Bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Tóm tắt lý thuyết

2.1. Gen

2.1.1. Khái niệm gen

Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin và mã hoá cho một chuỗi polipeptid hay một phân tử ARN.

Có hai loại gen: gen điều hoà (hình thành nên Pr) và gen cấu trúc (hình thành thông tin).

2.1.2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc

3'(mạch mã gốc)

Vùng điều hoà	Vùng mã hoá	Vùng kết thúc
Khởi động và điều hoà quá trình phiên mã	Mã hoá aa	Tín hiệu kết thúc phiên mã

5'(mạch bổ sung)

Lưu ý:

Tất cả các gen giống nhau ở vùng điều hoà và vùng kết thúc, khác nhau ở vùng mã hoá

Ở sinh vật nhân sơ: tất cả các Nu đều tham gia mã hoá aa gọi là gen không phân mảnh.

Ở sinh vật nhân thực: gen phân mảnh nằm xen kẻ giữa các đoạn mã hoá (Exon) với các đoạn không mã hoá (Intron).

2.2. Mã di truyền

2.2.1. Khái niệm mã di truyền

Mã di truyền là trình tự các nucleotit trong gen quy định trình tự các axit amin trong phân tử Pr.

Mã di truyền là mã bộ ba.

Trong 64 bộ ba thig có 3 bộ ba không mã hoá aa.

3 bộ ba kết thúc: UAA, UAG, UGA.

1 bộ ba mở đầu: AUG.

2.2.2. Đặc điểm của mã di truyền

Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba, không gối lên nhau.

Mã di truyền có tính phổ biến.

Mã di truyền có tính đặc hiệu.

Mã di truyền có tính thoái hoá.

2.3. Quá trình nhân đôi ADN (tái bản ADN)

2.3.1. Nơi diễn ra quá trình nhân đôi ADN

Ở tế bào nhân sơ: xảy ra ở tế bào chất.

Ở tế bào nhân thực: xảy ra tại nhân tế bào, ti thể và lục lạp.

Thời điểm: Tại pha S (Kì trung gian giữa 2 lần phân bào) của chu kì tế bào.

2.3.2. Diễn biến quá trình nhân đôi ADN

Bước 1: Tháo xoắn ADN

Nhờ enzim Heliaza tháo xoắn, hai mạch đơn của phân tử ADN tách nhau ra tạo thành chạc chữ Y để lộ ra hai mạch khuôn.

Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới

Thực hiện theo nguyên tắc bổ sung: A-T, G-X

Trên mạch mã gốc (3'-5') tổng hợp ADN mới liên tục.

Trên mạch bổ sung (5'-3') tổng hợp ngắt quảng tạo thành các đoạn Okazaki, sau đó nhờ enzim nối Ligaza nối các đoạn Okazaki lại với nhau.

Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành

Trong mỗi phân tử ADN tạo thành thì một mạch là mới được tổng hợp, mạch kia là của ADN ban đầu (nguyên tắc bán bảo tồn).

2.3.3. Ý nghĩa quá trình nhân đôi ADN

Truyền đạt thông tin di truyền trong hệ gen từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác, đảm bảo cho sự sống được duy trì liên tục, mỗi loài có một bộ gen đặc trưng và tương đối ổn định.

2.4. Sơ đồ tóm lược gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

GIẢI BÀI TẬP

Bài 1 TRANG 10 SGK SINH 12

Gen là gì? Cho ví dụ minh hoạ?

LỜI GIẢI CHI TIẾT

Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho một sản phẩm nhất định. Sản phẩm đó có thể là một phân tử ARN hay một chuỗi pôlipeptit trong phân tử prôtêin.

Ví dụ: gen hêmôglôbin anpha, gen hêmôglôbin bêta, mã hoá cho các chuỗi pôlipeptit trong phân tử hêmôglôbin, Gen tARN mã hoá phân tử ARN vận chuyển...

Bài 2 TRANG 10 SGK SINH 12

Trình bày cấu trúc chung của các gen mã hoá prôtêin?

LỜI GIẢI CHI TIẾT

Cấu trúc chung của gen mã hoá prôtêin là:

Vùng mã hoá: Mang thông tin mã hoá các axit amin.

