Nghiên cứu sinh học

Giải thích cách thức sử dụng insulin cho người bị bệnh đái tháo đường? Người ta chiết suất từ tảo biển một loại tinh chất có hiệu quả điều trị cao đối với người bị đái tháo đường type II. Hãy giải thích vai trò của loại tinh chất này?

Trả lời:

- Đái tháo đường là hiện tượng lượng đường trong máu cao (vượt trên 0,14%) dẫn tới thận thải đường ra ngoài qua đường nước tiểu. Hàm lượng đường trong máu cao là do đường không được chuyển hóa vào trong tế bào cơ và gan.

- Đường không được chuyển hóa do thiếu hooc môn insulin (tụy không tiết insulin) thì gọi là tiểu đường type I. Nếu bệnh nhân bị tiểu đường do sai hỏng thụ quan của insulin thì gọi là tiểu đường type II.

- Trong 2 đối tượng đái tháo đường thì chỉ có người bị bệnh đái tháo đường type I mới dùng insulin vì do nhiều nguyên nhân mà thiếu hụt insulin nhưng vẫn có thụ thể tiếp nhận.

- Dùng tiêm chứ không uống vì:

+ Hooc môn insulin là hooc môn có bản chất protein (một chuỗi polipeptit) có kích thước phân tử lớn. Nếu uống insulin thì sẽ bị enzim tiêu hóa phân hủy thành các axit amin làm mất tác dụng của hooc môn.

+ Tiêm tĩnh mạch mà không tiêm bắp vì cần phải tiêm tĩnh mạch để máu đưa về tim và sau đó phân phát đi khắp cơ thể. Nếu tiêm bắp thì hooc môn chỉ được phân phát cho các tế bào của bắp được tiêm.

- Người bị tiểu đường type II là dạng tiểu đường do thụ thể của tế bào gan, tế bào cơ bị biến đổi nên không có khả năng tiếp nhận gluco. Loại tinh chất này đã bám vào thụ thể, hoạt hóa thụ thể làm tăng khả năng cảm ứng với gluco. (Tăng độ nhạy của tế bào với insulin, Kích thích tuyến tụy tiết insulin, Bảo vệ tế bào beta của tuyến tụy...)

=> Do vậy khi sử dụng loại tinh chất này sẽ có hiệu quả đối với bệnh tiểu đường type II mà không có hiệu quả đối với tiểu đường type I.

Send a message to learn more

Câu 1:

a. Tốc độ lan truyền xung thần kinh trên dây thần kinh giao cảm và dây thần kinh đối giao cảm khác nhau như thế nào? Giải thích?

b. Endorphin là một chất do não người sinh ra, có tác dụng giảm đau, giảm căng thẳng. Morphin là một loại hợp chất tự nhiên có tác dụng tương tự endorphin. Người ta dùng morphin làm thuốc giảm đau trong y tế, thuốc này đồng thời gây nghiện. Hãy giải thích cơ chế giảm đau và cơ chế gây nghiện của morphin.

Trả lời:

a)

- Tốc độ lan truyền xung thần kinh trên sợi thần kinh có bao myelin nhanh hơn trên dây thần kinh không có bao myelin.

- Ở phần hệ thần kinh sinh dưỡng, sợi trước hạch luôn có bao myelin còn sợi sau hạch không có bao myelin.

- Ở dây thần kinh giao cảm: Sợi trước hạch ngắn, sợi sau hạch dài. Còn ở dây đối giao cảm: Sợi trước hạch dài, sợi sau hạch ngắn.

→ Kết luận: Tốc độ lan truyền xung thần kinh trên dây đối giao cảm nhanh hơn.

b)

- Endorphin là một loại hormone do não tổng hợp ra để giảm đau và bảo vệ não bộ trước các tác động mạnh cơ học. Khi não gặp chấn thương mạnh thì não tiết endorphin với hàm lượng cao để làm ức chế hoàn toàn (gây bất tỉnh). Trong điều kiện bình thường, não vẫn tiết endorphin để giảm đau.

- Morphin là một loại hợp chất có cấu hình không gian tương tự endorphin nên nó kết hợp với thụ thể của endorphin và có tác dụng giảm đau tương tự endorphin.

