Hoạt động Mở đầu (trang 6) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Nhờ các cơ chế phân tử nào mà nhiều tính trạng ở sinh vật có thể được di truyền qua các thế hệ?
Trả lời:
- Nhờ các cơ chế phân tử gồm tái bản DNA, phiên mã và dịch mã mà nhiều tính trạng ở sinh vật có thể được di truyền qua các thế hệ: Nhờ cơ chế tái bản DNA, thông tin di truyền trên gene được truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể. Sau đó, thông tin di truyền trên gene được biểu hiện thành tính trạng nhờ quá trình phiên mã và dịch mã.
I. Chức năng của DNA
Câu hỏi 1 (trang 6) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Quan sát hình 1.1 và cho biết nhờ các đặc điểm nào về cấu trúc, DNA có thể thực hiện được các chức năng của vật chất di truyền.
Trả lời:
- Các đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của DNA:
+ Mang thông tin di truyền: DNA cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nucleotide. Thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các nucleotide trên mạch đơn của DNA là thông tin di truyền quyết định tính đặc thù cá thể. Các liên kết hoá học giữa các nucleotide tạo nên tính bền vững của DNA, đảm bảo duy trì được sự ổn định của thông tin di truyền trong tế bào và cơ thể.
+ Truyền thông tin di truyền: Các nucleotide trên hai mạch đơn của DNA liên kết nhau bằng các liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung. Nhờ khả năng tái bản, DNA truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.
+ Biểu hiện thông tin di truyền: Trình tự nucleotide của DNA quy định trình tự chuỗi amino acid của protein được tổng hợp tương ứng.
+ Tạo biến dị: Sự thay thế nucleotide này bằng nucleotide khác, sự thay đổi số lượng, trật tự sắp xếp của các nucleotide trên chuỗi polynucleotide dẫn đến sự thay đổi thông tin di truyền, tạo nên biến dị ở sinh vật.
II. Khái niệm, cấu trúc phân loại gene
Câu hỏi 2 (trang 7) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Quan sát hình 1.2, hãy nêu các thành phần cấu trúc của gene có vai trò xác định vị trí bắt đầu và kết thúc tổng hợp RNA.
Trả lời:
- Xác định vị trí bắt đầu: trình tự khởi động.
- Xác định vị trí kết thúc: vùng kết thúc.
Luyện tập 1 (trang 8) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Hãy so sánh các gene được phân loại dựa theo cấu trúc và chức năng
Lời giải:
- Dựa vào cấu trúc vùng mã hóa, gene được chia thành gene không phân mảnh và gene phân mảnh.
- Dựa vào chức năng, các gene được phân loại thành gene cấu trúc và gene điều hòa.
+ Gene cấu trúc là gene mã hóa protein có vai trò hình thành cấu trúc hoặc thực hiện một chức năng khác nhưng không có chức năng điều hòa.
+ Gene điều hòa là gene mã hóa protein có chức năng điều hòa hoạt động của gene cấu trúc.
III. Tái bản DNA
Câu hỏi 3 (trang 9) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Quan sát hình 1.3 và cho biết tái bản DNA được diễn ra theo những nguyên tắc nào. Sản phẩm của quá trình tái bản DNA là gì?
Trả lời:
- Tái bản DNA được diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn.
- Sản phẩm của quá trình tái bản DNA là từ một phân tử DNA tự nhân đôi tạo thành hai phân tử DNA con có cấu trúc giống nhau và giống DNA mẹ.
Câu hỏi 4 (trang 9) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Phân tích cơ chế tái bản DNA cho thấy đây là quá trình truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào?
Trả lời:
- Trong giảm phân tạo giao tử, sự nhân đôi của nhiễm sắc thể bắt nguồn từ sự tái bản DNA xảy ra một lần trước khi giảm phân I. Sự phân li của NST trong giảm phân I và giảm phân II tạo ra các giao tử chỉ mang một nửa số lượng phân tử DNA so với số DNA có trong nhân tế bào lưỡng bội trước giảm phân. Trong quá trình thụ tinh, sự kết hợp các NST trong giao tử đực và giao tử cái chứa bản sao DNA từ bố và mẹ tạo nên cặp NST tương đồng ở hợp tử.
