Chọn đến phần học sinh cần nhanh chóng thông qua mục lục bằng cách click đến phần đó
Câu hỏi mở đầu trang 9
Đề bài: Cơ chế phân tử của quá trình truyền thông tin di truyền từ gene tới protein xảy ra như thế nào?
Lời giải:
Cơ chế phân tử của quá trình truyền thông tin di truyền từ gene tới protein gồm hai quá trình chính:
- Phiên mã: Thông tin di truyền từ DNA (gene) được truyền sang mRNA thông qua enzyme RNA polymerase, dựa trên nguyên tắc bổ sung (NTBS): A – U, T – A, G – C, C – G.
- Dịch mã: Thông tin di truyền trên mRNA được truyền thành trình tự amino acid của chuỗi polypeptide (protein) tại ribosome, cũng dựa trên NTBS giữa codon trên mRNA và anticodon trên tRNA.
→ Sơ đồ tóm tắt: DNA → mRNA → Protein.
I. Gene
Câu 1 trang 10
Đề bài: Một trình tự nucleotide như thế nào được gọi là gene?
Lời giải:
Một trình tự nucleotide được gọi là gene khi:
- Là một đoạn của phân tử DNA.
- Mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA.
- Có cấu trúc gồm ba vùng: vùng điều hoà, vùng mã hoá và vùng kết thúc.
Câu 2 trang 10
Đề bài: Dựa vào Hình 2.2, phân biệt cấu trúc gene ở sinh vật nhân sơ với gene ở sinh vật nhân thực.
Lời giải:
| Đặc điểm | Gene ở sinh vật nhân sơ | Gene ở sinh vật nhân thực |
|---|---|---|
| Tổ chức các gene | Các gene có liên quan chức năng thường tồn tại thành nhóm, có chung một vùng điều hoà và một vùng kết thúc | Mỗi gene có một vùng điều hoà, một vùng mã hoá và một vùng kết thúc riêng |
| Vùng mã hoá | Các bộ ba mã hoá nằm kế tiếp nhau, bắt đầu bằng bộ ba mở đầu, kết thúc bằng bộ ba kết thúc (gene không phân mảnh) | Vùng mã hoá chia thành các đoạn được dịch mã (exon) và các đoạn không được dịch mã (intron) (gene phân mảnh) |
II. Hệ gene
Câu 1 trang 11
Đề bài: Tập hợp tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật có được gọi là hệ gene hay không? Giải thích.
Lời giải:
Không. Tập hợp tất cả các gene trong tế bào không được gọi là hệ gene.
Giải thích:
- Theo định nghĩa: Hệ gene là tập hợp tất cả vật chất di truyền (DNA) trong tế bào của một sinh vật.
- Trong hệ gene, ngoài các gene còn có các vùng DNA không phải là gene (ví dụ: các vùng intron, các vùng điều hoà, các vùng nucleotide không mã hoá,…).
→ Vì vậy, tập hợp các gene chỉ là một phần của hệ gene, chứ không phải toàn bộ hệ gene.
Câu 2 trang 11
Đề bài: Giải trình tự hệ gene người đem lại những ứng dụng thực tiễn gì?
Lời giải:
Giải trình tự hệ gene người đem lại nhiều ứng dụng thực tiễn:
Trong y học:
- Chẩn đoán, phát hiện các gene gây bệnh ở mỗi người → đưa ra biện pháp phòng và chữa bệnh.
- Xác định các gene ung thư → lựa chọn thuốc hướng đích phù hợp để tăng hiệu quả điều trị.
Trong pháp y:
- Truy tìm thủ phạm trong các vụ án.
- Xác định danh tính nạn nhân trong các vụ tai nạn.
- Xác định mối quan hệ họ hàng (huyết thống).
Trong nghiên cứu tiến hoá:
- So sánh trình tự nucleotide hệ gene giữa các loài → xác định mối quan hệ tiến hoá giữa các loài sinh vật. Ví dụ: tinh tinh có quan hệ họ hàng gần gũi nhất với loài người.
III. Quá trình truyền đạt thông tin di truyền từ gene tới protein
Câu 1 trang 13
Đề bài: Phân biệt cấu trúc và chức năng của mRNA, tRNA và rRNA.
Lời giải:
| Loại RNA | Cấu trúc | Chức năng |
|---|---|---|
| mRNA (RNA thông tin) | Mạch đơn, dạng thẳng | Làm khuôn cho quá trình dịch mã – truyền thông tin di truyền từ DNA tới ribosome |
| tRNA (RNA vận chuyển) | Mạch đơn, có các vùng tự bắt đôi tạo cấu trúc 3 thuỳ chức năng; có bộ ba anticodon và đầu 3′ gắn amino acid | Vận chuyển amino acid tới ribosome và tham gia dịch mã |
| rRNA (RNA ribosome) | Mạch đơn, có các đoạn liên kết bổ sung tạo cấu trúc không gian phức tạp | Là thành phần cấu tạo nên ribosome – nơi diễn ra quá trình dịch mã |
Câu 2 trang 13
Đề bài: Phiên mã ngược có vai trò gì đối với tế bào nhân thực và đối với một số loại virus?
Lời giải:
Đối với tế bào nhân thực:
- Trong tế bào sinh giao tử có enzyme telomerase (là một loại enzyme phiên mã ngược).
- Enzyme này dùng mạch RNA làm khuôn để tổng hợp kéo dài đoạn DNA ở đầu mút NST (telomere).
- Nhờ vậy, đoạn bị ngắn đi trong quá trình nhân đôi DNA được phục hồi ở các giao tử, tương tự như ở trong hợp tử.