- Khi sử dụng morphin thì hàm lượng morphin trong máu cao làm ức chế ngược lên não bộ dẫn tới não giảm tiết hormone endorphin. Nếu dùng kéo dài (một số lần) thì não sẽ ngừng tiết endorphin. Khi cơ thể ngừng tiết endorphin thì cảm giác thường xuyên bị đau đớn (không còn chất giảm đau) nên cơ thể phải dùng morphin từ nguồn cung bên ngoài → nghiện thuốc.

Câu 2: Ưu và nhược điểm của đẻ trứng và đẻ con?

Trả lời:

- Đẻ trứng:

* Ưu điểm:

+ Rút ngắn thời gian một chu kì đẻ: Con mẹ không phải mang thai trong thời gian dài, giúp nó có thể nhanh chóng hồi phục và chuẩn bị cho chu kì sinh sản tiếp theo.

+ Giảm ảnh hưởng xấu tới cơ thể mẹ: Việc không phải mang thai giúp cơ thể mẹ không bị tiêu tốn nhiều năng lượng và chất dinh dưỡng để nuôi con trong bụng, giảm bớt gánh nặng và rủi ro.

+ Sử dụng cả 2 hình thức thụ tinh: Động vật đẻ trứng có thể thụ tinh trong (giao phối trước khi đẻ trứng như gà, bò sát) hoặc thụ tinh ngoài (đẻ trứng trước rồi con đực mới tưới tinh trùng lên như cá, ếch nhái).

* Nhược điểm:

+ Tỉ lệ sống sót và tỉ lệ nở trứng thấp: Trứng phát triển ở môi trường bên ngoài nên phải đối mặt với nhiều nguy cơ như bị động vật khác ăn thịt, nhiệt độ và điều kiện môi trường không thuận lợi, hoặc không được thụ tinh.

+ Con không được nuôi trong cơ thể mẹ: Phôi thai phát triển bên trong trứng, phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn dinh dưỡng có sẵn trong noãn hoàng mà không nhận được sự nuôi dưỡng và bảo vệ trực tiếp từ cơ thể mẹ.

+ Tỉ lệ trứng được thụ tinh thấp (thụ tinh ngoài): Đối với hình thức thụ tinh ngoài, trứng và tinh trùng được giải phóng vào môi trường nước, nên khả năng chúng gặp được nhau để thụ tinh thành công là rất thấp và phụ thuộc nhiều vào may rủi.

- Đẻ con:

*Ưu điểm:

+ Tỉ lệ thụ tinh, hiệu suất nở, tỉ lệ sống sót của con non cao

+ Con non ở giai đoạn yếu ớt được mẹ nuôi dưỡng và bảo vệ

+ Giảm phụ thuộc vào môi trường: Vì con non phát triển trong bụng mẹ nên quá trình sinh sản ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường bên ngoài.

* Nhược điểm:

+ Kéo dài thời gian của những chu kì sinh sản: Quá trình mang thai tốn nhiều thời gian, làm giảm số lứa đẻ của cá thể mẹ trong suốt cuộc đời.

+ Cơ thể mẹ phải chi phối nhiều năng lượng cho phát triển của con nên bị ảnh hưởng nhiều

+ Chỉ sử dụng 1 hình thức thụ tinh (thụ tinh trong): Động vật đẻ con bắt buộc phải giao phối để thụ tinh trong.

Send a message to learn more

Trong hệ gen của người, bên cạnh các gen cấu trúc bình thường ví dụ như gen qui định chuỗi α trong hemoglobin, còn có các gen được gọi là gen giả. Gen giả về cơ bản có trình tự nuclêôtit giống với gen bình thường nhưng lại không bao giờ được phiên mã. Hãy cho biết những đột biến nào có thể làm cho gen bình thường trở thành gen giả?

Hướng dẫn trả lời:

- Đầu tiên trao đổi chéo không cân dẫn đến hiện tượng lặp gen, sau đó đột biến xảy ra làm mất hoặc hỏng đoạn promoter khiến cho ARN polimeraza không thể phiên mã gen này được mặc dù trình tự mã hoá của gen vẫn bình thường.

