Mở đầu trang 173

Đề bài: Thông tin di truyền trên gene được phiên mã thành trình tự các nucleotide trên mRNA. mRNA tham gia quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình đó diễn ra như thế nào?

Lời giải:

Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide từ mRNA được gọi là quá trình dịch mã. Quá trình này diễn ra ở ribosome trong tế bào chất, với sự tham gia của mRNA, tRNA, ribosome và các amino acid. tRNA mang amino acid đến khớp với codon trên mRNA theo nguyên tắc bổ sung; các amino acid liên kết với nhau tạo thành chuỗi polypeptide.

I. Mã di truyền là gì?

Hoạt động trang 173

Đề bài:

Giả thiết mã di truyền là các đoạn ngắn nucleotide liên kề trên mRNA (có cùng số lượng nucleotide, kí hiệu là n) quy định loại amino acid tương ứng trên chuỗi polypeptide.

a) Xác định số loại mã di truyền và số loại amino acid tương ứng tối đa có thể có với mỗi n. Hoàn thành vào vở theo mẫu Bảng 40.1.

b) Nếu các tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa để thực hiện chức năng sinh học thì mã di truyền gồm bao nhiêu nucleotide? Biết rằng có 20 loại amino acid cấu tạo nên protein.

Lời giải:

a) Có 4 loại nucleotide trên mRNA (A, U, G, C). Mã có n nucleotide thì có $4^n$ loại mã.

b) Có 20 loại amino acid cấu tạo nên protein. Để các tế bào tiết kiệm tối đa, mã di truyền phải có số nucleotide nhỏ nhất nhưng vẫn đủ mã hoá cho 20 amino acid:

• n = 1 → chỉ có 4 amino acid (không đủ).
• n = 2 → chỉ có 16 amino acid (không đủ).
• n = 3 → có 64 amino acid (đủ và dư).

→ Mã di truyền gồm 3 nucleotide (mã bộ ba – codon).

Câu hỏi trang 174

Đề bài:

Quan sát Hình 40.1, cho biết các codon cùng nghĩa (cùng mã hoá một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau về loại nucleotide tại vị trí nào của codon.

Lời giải:

Các codon cùng nghĩa thường giống nhau ở nucleotide thứ nhất và thứ hai, chỉ khác nhau ở nucleotide thứ ba của codon.

Ví dụ:

• Codon mã hoá Serine (Ser): UCU, UCC, UCA, UCG → đều bắt đầu bằng UC.
• Codon mã hoá Proline (Pro): CCU, CCC, CCA, CCG → đều bắt đầu bằng CC.
• Codon mã hoá Glycine (Gly): GGU, GGC, GGA, GGG → đều bắt đầu bằng GG.

II. Mã di truyền quy định thành phần hoá học và cấu trúc của protein

Câu hỏi trang 175

Đề bài:

1. Quan sát Hình 40.3, cho biết mã di truyền quy định thành phần hoá học và cấu trúc của protein như thế nào.
2. Nêu ý nghĩa của đa dạng mã di truyền.

Lời giải:

1. Mã di truyền quy định thành phần hoá học và cấu trúc của protein như sau:

• Trình tự các codon trên mRNA quy định trình tự các amino acid trên chuỗi polypeptide. Mỗi codon mã hoá một loại amino acid.
• Các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide tạo thành chuỗi polypeptide → quy định thành phần hoá học và cấu trúc của protein.

2. Ý nghĩa của đa dạng mã di truyền:

• Tạo nên sự đa dạng về trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide.
• Từ đó tạo nên sự đa dạng về thành phần hoá học và cấu trúc của protein.
• Là cơ sở tạo nên sự đa dạng về tính trạng ở sinh vật.

III. Quá trình dịch mã

Hoạt động trang 176

Đề bài:

Đọc thông tin trên và quan sát Hình 40.4, trả lời các câu hỏi sau:

1. Có những thành phần nào tham gia quá trình dịch mã? Nêu vai trò của mỗi thành phần trong quá trình dịch mã.
2. Quá trình dịch mã gồm những giai đoạn nào? Mô tả khái quát diễn biến quá trình dịch mã.
3. Dịch mã là gì?

Lời giải:

1. Các thành phần tham gia quá trình dịch mã và vai trò:

2. Các giai đoạn và diễn biến quá trình dịch mã:

Quá trình dịch mã gồm 3 giai đoạn:

• Giai đoạn 1 – Khởi đầu: Ribosome lắp ráp tại codon mở đầu (AUG) trên mRNA. tRNA mang amino acid methionine (Met) đến khớp với codon AUG theo nguyên tắc bổ sung.
• Giai đoạn 2 – Kéo dài: Ribosome di chuyển dọc mRNA. Tại mỗi codon, tRNA tương ứng mang amino acid đến khớp với codon. Các amino acid liên kết với nhau bằng liên kết peptide → chuỗi polypeptide dần được hình thành.
• Giai đoạn 3 – Kết thúc: Khi ribosome gặp codon kết thúc (ví dụ UGA), quá trình dịch mã dừng lại. Chuỗi polypeptide hoàn chỉnh được giải phóng.

