Lý thuyết và bài tập về Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN Sinh học 12

GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN

I. GEN:

    1. Khái niệm:  Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hoá một chuỗi pôlipeptit hay 1 ptử ARN .

    2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc:

Gen cấu trúc có ba vùng :

- Vùng điều hòa nằm ở đầu gen (3^’) mang tín hiệu khởi động .

- Vùng mã hòa mang thông tin mã hoá axit amin .

- Vùng kết thúc nằm ở cuối gen mang tín hiệu kết thúc phiên mã .

- Gen ở sinh vật nhân sơ mã hoá liên tục, ở sinh vật nhân nhân thực có các đoạn không mã hoá(intron) xen kẽ các đoạn mã hoá (êxon).

II. MÃ DI TRUYỀN:

- là trình tự sắp xếp các nu trong gen quy định trình tự sắp xếp các aa trong phân tử protein.

- là mã bộ ba, có nghĩa cứ 3 nu đứng kế tiếp nhau mã hoá cho 1 aa hoặc làm nhiệm vụ kết thúc chuỗi pôlipeptit. .

- Mã di truyền được đọc theo một chiều 5’ -> 3’.

* Đặc điểm mã di truyền:

- được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba (không đọc gối lên nhau ).

- có tính phổ biến (tất cả các loài đều có chung 1 bộ mã di truyền, trừ 1 vài ngoại lệ).

- có tính đặc hiệu (một bộ ba chỉ mã hóa cho một loại aa)

- mang tính thoái hoá (nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hoá cho 1 loại aa, trừ AUG và UGG).

III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI CỦA ADN:

- Thời điểm : Xảy ra trong nhân tế bào , tại các NST , ở kì trung gian giữa hai lần phân bào .pha S

- ADN được nhân đôi theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo toàn .

- Diễn biến : Quá trình nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ

Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN. Nhờ các E tháo xoắn, 2 mạch đơn của pt ADN tách nhau dần tạo nên chạc chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn.

Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: ADN polimeraza xúc tác hình thành mạch đơn mới theo chiều 5^, → 3^, ( ngược chiều với mạch làm khuôn) Các nu của môi trường nội bào liên kết với mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung ( A – T; G – X ). Trên mạch mã gốc (3^, → 5 ^,) mạch mới được tổng hợp liên tục.

Trên mạch bổ sung (5^, → 3^,) mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn( đoạn okazaki), sau đó các đoạn okazaki được nối với nhau nhờ enzim nối.

Bước 3. Hai phân tử ADN được tạo thành.: Các mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn xoắn đến đó → tạo thành phân tử ADN con, trong đó 1 mạch mới được tổng hợp còn mạch kia là của ADN ban đầu.

- Ý nghĩa : Là cơ sở cho NST , tự nhân đôi , giúp bộ NST của loài giữ tính đặc trưng và ổn định.

Phần bổ sung kiến thức :

            * Tìm hiểu cấu trúc không gian và cấu trúc hoá học của phân tử ADN , chức năng của phân tử ADN ?

 Cấu trúc của ADN

a. Tương quan giữa N,M,L: N=M/300   <=>   M=300x N ;   N=Lx2/3,4    <=>   L =N/2x3.4

        L =Mx3,4/2x300     <=>     M=L x 2 x 300 /3,4

b. Về số lượng và tỉ lệ % :        A + G = T + X = N/2     ;            A + G = T + X =  50%

c . Tổng số liên kết hiđrô:       H =2A+3G

* Cơ chế tự sao 

- Số Nu mỗi loại môi trường cung cấp khi gen tự sao liên tiếp n đợt :

  A’=T’ = ( 2ⁿ -1) A = (2ⁿ – 1) T;        G’ = X’ = (2ⁿ – 1) G = (2ⁿ – 1 ) X

- Tổng số N u môi trường cung cấp khi gen tự sao liên tiếp n đợt :       N’ = (2ⁿ – 1 ) N

* Cơ chế sao mã: Số RiNu mỗi loại môi trường cung cấp khi gen sao mã k đợt :

A = kAm ; U = kUm ; G = kGm ; X = kXm

* Tương quan giữa ADN và ARN : N = 2 x Nm; L = Lm                                 

- % A = %T =(%Am + %Um): 2; A = T = Am + Um  ;   G = X = Gm + Xm     

Câu 1: Thành phần nào của nuclêôtit có thể tách ra khỏi chuỗi pôlinuclêôtit mà không làm đứt mạch?