- Cũng có thể trong quá trình trao đổi chéo không cân, gen được lặp lại bị mất đoạn promoter nên thành gen giả.

Đột biến trung tính là gì? Cơ chế phát sinh đột biến trung tính?

Hướng dẫn trả lời:

- Đột biến trung tính là những đột biến không ảnh hưởng đến sức sống và khả năng sinh sản của thể đột biến.

Cơ chế phát sinh đột biến trung tính:

- Đột biến làm thay đổi trình tự nuclêôtit của gen nhưng không làm thay đổi trật tự axit amin trong chuỗi polipeptit: sự thay thế một nuclêôtit trong gen làm thay đổi bộ ba mã hóa nhưng bộ ba mới cũng mã hóa một loại axit amin giống như bộ ba ban đầu → không làm thay đổi trật tự axit amin trong chuỗi polipeptit.

- Đột biến làm thay đổi axit amin trong chuỗi polipeptit nhưng không làm thay đổi hoạt tính chức năng của prôtêin: Đột biến làm thay thế một axit amin trong chuỗi polipeptit bằng một axit amin khác, nhưng axit amin này có tính chất hoàn toàn giống với axit amin ban đầu (thay thế một axit amin tích điện dương bằng một axit amin khác cũng tích điện dương) hoặc axit amin bị thay thế nằm ngoài trung tâm hoạt động của prôtêin → không làm thay đổi chức năng prôtêin.

- Đột biến làm thay đổi chức năng của prôtêin nhưng không ảnh hưởng đến sức sống và khả năng sinh sản của thể đột biến.

Trong trường hợp nào đột biến gen không được truyền lại cho đời sau?

Hướng dẫn trả lời:

- Đột biến gen là một loại biến dị di truyền nhưng không phải tất cả các đột biến gen đều được di truyền cho thế hệ sau. Đột biến gen chỉ được truyền lại cho đời sau thông qua quá trình sinh sản của cơ thể.

Đột biến gen không được truyền lại cho đời sau trong các trường hợp:

- Đối với những loài sinh sản hữu tính, đột biến xảy ra ở tế bào sinh dưỡng thì không được truyền lại cho đời sau vì đột biến đó không đi vào giao tử.

- Đột biến đi vào giao tử nhưng giao tử đó không được thụ tinh. Giao tử không được thụ tinh do có sức sống kém hoặc bị đào thải bởi yếu tố ngẫu nhiên.

- Đột biến gây chết hoặc làm cho cơ thể bị mất khả năng sinh sản thì cũng không được truyền lại cho đời sau.

- Đột biến xảy ra ở tế bào chất của cơ thể đực thì không được truyền lại cho đời sau vì tế bào chất của đực không đi vào hợp tử.

Ở sinh vật nhân thực, làm thế nào tế bào có thể mở nhiều gen khác nhau cùng một lúc?

Hướng dẫn trả lời:

- Các gen này phân bố gần nhau trên cùng một vùng nhiễm sắc thể và được đóng mở đồng thời nhờ cơ chế co xoắn và giãn xoắn của nhiễm sắc thể.

- Một số gen có thể dùng chung một promoter.

- Các gen được phiên mã đồng thời có thể nằm rải rác trong hệ gen nhưng trình tự điều hòa của chúng có thể liên kết được với cùng một loại yếu tố phiên mã do vậy chúng có thể được phiên mã đồng thời.

Ví dụ hoocmôn được tiết vào trong máu đi đến các tế bào khác nhau và liên kết với cùng loại thụ thể tạo nên phức hợp hoocmôn thụ thể tác động như yếu tố phiên mã mở các gen có các trình tự điều hòa giống nhau.

Vì sao trong quá trình nhân đôi ADN cần có đoạn ARN mồi? Trình bày cơ chế thay thế đoạn ARN mồi bằng đoạn ADN.

Hướng dẫn trả lời

Để tạo nên mạch ADN mới bổ sung với mạch ADN khuôn thì cần có sự tham gia của enzym ADN polimeraza. Enzym này chỉ tổng hợp mạch mới theo một chiều từ 5’ đến 3’.

Tuy nhiên enzym ADN polimeraza không thể tự tổng hợp được nuclêôtit đầu tiên vào mạch mà cần một đoạn được gọi là đoạn mồi được tạo ra trước để nó chỉ làm công việc nối thêm nuclêôtit vào đầu 3’ của đoạn mồi.

Đoạn mồi là một đoạn ARN có độ dài từ 2 đến 10 nuclêôtit.

Cơ chế thay thế đoạn ARN mồi:

Enzym ADNpolimeaza I sẽ cắt nuclêôtit của đoạn ARN ở đầu 5’ của đoạn mồi và sau đó tổng hợp nuclêôtit mới vào đầu 3’OH của đoạn ADN trước đó.

Quá trình diễn ra liên tục cho đến khi đoạn mồi được thay thế hết. Lúc này enzym ligaza sẽ nối 2 đoạn nuclêôtit kế tiếp nhau để tạo thành 1 mạch hoàn chỉnh.

1) Telomere là gì?
Vị trí và cấu trúc: Telomere là những đoạn trình tự lặp lại của DNA (ví dụ ở người là TTAGGG) nằm ở hai đầu của mỗi nhiễm sắc thể. Có thể hình dung nó giống như những cái bịt đầu dây giày, giúp bảo vệ đầu mút nhiễm sắc thể không bị tua ra hoặc dính vào nhau.

Chức năng:

- Bảo vệ nhiễm sắc thể: Ngăn chặn sự phân giải của các enzyme hoặc sự kết hợp sai lạc giữa các nhiễm sắc thể.

- Đảm bảo sao chép hoàn chỉnh (ở một mức độ nhất định): Mặc dù có "sự cố đầu mút", telomere đóng vai trò như một vùng đệm, hy sinh một phần chiều dài của mình qua mỗi lần phân bào để các gene quan trọng bên trong không bị mất mát ngay.

2) Sự cố đầu mút (End Replication Problem):

- ADN polymerase cần mồi: Enzyme ADN polymerase, chịu trách nhiệm tổng hợp mạch ADN mới, không thể tự bắt đầu tổng hợp mà cần một đoạn mồi ARN (RNA primer) ngắn để bám vào và khởi đầu.

- Sao chép mạch chậm (lagging strand): Ở mạch ADN được tổng hợp gián đoạn (mạch chậm), nhiều đoạn mồi ARN được sử dụng.

Khi quá trình sao chép hoàn tất, các đoạn mồi này sẽ được loại bỏ.

- Khoảng trống ở đầu mút: Sau khi đoạn mồi ARN ở đầu mút nhất của mạch chậm được loại bỏ, không có cách nào để ADN polymerase lấp đầy khoảng trống đó. Bởi vì ADN polymerase cần một đầu 3'-OH tự do của một nucleotide đã có sẵn để gắn nucleotide tiếp theo, mà ở vị trí này thì không có.

- Nhiễm sắc thể ngắn dần: Kết quả là sau mỗi lần nhân đôi ADN, nhiễm sắc thể sẽ bị ngắn đi một chút ở đầu mút này.

Giải thích vì sao mã di truyền có tính đặc hiệu? Tính đặc hiệu của mã di truyền có ý nghĩa gì?

Hướng dẫn trả lời:

a. Nguyên nhân dẫn tới mã di truyền có tính đặc hiệu là vì khi dịch mã, mỗi bộ ba trên mARN chỉ liên kết bổ sung với 1 loại bộ ba đối mã trên tARN; Mỗi tARN chỉ mang 1 loại axit amin tương ứng (bộ ba trên mARN → bộ ba đối mã trên tARN → axit amin trên chuỗi polipeptit).

Như vậy, chính tARN là cầu nối trung gian giữa bộ ba trên mARN với axit amin trên chuỗi polipeptit (một đầu của tARN liên kết bổ sung với mARN, đầu kia mang axit amin tương ứng).

Chính vì vậy cho nên tARN được ví là tác nhân thực hiện dịch mã.

b. Nhờ có tính đặc hiệu của mã di truyền cho nên từ một phân tử mARN được dịch thành hàng trăm chuỗi polipeptit thì tất cả các chuỗi polipeptit này đều có cấu trúc giống nhau.

Các chuỗi polipeptit có cấu trúc giống nhau sẽ thực hiện một chức năng do gen quy định.