3. Dịch mã là gì?

Dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide (protein) dựa trên trình tự nucleotide trên bản phiên mã của gene (mRNA).

IV. Mối quan hệ giữa gene và tính trạng

1. Sự biểu hiện của gene thành tính trạng

Hoạt động trang 176

Đề bài:

Dựa vào kiến thức đã học kết hợp quan sát Hình 40.5, thực hiện các yêu cầu sau:

1. Nêu tên và sản phẩm của quá trình 1, quá trình 2.

1. Giải thích mối quan hệ giữa gene (DNA), mRNA, protein và tính trạng.

Lời giải:

1. Tên và sản phẩm của các quá trình:

• Quá trình 1: Phiên mã – sản phẩm là mRNA.
• Quá trình 2: Dịch mã – sản phẩm là protein (chuỗi polypeptide).

2. Giải thích mối quan hệ:

• Gene (DNA) → mRNA: Gene trên DNA được phiên mã thành mRNA.
• mRNA → Protein: mRNA được dịch mã thành chuỗi polypeptide (protein).
• Protein → Tính trạng: Protein tham gia vào cấu trúc và chức năng của tế bào, từ đó biểu hiện thành tính trạng của cơ thể.

→ Vậy gene quy định tính trạng thông qua mRNA và protein theo dòng thông tin: Gene (DNA) → mRNA → Protein → Tính trạng.

2. Ý nghĩa di truyền của mối quan hệ giữa gene và tính trạng

Câu hỏi trang 177

Đề bài: Dựa vào kiến thức về mối quan hệ giữa gene và tính trạng, cho biết khi muốn thay đổi một tính trạng ở một loài thực vật, có thể sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào quá trình nào.

Lời giải:

Có thể sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào các quá trình sau:

• Tác động trực tiếp vào gene (DNA) → làm thay đổi thông tin di truyền.
• Tác động vào quá trình phiên mã → làm thay đổi mRNA tạo thành.
• Tác động vào quá trình dịch mã → làm thay đổi protein tạo thành.

→ Khi protein thay đổi thì tính trạng cũng thay đổi.

Ví dụ: Ức chế quá trình dịch mã của gene quy định tổng hợp ethylene ($C_2H_4$) ở cây cà chua tạo ra giống cà chua cho quả chín chậm.

Em có thể

1. Sử dụng kiến thức về mã di truyền để giải thích cách gene quy định tính trạng (điều khiển các hoạt động sống của tế bào và cơ thể) thông qua dòng thông tin được truyền từ DNA tới protein qua mRNA

Lời giải:

Gene quy định tính trạng theo dòng thông tin sau:

Gene (DNA) → mRNA → Protein → Tính trạng

Cụ thể:

• Bước 1 – Phiên mã: Thông tin di truyền trên gene (DNA) được phiên mã thành mRNA. Trình tự nucleotide trên mạch khuôn của gene quy định trình tự nucleotide trên mRNA.
• Bước 2 – Dịch mã: Trình tự codon (mã bộ ba) trên mRNA được dịch thành trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide. Mỗi codon quy định một amino acid.
• Bước 3 – Hình thành tính trạng: Chuỗi polypeptide hình thành nên protein. Protein tham gia vào cấu trúc và điều khiển hoạt động sống của tế bào, từ đó biểu hiện thành tính trạng của cơ thể.

→ Vậy gene điều khiển tính trạng một cách gián tiếp thông qua mRNA và protein.

2. Giải thích được tại sao cùng một loài sinh vật (ví dụ: cây hoa hồng) nhưng mỗi cá thể lại có những đặc điểm khác nhau (ví dụ: có cây hoa đỏ, có cây hoa trắng, có cây hoa hồng,…)

Lời giải:

Cùng một loài sinh vật nhưng các cá thể có đặc điểm khác nhau vì:

• Mỗi cá thể mang các allele khác nhau quy định cùng một tính trạng. Ví dụ: gene quy định màu hoa hồng có thể có nhiều allele (allele quy định hoa đỏ, allele quy định hoa trắng, allele quy định hoa hồng,…).
• Các allele khác nhau có trình tự nucleotide khác nhau → mRNA tổng hợp được khác nhau → protein khác nhau → biểu hiện ra tính trạng (màu hoa) khác nhau.
• Ngoài ra, môi trường sống (ánh sáng, dinh dưỡng, nhiệt độ,…) cũng có thể tác động làm cho sự biểu hiện của gene khác nhau giữa các cá thể.

→ Đó là cơ sở giải thích sự đa dạng về tính trạng giữa các cá thể trong cùng một loài.

Cô Trần Thị Thanh Thảo

(Người kiểm duyệt, ra đề)

Chức vụ: Trưởng ban biên soạn môn Khoa Học Tự Nhiên THCS

Trình độ: Cử nhân Sư phạm KHTN, Chứng chỉ hạng II, Chứng chỉ Tin học, Ngoại ngữ B1

Kinh nghiệm: 6+ năm kinh nghiệm tại Trường THCS Nguyễn Siêu