→ Tái bản DNA là quá trình truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào.
Luyện tập 2 (trang 9) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Thông tin di truyền được duy trì ổn định qua các thế hệ ở sinh vật sinh sản hữu tính bằng các cơ chế nào?
Lời giải:
Thông tin di truyền được duy trì ổn định qua các thế hệ ở sinh vật sinh sản hữu tính nhờ sự nhân đôi của nhiễm sắc thể bắt nguồn từ sự tái bản DNA, sự phân li và tổ hợp của nhiễm sắc thể trong các cơ chế nguyên phân, giảm phân và thụ tinh:
- Ở cơ thể trưởng thành, tế bào sinh dục chín trải qua giảm phân tạo ra các giao tử. Trong giảm phân, sự nhân đôi của nhiễm sắc thể bắt nguồn từ sự tái bản DNA xảy ra một lần trước khi giảm phân I. Sự phân li của các nhiễm sắc thể trong giảm phân I và giảm phân II tạo ra các giao tử chỉ mang một nửa số lượng phân tử DNA so với số phân tử DNA có trong nhân tế bào lưỡng bội trước giảm phân.
- Trong quá trình thụ tinh, sự kết hợp các nhiễm sắc thể trong giao tử đực và giao tử cái chứa bản sao DNA từ bố và từ mẹ tạo nên các cặp nhiễm sắc thể tương đồng ở hợp tử.
- Trước khi nguyên phân, ở pha S của chu kì tế bào, DNA trong tế bào mẹ tái bản; khi nguyên phân, hai bản sao phân chia về hai tế bào con. Nhờ đó, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội mang thông tin di truyền trong hợp tử được di truyền cho các thế hệ tế bào con. Kết hợp với sự biệt hóa tế bào đã hình thành các mô, cơ quan và hệ cơ quan của cơ thể mang thông tin di truyền đặc trưng của loài.
IV. Thực hành tách chiết DNA
Báo cáo kết quả thí nghiệm
(1) Vì sao cần bổ sung nước rửa bát vào mẫu sau khi nghiền?
Trả lời:
- Do DNA tồn tại trong nhân tế bào nên để tách chiết được DNA ra khỏi tế bào, cần phá vỡ mô để tách rời các tế bào và phá huỷ thành tế bào và phá huỷ màng tế bào, màng nhân bằng các dung dịch tẩy rửa hoà tan lipid nhằm giải phóng dịch nhân tế bào vào dung dịch chiết xuất.
(2) Mục đích của việc sử dụng ethanol 90o hoặc isopropanol 99% trong tách chiết DNA là gì?
Trả lời:
- Việc sử dụng ethanol 90o hoặc isopropanol 99% trong tách chiết DNA có tác dụng kết tủa DNA. Do ethanol hoặc isopropanol nhẹ hơn nước, nên khi cho ethanol hoặc isopropanol vào phía trên dịch chiết tế bào sẽ tách thành lớp trong suốt trong ống nghiệm. Lúc này, DNA sẽ đi từ dịch chiết tế bào lên, đẩy sát lại gần nhau và bị kết tủa dưới dạng vật chất có màu trắng đục.
Vận dụng (trang 11) Sinh 12 Cánh Diều Bài 1: Tại sao phân tích trình tự nucleotide của DNA được ứng dụng trong nhận dạng cá thể?
Lời giải:
- Phân tích trình tự nucleotide của DNA được ứng dụng trong nhận dạng cá thể vì: Mỗi người có một tỉ lệ nhất định trình tự nucleotide trên DNA mang tính đặc trưng cho từng cá thể, do đó, người ta có thể tiến hành phân tích trình tự nucleotide của DNA và so sánh với dữ liệu DNA có trong ngân hàng gene hoặc với mẫu DNA của các đối tượng khác nhau để nhận dạng cá thể.