A. Đường.

B. Bazơnitơ.

C. Bazơnitơ và nhóm phôtphát.

D. Nhóm phôtphát.

Hướng dẫn giải

Đáp án: B.

Nucleotide gồm có 3 thành phần là đường, acid và bazonito. Trong đó đường và acid liên kết với nhau bằng liên

kết hóa trị, acid của phân tử này liên kết với đường của phân tử bên cạnh.

Thành phần có thể tách ra khỏi chuỗi polinucleotide mà không bị đứt mạch đó là bazo nito.

Câu 2: Đơn phân chỉ có ở ARN mà không có ở ADN là:

A. guanin

 B. ađênin

C. timin

D. uraxin

Hướng dẫn giải

Đáp án: D.

ADN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là các nucleotide: A, T, G, X

ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là các ribonucleotide: A, U, G, X

Đơn phân chỉ có ở ARN mà không có ở ADN là U-Uraxin

Câu 3: Kết quả nào dưới đây được hình thành từ nguyên tắc bổ sung?

A. A + T = G + X.

B. G – A = T – X.

C. A – X = G – T.

 D. A + G = T + X.

Hướng dẫn giải

Đáp án: D

Theo nguyên tắc bổ sung; A liên kết với T và G liên kết với X.

Vì vậy trong phân tử DNA A = T; G = X nên A + G = T = X.

 Câu 4: ADN có chức năng

A. cấu trúc nên enzim, hoócmôn và kháng thể.

B. cấu trúc nên màng tế bào, các bào quan.

C. cấu trúc nên tính trạng trên cơ thể sinh vật.

D. lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Hướng dẫn giải

Đáp án: D.

ADN là một chuỗi xoắn kép, gồm 2 mạch polinucleotide xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải.

ADN có tính đặc thù ở mỗi loài bởi số lượng thành phần và trình tự sắp xếp của nucleotide trong phân tử ADN

nghiêm ngặt và đặc trưng cho loài.

Vai trò của ADN là lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền về cấu trúc các protein cho cơ thể → quy

định tính trạng.

Câu 5: Liên kết hidro theo nguyên tắc bổ sung trong phân tử ADN thể hiện giữa:

A. Các đơn phân trên hai mạch.

B. Các đơn phân trên cùng một mạch.

C. Đường và axit trong đơn phân.

D. Bazơ nitric và đường trong đơn phân.

Hướng dẫn giải

Liên kết hidro theo nguyên tắc bổ sung trong phân tử ADN thể hiện giữa các nucleotide trên hai mạch. A của

mạch này sẽ liên kết với T mạch khác và ngược lại, G của mạch này sẽ liên kết với X của mạch khác.

Câu 6 Phân tử ADN gồm 3000 nuclêôtít có số nuclêôtít T chiếm 20%. Số nuclêôtít mỗi loài trong phân tử

ADN này là

A. A = T = 600; G = X = 900.

B. A = T = 900; G = X = 600.

C. A = T = G = X = 750.

D. A = T = G = X = 1500.

Hướng dẫn giải

Đáp án: A

Ta có: T = A = 20%. → A = T = 0,2 × 3000 = 600 nucleotide.

Theo nguyên tắc bổ sung A = T ; G = X → %G = %X = 30%.

Vậy số nucleotide trong phân tử DNA: G = X = 0,3 × 3000 = 900; A = T = 600.

C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN