Hoạt động Mở đầu (trang 12) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Tại sao thông tin di truyền có thể quyết định các tính trạng đặc trưng của mỗi cá thể như: màu da, màu tóc....?
Trả lời:
- Do các thông tin di truyền nằm trong gene, gene trai qua quá trình phiên mã và dịch mã tạo ra protein quy định tính trạng.
I. Các loại DNA
Câu hỏi 1 (trang 12) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Phân biệt các loại RNA dựa vào cấu trúc và chức năng.
Trả lời:
II. Phiên mã
Câu hỏi 2 (trang 13) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Quan sát hình 2.2 và mô tả các giai đoạn phiên mã.
Trả lời:
* Quá trình phiên mã gồm có 3 giai đoạn là khởi đầu, kéo dài và kết thúc.
- Bước 1: Khởi đầu
+ ADN được cuộn xoắn đồng thời liên kết với protein. Khi nhận biết tín hiệu phiên mã, đoạn ADN gốc sẽ dãn xoắn để lộ ra vùng điều hòa. Lúc này, ARN polymerase phát hiện mạch mã gốc và bám vào trượt trên mạch gốc ADN theo chiều 3' - 5 '. Yếu tố sigma là nhân tốc giúp nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.
- Bước 2: Kéo dài chuỗi
+ Khi bắt đầu tổng hợp ARN , yếu tố sigma rời khỏi phức hệ phiên mã. Tiếp đó, enzyme ARN polymerase trượt trên mạch gốc ADn đồng thời các Nucleotit tự do lần lượt liên kết với các nucleotide trên ADN theo nguyên tắc bổ sung:
A trên mạch gốc ADN = U trên ARN
T trên mạch gốc ADN = A trên ARN
G trên mạch gốc ADN = X trên ARN
X trên mạch gốc ADN = G trên ARN
+ Để các Nu mới liên kết với nhau bằng liên kết potphodieste, hình thành một chuỗi poliribonucleotit liên tục có chiều 5 ' - 3' cần sử dụng năng lượng ATP.
+ Các đoạn ARN pol đã đi qua lập tức đóng xoắn lại trả về dạng ADN kép như ban đầu. Đây là giai đoạn chiếm phần lớn thời gian của quá trình phiên mã.
- Bước 3: Kết thúc
+ Khi tín hiệu kết thúc phiên mã được phát ra, ARN pol ròi khỏi ADN và tái kết với yếu tố sigma để sử dụng lại ở các lần phiên mã tiếp theo. Cuối cùng hai mạch của gen liên kết trở lại với nhau.
III. Phiên mã ngược
Câu hỏi 3 (trang 14) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Quan sát hình 2.3 và mô tả quá trình phiên mã ngược.
Trả lời:
- Quá trình phiên mã ngược: Phiên mã ngược diễn ra khi virus có lõi RNA (virus HIV) xâm nhập vào tế bào. Trên mỗi RNA lõi của virus có mang enzyme phiên mã ngược. Khi xâm nhập vào tế bào chủ, enzyme này sử dụng RNA của virus làm khuôn để tổng hợp DNA bổ sung (cDNA).
- Sau đó, sợi cDNA có thể làm khuôn để tổng hợp trở lại bộ gene của virus, hoặc tổng hợp ra sợi DNA thứ hai bổ sung với nó. Phân tử DNA sợi kép được tổng hợp trước tiên trong quá trình lây nhiễm có thể cài xen vào DNA của vật chủ và ở trạng thái tiền virus, sau đó được truyền lại cho các tế bào con thông qua quá trình tái bản DNA, nghĩa là thế hệ sau của vật chủ bị chuyển sang tình trạng mang gene bệnh.
IV. Mã di truyền và Dịch mã
1. Mã di truyền
Câu hỏi 4 (trang 15) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Dựa vào bảng 2.1, hãy nêu một số ví dụ minh hoạ cho tính đặc hiệu, tính thoái hoá, tính phổ biến của mã di truyền.
Trả lời:
- Ví dụ về tính đặc hiệu của mã di truyền: bộ ba UGG chỉ mã hóa cho amino acid tryptophane, bộ ba UUU chỉ mã hóa cho amino acid phenylalanine, bộ ba GUU chỉ mã hóa cho amino acid valine,…
- Ví dụ về tính thoái hóa của mã di truyền: bốn bộ ba CUU, CUC, CUA, CUG đều mã hóa cho một amino acid duy nhất là leucine; bốn bộ ba GUU, GUC, GUA, GUG đều mã hóa cho một amino acid duy nhất là valine; bốn bộ ba GCU, GCC, GCA, GCG đều mã hóa cho một amino acid duy nhất là alanine;…
- Ví dụ về tính phổ biến: Tinh tinh, người, khỉ,… đều dùng chung một bảng mã di truyền.
2. Dịch mã
Câu hỏi 5 (trang 16) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Quan sát hình 2.4, hãy mô tả các giai đoạn của quá trình dich må.