Nếu mã di truyền không có tính đặc hiệu thì các chuỗi polipeptit được tổng hợp sẽ có cấu trúc khác nhau dẫn tới không thực hiện được chức năng do gen quy định Gây rối loạn hoạt động sống của tế bào và gây chết tế bào.

Vì sao mã di truyền lại là mã bộ ba?

Hướng dẫn trả lời:

Trước hết, mã bộ ba là kết quả của một quá trình chọn lọc và thích nghi. Vì:

- Nếu mã di truyền là mã bộ 1 thì với 4 loại nuclêôtit chỉ tạo ra được 4 bộ ba và chỉ mã hoá được 4 loại axit amin (không đủ để mã hoá cho 20 loại aa).

- Nếu mã di truyền là mã bộ 2 thì chỉ tạo ra được 4^2 =16 bộ ba chỉ mã hoá được 16 loại axit amin (không đủ để mã hoá cho 20 loại aa).

- Nếu mã di truyền là mã bộ ba thì sẽ tạo được 4^3=64 bộ ba đủ để mã hoá cho 20 loại axit amin.

Về mặt bản chất thì mã bộ ba là do quá trình trượt của ribôxôm trên mARN theo từng bộ 3 nuclêôtit.

Ribôxôm trượt 3 nuclêôtit là một nhịp, sau đó dừng lại để tARN tiến vào và bộ ba đối mã của tARN khớp với bộ ba trên mARN.

- Lí do vì sao ribôxôm lại chỉ trượt theo từng bộ ba mà không phải là bộ hai hoặc bộ bốn?

Điều này có nguyên nhân bắt nguồn từ năng lượng của nhiệt động học. Với bộ ba nuclêôtit thì tổng liên kết hiđrô được hình thành giữa tARN với mARN là từ 6 đến 9 liên kết (nếu bộ ba đó là AAA thì có 6 liên kết; nếu bộ ba đó là GGG thì có 9 liên kết), năng lượng này tương đương với 1 ATP vì vậy đủ đảm bảo cho ribôxôm trượt trên mARN (ở giai đoạn hoạt hoá axit amin, mỗi tARN đã sử dụng 1ATP).

Nếu là bộ bốn thì tổng liên kết hiđrô sẽ giao động từ 8 đến 12 liên kết là năng lượng lớn nên sẽ giữ ribôxôm và không cho trượt trên mARN.

Vinblastin là một loại thuốc có khả năng ức chế sự trùng hợp của tubulin để hình thành các vi ống, loại thuốc này được sử dụng để điều trị một số bệnh ung thư.

a. Hãy cho biết thuốc này đã ngăn chặn sự tiến triển của bệnh ung thư bằng cách nào?

b. Loại thuốc này có ảnh hưởng như thế nào đến sự phân bào và hình dạng của các tế bào trong cơ thể?

Hướng dẫn trả lời:

a. Vinblastin ức chế sự trùng hợp của tubulin, làm ngăn cản quá trình hình thành các vi ống → ức chế sự hình thành thoi phân bào → NST không phân li → ngăn cản quá trình phân chia của tế bào ung thư.

b. - Vinblastin ức chế sự hình thành thoi phân bào nên cản trở sự phân bào và làm rối loạn quá trình phân li của NST → Hình thành các tế bào đột biến số lượng NST → Phát sinh đột biến xôma.

Vinblastin ngăn cản quá trình hình thành các vi ống → bộ khung xương tế bào phát triển không đầy đủ → ảnh hưởng đến hình dạng của tế bào (làm cho TB chuyển về dạng hình cầu).

Có ý kiến cho rằng nếu các đột biến NST có khả năng thích nghi với điều kiện môi trường thì chúng sẽ trở thành loài mới. Theo em, ý kiến đó đúng hay sai? Giải thích.

Hướng dẫn trả lời:

- Ý kiến trên là sai. Để hình thành loài mới cần có sự hình thành các đặc điểm thích nghi mới cùng với sự cách li sinh sản.

- Các dạng đột biến NST tuy có khả năng thích nghi với môi trường nhưng nếu các dạng đột biến này chưa cách li sinh sản với các dạng ban đầu thì vẫn chưa thể hình thành loài mới.