• Ở sinh vật nhân sơ, các gen có vùng mã hoá liên tục (gọi là gen không phân mảnh).
• Ở sinh vật nhân thực,các gen có vùng mã hoá không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hoá axit amin (êxôn) là các đoạn không mã hoá axit amin (intron). Vì vậy, các gen này được gọi là gen phân mảnh.

Vùng điều hoà: Nằm ở đầu 3' mạch mã gốc của gen, có trình tự nuclêôtit đặc biệt giúp ARNpolimeraza có thể nhận biết và liên kết để khởi động quá trình phiên mã, đồng thời cũng chứa trình tự nuclêôtit điều hoà quá trình phiên mã.

Vùng kết thúc: Nẳm ở đầu 5' mạch mã gốc của gen, mang tín hiệu kết thúc phiên mã.

Bài 3 TRANG 10 SGK SINH 12

Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn trong quá trình nhân đôi ADN. Nêu ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN.
 LỜI GIẢI CHI TIẾT

Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn trong quá trình nhân đôi ADN

• ​Nguyên tắc bổ sung: Là nguyên tắc liên kết giữa một nucleotit và một nucleotit khác đối diện, trong các ADN hay ARN. Giữa 2 mạch của ADN: 
• ​Adenin chỉ liên kết với Timin bằng 2 liên kết Hidro. (A - T) và ngược lại. 
• Guanin chỉ liên kết với Xitoxin bằng 3 liên kết Hidro. (G - X) và ngược lại.
• Nguyên tắc bán bảo tồn: Trong quá trình tổng hợp phân tử ADN mỗi phân tử ADN con tạo ra gồm một mạch của phân tử ADN mẹ (mạch gốc) và một mạch mới được tổng hợp.

Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN là:

• Nhân đôi ADN trong pha S của kì trung gian để chuẩn bị cho quá trình nhân đôi nhiễm sắc thể và chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào.
• Nhân đôi ADN giải thích cho sự truyền đạt thông tin di truyền một cách chính xác qua các thế hệ.

Bài 4 TRANG 10 SGK SINH 12

Mã di truyền có các đặc điểm gì?

LỜI GIẢI CHI TIẾT

Mã di truyền có 4 đặc điểm cơ bản sau:

Mã di truyền được đọc liên tục từ mã khởi đầu (AUG với codon) theo từng bộ ba nucleotide mà không gối lên nhau.

Mã di truyền có tính đặc hiệu: Một bộ ba chỉ mã hoá cho 1 axit amin.

Mã di truyền có tính phổ biến: axit amin giống nhau của các sinh vật khác đều được mã hoá bởi cùng codon.

Mã di truyền có tính thoái hoá: 1 axit amin được mã hoá bởi nhiều codon khác nhau.

Bài 5 TRANG 10 SGK SINH 12

Hãy giải thích vì sao trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp một cách gián đoạn.

LỜI GIẢI CHI TIẾT

Trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn là do:

Cấu trúc của phân tử ADN có hai mạch polinucleotit đối song song \(\begin{pmatrix} 3' \ \ \ 5' \\ 5' \ \ \ 3' \end{pmatrix}\) mà enzim ADN polimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5' → 3' nên sự tổng hợp liên tục của cả hai mạch là không thể.

Đối với mạch khuôn 3' → 5', nó tổng hợp mạch bổ sung liên tục.

Đối với mạch khuôn 5' → 3' xảy ra sự tổng hợp ngắt quãng với các đoạn ngắn (đoạn Okazaki) theo chiều 5' → 3' ngược với chiều phát triển của phễu tái bản, rồi sau đó nối lại nhờ enzim ADN ligaza.

Bài 6 TRANG 10 SGK SINH 12

Hãy chọn phương án trả lời đúng: Vai trò của enzim ADN polimeraza trong quá trình nhân đôi ADN là?

A. Tháo xoắn phân tử ADN.

B. Bẻ gãy các liên kết hidro giữa hai mạch ADN.

C. Lắp ráp các nuclêôtit tự do theo nguyên tắc bổ sung với mỗi mạch khuôn của ADN.

D. Cả A, B, C.

LỜI GIẢI CHI TIẾT

Đáp án đúng: C

Tháo xoắn ADN có enzim giraza.
Bẽ gãy liên kết hidro có enzim helicaza.
ADN pol lắp rắp các nucleotit tự do bổ sung vào với các nucleotit trong mạch khuôn của phân tử ADN theo nguyên tắc bổ sung → mạch mới được tổng hợp