Đối với một số loại virus:
- Ở virus có vật chất di truyền là RNA (ví dụ HIV), enzyme phiên mã ngược tổng hợp DNA từ mạch khuôn là RNA của virus.
- DNA này sau đó được tích hợp vào hệ gene của tế bào chủ, giúp virus nhân lên trong tế bào.
Câu 1 trang 16
Đề bài: Mã di truyền là gì? Trình bày các đặc điểm của mã di truyền.
Lời giải:
Khái niệm: Mã di truyền là một bộ các bộ ba nucleotide trên mRNA quy định các amino acid trong protein. Mỗi bộ ba nucleotide gọi là một codon (đơn vị mã di truyền).
- Có 61 bộ ba mã hoá amino acid và 3 bộ ba kết thúc (UAA, UAG, UGA).
- Bộ ba AUG vừa là bộ ba mở đầu, vừa mã hoá cho amino acid methionine (ở nhân thực).
Các đặc điểm của mã di truyền:
- Mã bộ ba: Ba nucleotide liền kề quy định một amino acid.
- Đọc liên tục theo từng bộ ba, không chồng gối: Bắt đầu từ bộ ba mở đầu, đọc theo chiều 5′ → 3′ trên mRNA.
- Tính thoái hoá: Nhiều bộ ba khác nhau có thể cùng quy định một amino acid (ví dụ: alanine được mã hoá bởi 4 bộ ba khác nhau).
- Tính đặc hiệu: Mỗi bộ ba chỉ mã hoá cho một amino acid duy nhất (ví dụ: UAU chỉ mã hoá tyrosine).
- Mã vạn năng: Hầu hết các sinh vật đều dùng chung một bộ mã di truyền (tuy có một vài ngoại lệ ở ti thể).
Câu 2 trang 16
Đề bài: Tại sao tổng hợp protein lại được gọi là quá trình dịch mã?
Lời giải:
Tổng hợp protein được gọi là quá trình dịch mã vì:
- Thông tin di truyền trên mRNA được ghi bằng “ngôn ngữ” các bộ ba nucleotide (codon).
- Protein được cấu tạo từ các amino acid – tương ứng với “ngôn ngữ” của protein.
- Trong quá trình tổng hợp protein, mỗi bộ ba nucleotide trên mRNA được “dịch” thành một amino acid tương ứng trên chuỗi polypeptide.
→ Như vậy, đây là quá trình chuyển thông tin từ ngôn ngữ nucleotide sang ngôn ngữ amino acid, nên được gọi là dịch mã.
Luyện tập và vận dụng
Câu 1 trang 17
Đề bài: Một bạn học sinh định nghĩa về gene như sau: “Bất cứ trình tự nucleotide nào mang thông tin chỉ dẫn cho tế bào tạo ra các phân tử RNA đều được gọi là gene”. Định nghĩa về gene như vậy là đúng hay sai? Giải thích.
Lời giải:
Định nghĩa này chưa đầy đủ (sai).
Giải thích:
- Định nghĩa đúng: Gene là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA.
- Định nghĩa của bạn học sinh thiếu sót ở chỗ:
- Chỉ đề cập sản phẩm là RNA, mà bỏ sót sản phẩm là chuỗi polypeptide (protein).
- Chưa nêu rõ gene là một đoạn của DNA với cấu trúc gồm 3 vùng (điều hoà, mã hoá và kết thúc).
Câu 2 trang 17
Đề bài: Nếu biết tổng số nucleotide trong vùng mã hoá của một gene quy định protein ở sinh vật nhân thực thì có thể tính được số lượng amino acid trong chuỗi polypeptide do gene này tạo ra hay không? Giải thích.
Lời giải:
Không thể tính chính xác được.
Giải thích:
- Ở sinh vật nhân thực, vùng mã hoá của gene là gene phân mảnh, gồm:
- Các đoạn exon – được dịch mã thành amino acid.
- Các đoạn intron – không được dịch mã, sẽ bị cắt bỏ khi tạo mRNA trưởng thành.
- Vì vậy, nếu chỉ biết tổng số nucleotide vùng mã hoá (bao gồm cả intron), ta không xác định được số nucleotide thực sự tham gia dịch mã.
→ Muốn tính số amino acid, ta phải biết số nucleotide trong các exon (sau khi đã cắt bỏ intron).
Câu 3 trang 17
Đề bài: Gene phân mảnh đem lại lợi ích gì cho sinh vật nhân thực?
Lời giải:
Gene phân mảnh đem lại các lợi ích cho sinh vật nhân thực:
- Tăng tính đa dạng của protein: Từ một gene có thể tạo ra nhiều loại mRNA trưởng thành khác nhau nhờ cắt nối exon theo các cách khác nhau → tạo ra nhiều loại protein khác nhau phục vụ nhiều chức năng.
- Sử dụng hiệu quả vật chất di truyền: Một gene có thể quy định nhiều sản phẩm protein → tiết kiệm số lượng gene cần thiết trong hệ gene.
- Tăng khả năng thích nghi: Sự đa dạng của protein tạo điều kiện cho sinh vật thích nghi tốt hơn với môi trường sống.
Cô Nguyễn Ngọc Châu
(Người kiểm duyệt, ra đề)
Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Sinh Học THPT
Trình độ: Cử nhân Sư phạm Sinh học, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ AT sinh học, Ngoại ngữ B1
Kinh nghiệm: 9+ năm kinh nghiệm tại Trường THPT Trần Phú