Bài tập tự luận ôn tập các kiến thức về ARN và cơ chế Phiên mã, Dịch mã Sinh học 12

ARN VÀ CƠ CHẾ PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ

Câu 1.

Vẽ hình mô tả cấu trúc phân tử tARN và chú thích. Tại sao mỗi tARN lại mang được chính xác 1 axit min tương ứng với anticodon của nó?

Hướng dẫn giải

- Hình vẽ đủ các thùy, chú thích được các vị trí: chiều của phân tử, anticodon, vị trí gắn axit amin ở đầu 3’, trình tự AXX, thùy Ψ.

- Do mỗi tARN có 1 enzyme aminoacyl-tRNA synthetase riêng có vai trò nhận diện đúng axit amin tương ứng với tARN và xúc tác cho phản ứng tạo phức tARN-axit amin một cách chính xác.

Câu 2.

Bằng cách nào các đặc điểm cấu trúc của rARN có thể tham gia thực hiện chức năng của riboxom?

Hướng dẫn giải

- Cấu trúc và chức năng của riboxom dường như phụ thuộc vào các rARN nhiều hơn vào các protein của riboxom. Do có cấu trúc mạch đơn, một phân tử ARN có thể liên kết hydro với chính nó hoặc với các phân tử ARN khác.

- Các phân tử ARN tạo ra bề mặt tiếp giáp giữa hai tiểu phần ribosome; vì vậy, có thể giả thiết chính liên kết ARN- ARN đã giữ các tiểu phần ribosome với nhau.

- Việc đính kết vào mARN của ribosome là do khả năng liên kết giữa rARN với mARN.

- Ngoài ra, liên kết bổ sung trong nội phân tử ARN giúp duy trì cấu hình không gian của ARN và các nhóm chức dọc phân tử của nó; điều này có thể cho phép rRNA xúc tác phản ứng hình thành liên kết peptit trong quá trình dịch mã.

Câu 3.

Tại sao tần số sai sót trong phiên mã cao hơn rất nhiều so với tự sao nhưng lại thường không gây hậu quả nghiêm trọng?

Hướng dẫn giải

- gen phiên mã nhiều lần, số lượng mARN có sai sót không nhiều nên hậu quả không đáng kể.

- Số lượng mã di truyền dư thừa cho phép xảy ra một số lỗi.

- Thường sự thay thế aa trong chuỗi polipeptit không phải bao giờ cũng làm thay đổi hoạt tính sinh học của pr.

Câu 4.

So sánh quá trình phiên mã giữa sinh vật nhân sơ với sinh vật nhân thực, Những điểm khác nhau có ý nghĩa gì cho sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực?

Hướng dẫn giải

Giống nhau:

- Một gen thì chỉ có một mạch làm khuôn mẫu.

- ADN dạng xoắn cục bộ.

- Nguyên liệu là các ribônclêôtit

- Đều có sự  xúc tác của enzim ARN-pôlymeraza

- ARN được tổng hợp theo chiều 5'-3'.

- Theo nguyên tắc bổ sung.

Khác nhau:

* Ý nghĩa của sự khác nhau:

- Đối với sinh vật nhân sơ: Giúp tiết kiệm năng lượng và thời gian cho các quá trình phiên, dịch mã diễn ra nhanh hơn (phiên mã và dịch mã xảy ra gần như đồng thời), góp phần làm cho nhân sơ có thể sinh sản nhanh.

- Đối với sinh vật nhân thực: Việc gắn mũ và đuôi poli A có tác dụng kích thích mARN đi ra tế bào chất để dịch mã và tránh khỏi sự phân huỷ của một số enzim, là tín hiệu để cho riboxom nhận biết gắn vào mARN để dịch mã và tạo ra sự ổn định lâu dài hơn trong tế bào. Việc cắt bỏ intron và nối exon có thể tạo ra các mARN trưởng thành khác nhau, từ đó qua dịch mã tạo ra được các chuỗi polipetit khác nhau để cấu trúc lên các loại protein khác nhau.

Câu 5.

So sánh giữa ADN polimeraza và ARN polimeraza dưới góc độ chúng hoạt động như thế nào, yêu cầu về mạch khuôn và các đoạn mồi, chiều tổng hợp và các loại nucleotit mà chúng sử dụng.

