Bài 1: Gen, Mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN - Sinh học 12

5 trắc nghiệm 6 bài tập SGK 3 hỏi đáp

Trong bài này các em được làm quen với các kiến thức về: khái niệm gen, cấu trúc của một gen cấu trúc, các đặc trưng cơ bản của mã di truyền để giải thích sự đa dạng của sinh giới, các bước của quá trình tự nhân đôi của ADN làm cơ sở cho sự nhân đôi nhiễm sắc thể.

Tóm tắt lý thuyết

1. Gen

a. 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).

b. 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)

Cấu trúc chung của một gen cấu trúc

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. Mã di truyền

a. 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.

b. 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.

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

a. 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.

b. 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).

c. 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.

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

Sơ đồ tư duy - Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Bài tập minh họa

Ví dụ 1:

Tại sao nói mã di truyền là mã bộ ba?

Gợi ý trả lời:

Trong ADN chỉ có 4 loại Nu nhưng trong Pr lại có khoảng 20 loại aa

  • Trường hợp 1: Nếu 1 nu mã hoá 1 aa thì có 4 tổ hợp ⇒ chưa đủ để mã hoá cho 20 aa
  • Trường hợp 2: Nếu 2 nu mã hoá 1 aa thì có 16 tổ hợp ⇒ chưa đủ để mã hoá cho 20 aa
  • Trường hợp 3: Nếu 3 nu mã hoá 1 aa thì có 64 tổ hợp ⇒ đủ để mã hoá cho 20 aa
  • Trường hợp 4: Nếu 4 nu mã hoá 1 aa thì có 256 tổ hợp ⇒ quá thừa để mã hoá 20 aa

⇒ Như vậy 3 nu mã hoá 1 aa là đủ mã hóa 20 aa.

Ví dụ 2:

Vì sao trong quá trình tái bản ADN, một mạch tổng hợp gián đoạn, một mạch tổng hợp liên tục?

Gợi ý trả lời:

  • Phân tử ADN được cấu tạo 2 mạch theo kiểu đối song song. (Ngược chiều nhau, một mạch chiều 5’- 3’; một mạch chiều 3’- 5’).
  • Enzim ADNpolimeraza sử dụng các nu tự do trong môi trường nội bào để tổng hợp các mạch bổ sung theo 2 mạch khuôn. Mà Enzim ADNpolimeraza chỉ gắn được nu vào nhóm 3'OH trên mạch khuôn.

⇒ Do  vậy:

  • Một mạch được tổng hợp liên tục (Mạch con 5’- 3’ tổng hợp từ mạch gốc 3’- 5’).
  • Một mạch được tổng hợp gián đoạn tạo các đoạn okazaki (Mạch con 3’- 5’ tổng hợp từ mạch gốc 5’- 3’) sau đó các đoạn okazaki nối lại với nhau nhờ enzim nối ligaza.

Ví dụ 3:

Có 8 phân tử ADN tự nhân đôi một số lần bằng nhau đã tổng hợp được 112 mạch pôlinuclêôtit mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào. Số lần tự nhân đôi của mỗi phân tử ADN trên là bao nhiêu?

Gợi ý trả lời:

Số mạch đơn mới được tổng hợp từ một phân tử ADN là: 112 : 8 = 14 mạch

Số phân tử ADN mới được tổng hợp là: 14 : 2 = 7

Ta có 7 + 1 = 8 = 23

⇒ Mỗi phân tử ADN nhân đôi 3 lần.

Lời kết

Sau khi học xong bài này các em cần:

  • Nêu được khái niệm gen, cấu trúc của một gen cấu trúc.
  • Hiểu được các đặc trưng cơ bản của mã di truyền để giải thích sự đa dạnh của sinh giới.
  • Mô tả được các bước của quá trình tự nhân đôi của ADN làm cơ sở cho sự nhân đôi nhiễm sắc thể.

Các em cố gắng luyện tập trắc nghiệm Gen, cấu trúc của gen, mã di truyền và nhân đôi ADN và bài tập SGK để củng cố kiến thức. Nếu có gì còn khó khăn về gen, cấu trúc của gen, mã di truyền và nhân đôi ADN các em vui lòng đặt câu hỏi tại phần hỏi đáp để cộng đồng sinh học cuả HOC247 sẽ sớm giải đáp cho các em.

Ngoài ra các em có thể tìm hiểu thêm kiến thức về Phiên mã và dịch mã ở bài tiếp theo nhé!

-- Mod Sinh Học 12 HỌC247