base (base excision repair) là một trong những cơ chế sửa chữa DNA, giúp loại bỏ các base bị hỏng hoặc biến đổi do các tác nhân gây hại hoặc sai sót trong quá trình nhân đôi DNA. Các cơ chế sửa chữa khác bao gồm sửa chữa cắt bỏ nucleotide, sửa chữa ghép cặp sai, v.v.

Dịch mã là quá trình tổng hợp protein diễn ra ở ribosome trong tế bào chất, sau khi mRNA đã rời khỏi nhân. Gắn mũ 5', thêm đuôi poly-A, và loại bỏ intron là các bước xử lý mRNA diễn ra trong nhân để tạo ra mRNA trưởng thành, ổn định và có khả năng dịch mã hiệu quả.

Enzyme рестрикцион (restriction endonucleases) có khả năng nhận biết và cắt DNA tại các trình tự nucleotide đặc hiệu (vị trí nhận biết). Chúng đóng vai trò quan trọng trong công nghệ DNA tái tổ hợp để tạo ra các đoạn DNA có đầu dính hoặc đầu bằng, phục vụ cho việc ghép nối DNA.

Trong môi trường có lactose và không có glucose, lactose (chính xác hơn là allolactose, một dạng đồng phân của lactose) hoạt động như một chất cảm ứng, liên kết với protein ức chế Lac, làm thay đổi cấu hình của protein này và khiến nó không thể gắn vào vùng vận hành, do đó cho phép RNA polymerase phiên mã các gen cấu trúc của operon Lac. Mức glucose thấp cũng dẫn đến mức cAMP cao, kích hoạt CAP và tăng cường phiên mã, nhưng lactose là yếu tố quyết định việc giải phóng protein ức chế.

Trình tự DNA hoặc protein là dữ liệu phân tử phổ biến nhất được sử dụng trong phân tích phát sinh loài. Sự khác biệt trong trình tự DNA hoặc protein giữa các loài phản ánh mối quan hệ tiến hóa của chúng, cho phép xây dựng cây phát sinh loài.

Ribosome là bào quan thực hiện quá trình dịch mã protein, đọc trình tự codon trên mRNA và sử dụng tRNA để lắp ráp các amino acid thành chuỗi polypeptide, tạo ra protein.

Cấu trúc bậc hai của protein (alpha-helix và beta-sheet) được ổn định chủ yếu bởi các liên kết hydrogen giữa các nhóm carboxyl và amino trên mạch polypeptide chính. Liên kết peptide tạo cấu trúc bậc một, liên kết disulfide và tương tác kỵ nước góp phần vào cấu trúc bậc ba và bậc bốn.

Codon UAA là codon kết thúc, tín hiệu dừng quá trình dịch mã. Đột biến này sẽ tạo ra một codon kết thúc sớm trong mRNA, dẫn đến protein được dịch mã ngắn hơn bình thường hoặc bị cắt cụt, có thể mất chức năng.

Tính thoái hóa của mã di truyền nghĩa là có nhiều codon khác nhau có thể mã hóa cho cùng một amino acid. Điều này giúp giảm thiểu ảnh hưởng của đột biến điểm đến protein.

Điện di gel phân tách các phân tử DNA dựa trên kích thước và điện tích của chúng. DNA mang điện tích âm do nhóm phosphate, và các đoạn DNA nhỏ hơn sẽ di chuyển nhanh hơn qua gel so với các đoạn lớn hơn.

Sau khi được tổng hợp, chuỗi polypeptide phải trải qua quá trình gấp nếp (protein folding) để đạt được cấu trúc ba chiều đặc hiệu, cấu trúc này quyết định chức năng sinh học của protein. Quá trình này có thể tự xảy ra hoặc được hỗ trợ bởi các protein chaperone.

Giải trình tự Sanger (Sanger sequencing) là phương pháp kinh điển và phổ biến để xác định trình tự nucleotide của DNA. Điện di gel phân tách DNA theo kích thước, PCR khuếch đại DNA, và ELISA là xét nghiệm miễn dịch enzyme thường dùng để phát hiện protein hoặc kháng thể.

Helicase là enzyme có chức năng tháo xoắn cấu trúc mạch kép của DNA tại chạc ba nhân đôi, tạo ra hai mạch đơn DNA làm khuôn mẫu cho quá trình tổng hợp mạch mới. DNA polymerase tổng hợp mạch mới, ligase nối đoạn Okazaki, và enzyme khác loại bỏ mồi RNA.

Cả phiên mã (tổng hợp RNA từ DNA) và dịch mã (tổng hợp protein từ mRNA) đều diễn ra theo chiều 5' -> 3'. RNA polymerase tổng hợp RNA theo chiều 5' -> 3' dựa trên mạch khuôn DNA, và ribosome đọc mRNA theo chiều 5' -> 3' để tổng hợp protein từ đầu N đến đầu C.

RNA dẫn đường (guide RNA) trong hệ thống CRISPR-Cas9 có trình tự nucleotide bổ sung với trình tự DNA mục tiêu. Nó đóng vai trò như một 'kim chỉ nam' dẫn protein Cas9 đến vị trí DNA cần chỉnh sửa, xác định tính đặc hiệu của hệ thống chỉnh sửa gen.