Trả lời:
- Quá trình dịch mã gồm hai giai đoạn: hoạt hóa amino acid và tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide diễn ra theo ba bước:
+ Mở đầu: Tiểu phần nhỏ của ribosome bám vào mARN, bộ ba đối mã của tARN bắt cặp với bộ ba mở đầu trên mARN. Tiểu phần lớn của ribosome liên kết với tiểu phần nhỏ tạo thành ribosome hoàn chỉnh, tARN gắn với amino acid mở đầu ở vị trí P.
+ Kéo dài: tARN tiếp theo tiến đến và liên kết với ribosome ở vị trí A. Hai aminoacid hình thành liên kết peptide. Ribosome di chuyển qua một bộ ba hướng về đầu 3’. Khi đó tARN mở đầu ở vị trí E, sau đó tách khỏi fMet và đi ra khỏi ribosome. tARN tiếp theo đi vào vị trí A. Ribosome tiếp tục trượt qua mỗi bộ ba tiếp theo, các tARN vận chuyển amino acid đi vào ribosome và chuỗi polypeptide được kéo dài.
+ Kết thúc: Khi ribosome chuyển dịch sang bộ ba kết thúc thì quá trình dịch mã dừng lại, 2 tiểu phần của ribosome tách nhau ra. Một enzyme đặc hiệu loại bỏ amino acid mở đầu và giải phóng chuỗi polypeptide, quá trình dịch mã hoàn tất.
Câu hỏi 6 (trang 16) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Những yếu tố nào đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein?
Trả lời:
- Những yếu tố nào đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein: sự bắt cặp chính xác của bộ ba đối mã và bộ ba mã hóa.
Luyện tập 1 (trang 17) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Những yếu tố nào đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein?
Lời giải:
Những yếu tố đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein là:
- Sự di chuyển chính xác của ribosome trên mRNA (mỗi bước di chuyển của ribosome tương ứng với một bộ ba trên mRNA).
- Sự bắt cặp chính xác của bộ ba đối mã trên tRNA và bộ ba mã hóa trên mRNA (khi bộ ba đối mã trên tRNA khớp bổ sung với bộ ba mã hóa trên mRNA thì amino acid sẽ được đặt vào đúng vị trí trong chuỗi polypeptide).
V. Sự truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử
Câu hỏi 7 (trang 17) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Dựa vào hình 2.6, hãy nêu các giai đoạn của quá trình truyền thông tin di truyền từ DNA đến chuỗi polypeptide. Sản phẩm của mỗi giai đoạn đó là loại phân tử nào?
Trả lời:
- Các giai đoạn:
+ Tái bản DNA: sản phẩm là DNA
+ Phiên mã: sản phẩm là mRNA
+ Dịch mã: sản phẩm là chuỗi polypeptide
Luyện tập 2 (trang 18) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Hãy giải thích ý nghĩa của chế truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử trong tế bào.
Lời giải:
Ý nghĩa của cơ chế truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử trong tế bào:
- Thông tin di truyền từ DNA được truyền sang DNA qua cơ chế tái bản DNA có ý nghĩa đảm bảo sự truyền đạt ổn định thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.
- Thông tin di truyền được truyền một chiều từ DNA → mRNA → protein qua cơ chế phiên mã và dịch mã có ý nghĩa giúp cho thông tin di truyền được biểu hiện thành các tính trạng đặc trưng của cơ thể sinh vật.
- Trong một số trường hợp, quá trình truyền đạt thông tin di truyền có thể xảy ra theo hướng từ mRNA tới cDNA qua cơ chế phiên mã ngược có ý nghĩa giúp cho sự nhân lên của một số virus có hệ gene RNA trong tế bào chủ hoặc giúp tang kích thước DNA ở vi khuẩn, động vật và thực vật.
Vận dụng (trang 18) Sinh 12 Cánh Diều Bài 2: Một số kháng sinh có thể liên kết với ribosome của vi khuẩn theo những cơ chế khác nhau: Streptomycin bám vào tiểu phần nhỏ của ribosome; chloramphenicol liên kết vào tiểu đơn vị lớn và ức chế enzyme peptidyl transferase (xúc tác phản ứng hình thành liên kết peptide); tetracycline cản trở các tRNAaa đi vào vị trí A của ribosome; erythromycin liên kết rRNA trong tiểu phần lớn của ribosome và ức chế sự dịch chuyển của ribosome trên mARN.
Dựa vào các thông tin trên, hãy cho biết mỗi kháng sinh này tác động đến giai đoạn nào của quá trình biểu hiện gene và từ đó ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn.
Lời giải:
- Streptomycin tác động vào giai đoạn: bước mở đầu của giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide trong quá trình dịch mã.
- Chloramphenicol, tetracycline, erythromycin tác động vào giai đoạn: bước kéo dài của giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide trong quá trình dịch mã.