Hướng dẫn giải

Giống nhau:

- Cả hai enzym đều dựa trên mạch khuôn ADN để lắp ráp các chuỗi polynucleotit từ các đơn phân nucleotit theo nguyên tắc kết cặp bổ sung giữa các bazo.

- Cả hai đều xúc tác phản ứng theo chiều 5^’ – 3^’, song song với mạch làm khuôn.

Khác nhau:

Câu 6.

Khi ARN pol phiên mã trên ADN, chỉ một trong 2 sợi ADN của một gen được sử dụng làm khuôn. Làm thế nào để ARN pol xác định được sợi nào là sợi làm khuôn, sợi nào là sợi mã?

Hướng dẫn giải

Trong thành phần cấu tạo của ARNpol có nhân tố sigma giúp ARN pol nhận biết và liên kết đặc thù với vùng Promoter của gen, bám vào vị trí -60 sau đó trượt về liên kết ở vị trí -10 (TATAAT) và vị trí -35(TTGACA), từ đó xác điịnh được mạch khuôn và mạch mã hóa.

Câu 7.

Ở loài động vật nguyên sinh Tetrahymena, phản ứng tự cắt nối ARN diễn ra trong quá trình tổng hợp các rARN mà không cần bất cứ một loại protein nào khác. Giải thích?

Hướng dẫn giải

- Các đoạn intron của ARN có chức năng như 1 ribozym - đó là các phân tử ARN có chức năng giống enzim, xúc tác quá trình cắt – nối.

- ARN có các thuộc tính giúp nó biểu hiện chức năng như 1 enzim:

+ Do ARN có cấu trúc mạch đơn nên 1 vùn trên phân tử có khả năng bắt cặp với 1 vùng khác trên phân tử đó, giúp ARN có cấu trúc không gian đặc thù.

+ Một số nucleotit của ARN mang các nhóm chức có thể tham gia các phản ứng xúc tác.

+ Các ARN có khả năng hình thành liên kết hidro với các phân tử axit nucleic khác (ARN hoặc ADN), làm tăng tính đặc hiệu trong hoạt động xúc tác của nó.

Câu 8.

Trong mỗi tế bào nhân thực, số lượng prôtêin ribôxôm và rARN cần được tổng hợp đồng thời là rất lớn. Tuy nhiên, hệ gen trong mỗi tế bào nhân thực chứa một lượng lớn (thường trên 100) bản sao của các gen mã hóa cho các rARN, nhưng lại chỉ có một bản sao duy nhất của các gen mã hóa cho các prôtêin ribôxôm. Giải thích vì sao số bản sao của hai nhóm gen trên khác nhau như vậy?

Hướng dẫn giải

Sự khác biệt về số bản sao của 2 nhóm gen là do:

- Sản phẩm cuối cùng của các gen rARN là một phân tử rARN. Vì vậy, hệ gen sẽ cần nhiều bản sao để cùng lúc có thể tổng hợp được nhiều phân tử rARN.                                                

- Ngược lại, các prôtêin ribôxôm là sản phẩm của quá trình dịch mã trên mARN có thể được tổng hợp nhiều lần (lặp đi lặp lại) trên cùng một phân tử mARN để tạo ra nhiều phân tử prôtêin ribôxôm cần thiết để tổng hợp ribôxôm.                                                                                                                          

Câu 9.

a) Các phân tử mARN, tARN và rARN có cấu trúc mạch đơn thuận lợi cho việc thực hiện được chức năng tổng hợp prôtêin như thế nào?

b) Có nhận định cho rằng tARN đóng vai trò thích ứng chuyển mã trong dịch mã. Giải thích.

Hướng dẫn giải

a) Cấu trúc mạch đơn thuận lợi cho việc thực hiện được chức năng tổng hợp prôtêin:

- Có khả năng hình thành các liên kết hidrô thông qua liên kết bổ sung với các phân tử axit nuclêic cùng hay khác loại tạo thuận lợi cho hoạt động chức năng của các ARN.

- Sự liên kết rARN với nhau đưa đến sự tổ hợp các tiểu phần lớn và nhỏ tạo ra ribôxôm hoàn chỉnh để tổng hợp prôtêin; Sự liên kết giữa bộ ba đối mã (mã đối) của tARN với bộ ba mã sao của  mARN để tổng hợp chuỗi polipeptit

- Sự bắt cặp bổ sung giữa snARN trong thành phần thể cắt nối (enzim cắt nối) với tiền mARN giúp định vị chính xác vị trí cắt bỏ các intron và nối các exon để tạo mARN trưởng thành để tham gia vào quá trình dịch mã.

