Chuyên đề bồi dưỡng học sinh giỏi môn Sinh học 9 (Phần 9)

CHUYÊN ĐỀ 3: DI TRUYỀN PHÂN TỬ (TIẾP)

PHẦN 2: ARN

A. LÝ THUYẾT

1. Cấu trúc:

a. Cấu trúc hóa học

- ARN (axit ribônuclêic) là một đại phân tử hữu cơ được cấu tạo bởi các nguyên tố C, H, O, N, P

- ARN là phân tử có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Đơn phân của ARN là các Nuclêôtit thuộc các loại A, U, G, X. Từ 4 loại đơn phân này tạo nên tính đa dạng và đặc thù cho ARN.

b. Cấu trúc không gian

- ARN trong tế bào được phân thành 3 loại chủ yếu là: mARN (ARN mang thông tin), tARN (ARN vận chuyển) và rARN (ARN tạo ribôxôm)

- Khác với ADN, ARN chỉ có cấu trúc gồm 1 mạch đơn, để tồn tại bền vững trong không gian, các nuclêôtit trên mạch đơn này có thể kết hợp với nhau để tạo thành cấu trúc bền vững hơn.

2. Quá trình tổng hợp ARN (Quá trình phiên mã/sao mã)

- Thời gian, địa điểm: Quá trình tổng hợp ARN diễn ra trong nhân tế bào, tại các NST ở kì trung gian đang ở dạng sợi mảnh

- Nguyên tắc: Quá trình tổng hợp ARN dựa theo NTBS, trong đó A trên mạch gốc liên kết với U, T trên mạch gốc liên kết với A, G liên kết với X và X liên kết với G.

* Quá trình tổng hợp:

* Kết quả, ý nghĩa:

- Từ gen ban đầu tạo ra ARN tham gia quá trình tổng hợp prôtêin ngoài nhân tế bào

3. Các công thức cơ bản

* TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊÔTIT CỦA ARN:

- ARN thường gồm 4 loại ribônu: A, U, G, X và được tổng hợp từ 1 mạch gốc ADN theo NTBS. Vì vậy số ribônu của ARN bằng số nu 1 mạch của AND.

rN = rA + rU + rG + rX = N/2

- Trong ARN A và U cũng như G và X không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa A, U, G, X của ARN lần lượt với T, A, X, G của mạch gốc ADN. Vì vậy số ribônu mỗi loại của ARN bằng số nu bổ sung ở mạch gốc AND.

rA = T_gốc ; rU = A_gốc

rG = X_gốc ; rX = G_gốc

* Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của ADN được tính như sau:

+ Số lượng: A = T = rA + rU

G = X = rG + rX

+ Tỉ lệ %: % A = %T = (%rA + %rU)/2

%G = % X = (%rG + %rX)/2

* TÍNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ ARN (M_ARN)

Một ribônu có khối lượng trung bình là 300 đvC, nên:

M_ARN= rN. 300đvC = N/2 . 300 đvC

III. TÍNH CHIỀU DÀI VÀ SỐ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ–P CỦA ARN

1. Tính chiều dài:

- ARN gồm có mạch rN ribônu với độ dài 1 nu là 3,4 A⁰. Vì vậy, chiều dài ARN bằng chiều dài ADN tổng hợp nên ARN đó.

- Vì vậy: L_ADN =L_ARN= rN . 3,4A⁰ = N/2. 3,4 A⁰

2. Tính số liên kết hoá trị Đ–P:

- Trong chuỗi mạch ARN: 2 ribônu nối nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3 ribônu nối nhau bằng 2 liên kết hoá trị… Do đó số liên kết hoá trị nối các ribônu trong mạch ARN là

rN – 1

- Trong mỗi ribônu có 1 liên kết hoá trị gắn thành phần axit H₃PO₄vào thành phần đường. Do đó số liên kết hóa trị loại này có trong rN ribônu là rN

Vậy số liên kết hoá trị Đ–P của ARN:

HT _ARN= rN – 1 + rN = 2 .rN -1

B. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP

I. Câu hỏi tự luận

Câu 1: Nêu những điểm giống và khác nhau trong cấu tạo của ADN và ARN.

Trả lời

a. Giống nhau

- Đều là đại phân tử hữu cơ có cấu trúc đa phân, được cấu thành từ các nguyên tố C, H, O, N.