Cấu trúc mạch kép của DNA được giữ ổn định nhờ các liên kết hydrogen hình thành giữa các cặp base nitrogenous bổ sung: Adenine (A) liên kết với Thymine (T) (2 liên kết hydrogen), và Guanine (G) liên kết với Cytosine (C) (3 liên kết hydrogen). Liên kết phosphodiester liên kết các nucleotide trong cùng một mạch đơn, liên kết peptide có trong protein, và liên kết ion ít đóng vai trò trong cấu trúc DNA.

RNA polymerase là enzyme xúc tác quá trình phiên mã, tạo ra phân tử RNA dựa trên trình tự nucleotide của DNA. DNA polymerase tham gia vào quá trình nhân đôi DNA, ribonuclease phân hủy RNA, và ligase nối các đoạn DNA lại với nhau.

Ribosomes là bào quan tham gia vào quá trình dịch mã protein, không liên quan đến PCR. PCR cần DNA polymerase chịu nhiệt (ví dụ Taq polymerase), mồi để bắt đầu quá trình nhân bản, và dNTPs là các đơn phân để xây dựng DNA mới.

Trong quá trình nhân đôi DNA, DNA polymerase chỉ có thể tổng hợp mạch mới theo chiều 5' -> 3'. Do đó, trên mạch khuôn 3' -> 5' (mạch gốc), mạch mới (mạch dẫn đầu) được tổng hợp liên tục. Trên mạch khuôn 5' -> 3' (mạch bổ sung), mạch mới (mạch bị chậm) được tổng hợp gián đoạn thành các đoạn Okazaki.

Đột biến thêm hoặc mất một base (frameshift mutation) làm thay đổi khung đọc mã di truyền kể từ vị trí đột biến, dẫn đến toàn bộ trình tự amino acid phía sau đột biến bị thay đổi hoàn toàn. Các loại đột biến khác thường chỉ ảnh hưởng đến một hoặc một vài amino acid.

mRNA (messenger RNA) mang thông tin di truyền dưới dạng trình tự codon từ DNA trong nhân ra ribosome trong tế bào chất để làm khuôn mẫu cho quá trình dịch mã protein. tRNA vận chuyển amino acid, rRNA là thành phần cấu trúc của ribosome, và snRNA tham gia vào quá trình xử lý RNA.

DNA ligase có chức năng nối các đoạn DNA lại với nhau bằng cách tạo liên kết phosphodiester. Trong quá trình nhân đôi DNA, ligase có vai trò nối các đoạn Okazaki trên mạch bị chậm. Nếu ligase bị lỗi, các đoạn Okazaki sẽ không được nối liền, dẫn đến mạch DNA mới không hoàn chỉnh.

Southern blotting là kỹ thuật sinh học phân tử được sử dụng để phát hiện các đoạn DNA đặc hiệu trong mẫu DNA. Northern blotting dùng để phát hiện RNA, và Western blotting dùng để phát hiện protein.

Phân tích thành phần hóa học của tế bào là một lĩnh vực rộng lớn của hóa sinh và sinh học tế bào, không đặc trưng cho công nghệ DNA tái tổ hợp. Các ứng dụng khác (sản xuất insulin tái tổ hợp, liệu pháp gene, chẩn đoán PCR) đều là các ứng dụng quan trọng của công nghệ DNA tái tổ hợp.

Đột biến đồng nghĩa (silent mutation) là đột biến thay thế base nhưng không làm thay đổi amino acid được mã hóa do tính thoái hóa của mã di truyền. Các loại đột biến khác đều có thể dẫn đến thay đổi trình tự amino acid (nonsense, missense, frameshift).

Nucleotide là đơn phân cấu tạo nên các axit nucleic như DNA và RNA. Amino acid là đơn phân của protein, glucose là đường đơn, và fatty acid là thành phần của lipid.

tRNA có chức năng chính là vận chuyển các amino acid đặc hiệu đến ribosome. Mỗi tRNA mang một amino acid và có một anticodon khớp với codon trên mRNA, đảm bảo amino acid được đưa vào chuỗi polypeptide đúng vị trí.

Cấu trúc ba chiều của protein được hình thành và duy trì bởi nhiều loại tương tác yếu, bao gồm liên kết hydrogen, tương tác kỵ nước, và lực Van der Waals, cũng như liên kết disulfide (liên kết cộng hóa trị nhưng thường chỉ có ở một số protein). Liên kết peptide tạo cấu trúc bậc một, liên kết ion cũng góp phần nhưng các tương tác yếu tổng hợp mới là yếu tố chính.

Protein Cas9 trong hệ thống CRISPR-Cas9 là một enzyme endonuclease có khả năng cắt DNA mạch kép. Nó được dẫn đường đến vị trí DNA mục tiêu bởi một phân tử RNA dẫn đường (guide RNA) có trình tự bổ sung với DNA mục tiêu, cho phép chỉnh sửa gen chính xác.

Điều hòa biểu sinh (epigenetic regulation) bao gồm các cơ chế thay đổi biểu hiện gen mà không làm thay đổi trình tự DNA, ví dụ như methyl hóa DNA và biến đổi histone. Các biến đổi này ảnh hưởng đến cấu trúc chromatin, quyết định mức độ tiếp cận của DNA với các protein và enzyme cần thiết cho phiên mã.