- Có cấu trúc mạch đơn nên một vùng trên phân tử có thể bắt cặp bổ sung với một vùng khác của chính phân tử đó tạo nên cấu trúc không gian đặc thù để thực hiện chức năng nhất định. Ví dụ: tARN có các thùy thực hiện các chức năng khác nhau, trong đó thùy mang bộ ba đối mã liên kết bổ sung với bộ ba mã sao trên mARN để trực tiếp thực hiện quá trình dịch mã.

b) Vai trò thích ứng chuyển mã của tARN

tARN là phân tử thích ứng chuyển mã, vì nhờ tARN mà mã di truyền được dịch chính xác, đồng thời nhờ tARN với anticodon mà sự liên kết giữa một axit amin có kích thước nhỏ có thể hình thành với một codon có kích thước lớn để đảm bảo mã bộ ba được dịch mà không bị cản trở bởi sự không tương đồng về cấu hình phân tử hay khoảng cách không gian.

Câu 10.

Tại sao có 61 bộ ba mã hóa axit amin nhưng trên thực tế chỉ có khoảng 45 loại tARN.

Hướng dẫn giải

- một số tARN có thể liên kết vào nhiều hơn 1 bộ ba mã hóa.

- Sự bắt cặp linh hoạt như vậy là do nguyên tắc bắt cặp bổ sung giữa bazơ thứ ba của bộ ba mã hóa trên mARN với bazơ tương ứng trên bộ ba đối mã là lỏng lẻo hơn so với hai bazơ đầu. VD: bộ 3 đối mã của tARN là 3’UXU5’ có thể bắt cặp hoặc với bộ ba mã hóa 5’AGA3’ hoặc 5’AGG3’ và cả hai bộ này đều mã hóa cho Arg.

+ Sự bắt cặp linh động trên giải thích tại sao nhiều bộ ba cùng mã hóa cho 1 loại aa chỉ khác nhau ở bazơ thứ ba.

Câu 11.

Ở sinh vật nhân thực, nếu mARN khi dịch mã được giữ ở dạng vòng tròn do tương tác giữa đuôi poliA ở đầu 3’ với mũ đầu 5’ qua protein thì có ảnh hưởng đến hiệu quả dịch mã không?

Hướng dẫn giải

Khi ribosome kết thúc dịch mã và hai tiểu phần của nó tách ly khỏi nhau thì chúng sẽ gần phần mũ đầu 5^’ của mRNA. Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho việc tái kết hợp của các tiểu phần ribosome và thúc đẩy sử khởi đầu dịch mã một chuỗi polypeptide mới; nhờ vậy, hiệu quả dịch mã chung tăng lên.

Câu 12.

Nêu vai trò của các enzim tham gia trong dịch mã.

Hướng dẫn giải

 (1) Enzim aminoacyl-tARN synthetase

- Xúc tác cho sự kết cặp chính xác giữa tARN và axit amin tương ứng. Trung tâm xúc tác của mỗi loại enzim chỉ phù hợp cho một sự kết cặp đặc thù giữa một loại axit amin với tARN. Có 20 loại synthetase khác nhau, mỗi loại dành cho một axit amin, mỗi enzim synthetase có thể liên kết với nhiều tARN khác nhau cùng mã hóa cho một loại axit amin.

- Synthetase xúc tác sự hình thành liên kết cộng hóa trị giữa axit amin với tARN qua một phản ứng được thúc đẩy bởi sự thủy phân ATP. Phân tử aminoacyl-tARN thu được (còn được gọi là "tARN đã nạp axit amin") lúc này rời khỏi enzim và sẵn sàng cho việc vận chuyển axit amin của nó tới vị trí chuỗi polypeptit đang kéo dài trên ribôxôm.

(2) Enzim peptidyl transferase

- Là một phần của tiểu phần lớn ribôxôm, có vai trò xúc tác cho sự tạo thành các liên kết peptit giữa các axit min trong quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit.

- Enzim xúc tác cho phản ứng hình thành chuỗi polipeptit được dịch mã trên mARN. Chuỗi polipeptit và axit amin mới liên kết với nhau bằng liên kết peptit do enzim peptidyl transferase xúc tác.

{-- Để xem tiếp nội dung đề và đáp án từ câu 13-16 của tài liệu các em vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}