- Đều là thành phần cấu trúc của nhân tế bào.

- Tính đa dạng và đặc thù đều được quy định từ trình tự của 4 loại đơn phân

- Cấu tạo mỗi đơn phân đều gồm 3 thành phần giống nhau là: axit phôtphoric (H₃PO₄), bazơ nitric và đường 5C

b. Khác nhau

Đặc điểm	ADN	ARN
Cấu trúc	Chuỗi xoắn kép	Chuỗi xoắn đơn
Cấu tạo	Từ 4 loại đơn phân: A, T, G, X	Từ 4 loại đơn phân: A, U, G, X
Kích thước	Rất lớn gồm hành triệu đơn phân(lớn hơn rất nhiều so với ARN)	Nhỏ hơn ADN rất nhiều, gồm từ vài trăm đến hàng nghìn đơn phân.
Chức năng	Lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền	- Truyền đạt thông tin di truyền - Vận chuyển axit amin - Tham gia cấu trúc ribôxôm

Câu 2: ARN được tổng hợp dựa theo nguyên tắc nào? Nêu bản chất mối quan hệ giữa gen và ARN.

Trả lời

- Quá trình tổng hợp ARN theo các nguyên tắc:

+ Khuôn mẫu: ARN được tổng hợp dựa trên 1 mạch đơn của gen.

+ Nguyên tắc bổ sung: các nuclêôtit trên gen và môi trường nội bào liên kết từng cặp theo nguyên tắc: A – U; T - A ; G – X; X -G

- Mối quan hệ giữa gen và ARN: trình tự các nuclêôtit trên mạch khuôn của gen quy định trình tự nuclêôtit trên ARN.

Câu 3: Một đoạn ARN có trình tự sắp xếp của các nuclêôtit như sau: -A-G-U-A-U-X-G-U- . Xác định trình tự các nuclêôtit trong đoạn gen đã tổng hợp ra đoạn mạch ARN trên

Trả lời

Đoạn ARN có trình tự sắp xếp của các nuclêôtit: -A-G-U-A-U-X-G-U-

Trình tự các nuclêôtit trong đoạn gen đã tổng hợp ra đoạn mạch ARN trên:

Mạch gốc: -T-X-A-T-A-G-X-A-

Mạch bổ sung: -A-G-T-A-T-X-G-T-

Câu 4: Trong tế bào nhân sơ, xét một gen dài 4080 Å, có 560 Ađênin. Mạch đơn thứ nhất của gen có 260 Ađênin và 380 Guanin, gen này phiên mã cần môi trường nội bào cung cấp 600 Uraxin.

1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.

2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.

3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.

Trả lời

1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.

- N =(4080 x 2)/3,4 = 2400 (nuclêôtit)

- A = T = 560 → G = X = (2400 - 2 x 560)/ 2 = 640.

2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.

Theo NTBS, A1 = T2 = 260

G1 = X2 = 380.

X1 = G2 = Ggen - G1= 640 - 380 = 260.

T1 = A2 = A - A1 = 560 - 260 = 300.

Do Umtcc = Agốc= 600 → mạch 2 là mạch gốc.

3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.

Do mạch 2 là mạch gốc nên trên mARN có

A = Tgốc = 260; U = Agốc = 300; G = Xgốc = 380; X = Ggốc = 260.

Câu 5: Một đoạn gen có trình tự các nucleotit như sau:

1. Nếu chiều phiên mã là chiều mũi tên, hãy viết mARN được tổng hợp.
2. Nếu chiều phiên mã là ngược lại hãy viết mARN theo chiều 5’ => 3’

Trả lời:

a)Vì enzim xúc tác kéo dài mạch theo chiều từ 5’ đến 3’ (3’ – 5’ trên gen) nên mạch 2 là mã gốc, phân tử mARN được tổng hợp có trình tự nucleotit như sau: 5’…UAX GGG XXX AAG…3’

b)Nếu chiều tổng hợp mARN là ngược lại thì mạch 1 là mã gốc, mARN được tổng hợp như sau:

5’…XUU GGG XXX GUA…3’

II. Câu hỏi trắc nghiệm

(Check đáp án ở cuối bài)

Câu 1: Tên gọi đầy đủ của phân tử ARN là:

A. Axit đêôxiribônuclêic

B. Axit photphoric

C. Axit ribônuclêic

D. Nuclêôtit

Câu 2: Điều đúng khi nói về đặc điểm cấu tạo của phân tử ARN là:

A. Cấu tạo 2 mạch xoắn song song

B. Cấu tạo bằng 2 mạch thẳng

C. Kích thước và khối lượng nhỏ hơn so với phân tử ADN

D. Gồm có 4 loại đơn phân là A, T, G, X

Câu 3: Đặc điểm khác biệt của ARN so với phân tử ADN là:

A. Đại phân tử

B. Có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân

C. Chỉ có cấu trúc một mạch

D. Được tạo từ 4 loại đơn phân

Câu 4: Loại nuclêôtit có ở ARN và không có ở ADN là:

A. Ađênin

B. Timin

C. Uraxin

D. Guanin

Câu 5: Kí hiệu của phân tử ARN thông tin là:

A. mARN

B. rARN

C. tARN

D. ARN

Câu 6: Chức năng của tARN là:

A. Truyền thông tin về cấu trúc prôtêin đến ribôxôm

B. Vận chuyển axit amin cho quá trình tổng hợp prôtêin

C. Tham gia cấu tạo nhân của tế bào

D. Tham gia cấu tạo màng tế bào

Câu 7: Cấu trúc dưới đây tham gia cấu tạo ribôxôm là:

A. mARN

B. tARN

C. rARN

D. ADN

Câu 8: Sự tổng hợp ARN xảy ra trong nguyên phân, vào giai đoạn:

A. kì trước

B. kì trung gian

C. kì sau

D. kì giữa

Câu 9: Quá trình tổng hợp ARN được thực hiện từ khuôn mẫu của:

A. Phân tử prôtêin

B. Ribôxôm

C. Phân tử ADN

D. Phân tử ARN mẹ

Câu 10: Loại ARN sau đây có vai trò trong quá trình tổng hợp prôtêin là:

A. ARN vận chuyển

B. ARN thông tin

C. ARN ribôxôm

D. cả 3 loại ARN trên

Câu 11: Một phân tử mARN có 900 đơn phân, phân tử mARN đó có số phân tử đường đêôxyribôzơ là

A. 0

B. 900

C. 1800

D. 2400

Câu 12: ARN được tổng hợp theo mấy nguyên tắc? Đó là những nguyên tắc nào?

A. 2 nguyên tắc: nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc khuôn mẫu

B. 2 nguyên tắc: nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn

C. 2 nguyên tắc: nguyên tắc khuôn mẫu và nguyên tắc bán bảo toàn

D. 3 nguyên tắc: nguyên tắc bổ sung, nguyên tắc khuôn mẫu và nguyên tắc bán bảo toàn

Câu 13: Một gen dài 5100 Å tiến hành phiên mã 5 lần. Tính lượng ribônuclêôtit mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình trên.

A. 15000 ribônuclêôtit.

B. 7500 ribônuclêôtit.

C. 8000 ribônuclêôtit.

D. 14000 ribônuclêôtit.

Câu 14: Đề cập đến chức năng của ARN, nội dung nào sau đây không đúng?

A. rARN có vai trò tổng hợp các chuỗi pôlipeptit đặc biệt tạo thành ribôxôm.

B. mARN là bản phiên mã từ mạch khuôn của gen.

C. tARN có vai trò hoạt hoá axit amin tự do và vận chuyển đến ri bô xôm.

D. rARN có vai trò tổng hợp eo thứ hai của NST.

Câu 15: Một phân tử dài mARN dài 4080 ^oA, có ^oA=40%, U= 20% ; và X=10% số nuclêôtit của phân tử ARN. Số lượng từng loại nuclêôtit của phân tử mARN là

A. U= 240 , A= 460 , X= 140 , G= 360 .

B. U= 240 , A= 480 , X= 140 , G= 340 .

C. U= 240 , A= 460 , X= 140 , G= 380 .

D. U= 240 , A= 480 , X= 140 , G= 360 .

ĐÁP ÁN

1C. 2C. 3C. 4C. 5A. 6B. 7C. 8B. 9C. 10C. 11A. 12A. 13B. 14D. 15B./.