Câu hỏi mở đầu trang 36

Đề bài: Tổng chiều dài 46 phân tử DNA trong tế bào người khoảng 2 m. Làm thế nào các phân tử này có thể nằm gọn trong nhân tế bào nhưng vẫn đảm bảo cho các gene có thể phiên mã?

Lời giải:

Các phân tử DNA có thể nằm gọn trong nhân tế bào nhờ nhiều mức co xoắn khác nhau tạo nên NST:

• DNA quấn quanh các phân tử protein histone tạo nên nucleosome (đường kính khoảng 10 nm).
• Chuỗi nucleosome tiếp tục co xoắn nhiều mức → hình thành sợi nhiễm sắc → cấu trúc NST cực đại có đường kính khoảng 700 nm ở kì giữa.

Vẫn đảm bảo gene phiên mã được nhờ:

• Ở kì trung gian, NST tồn tại ở dạng dãn xoắn (chuỗi nucleosome đường kính 10 nm).
• Ở vùng nguyên nhiễm sắc (nơi các nucleosome nằm cách xa nhau), các enzyme phiên mã có thể tiếp cận DNA → các gene được phiên mã.

I. Cấu trúc siêu hiển vi của nhiễm sắc thể

Câu 1 trang 37

Đề bài: Dựa vào Hình 7.1, hãy mô tả cấu trúc siêu hiển vi của NST qua các kì trung gian, kì đầu và kì giữa.

Lời giải:

Ở kì trung gian:

• Mỗi NST là một chuỗi nucleosome.
• Mỗi nucleosome gồm 8 phân tử protein histone (thuộc 4 loại) bên ngoài quấn quanh bởi đoạn DNA gồm 146 cặp nucleotide.
• Chuỗi nucleosome có đường kính khoảng 10 nm.
• Trong đó phân biệt hai vùng:
  • Dị nhiễm sắc: các nucleosome nằm sát nhau, không chứa gene hoặc chứa gene bị bất hoạt.
  • Nguyên nhiễm sắc: các nucleosome nằm cách xa nhau, thường chứa các gene đang hoạt động.

Ở kì đầu:

• Sợi nhiễm sắc đường kính 10 nm co xoắn lại dưới tác động của các protein condensin II và condensin I.
• Sợi nhiễm sắc 10 nm được luồn vào các vòng protein tạo ra các vòng nhỏ ra phía ngoài khung NST → làm chiều dài NST giảm mạnh và chiều rộng tăng dần.

Ở kì giữa:

• Toàn bộ cấu trúc khung NST tiếp tục co xoắn và nén lại ở mức cực đại.
• Các vòng sợi 10 nm xếp chồng sát bên nhau và nhô dài ra → NST tăng chiều rộng và ngắn lại ở mức cực đại.
• Mỗi chromatid có đường kính khoảng 700 nm.

II. Chức năng của nhiễm sắc thể

Câu 1 trang 39

Đề bài: Mô tả cách sắp xếp gene trên NST.

Lời giải:

Cách sắp xếp gene trên NST:

• Các gene nằm kế tiếp nhau dọc theo chiều dài NST.
• Vị trí của mỗi gene trên NST được gọi là locus.
• Cùng một locus trên cặp NST tương đồng có thể chứa trình tự nucleotide khác nhau → được gọi là các allele của một gene.
• Số lượng gene và sự phân bố gene trên các NST rất khác nhau:
  • Có NST chứa nhiều gene với mật độ dày.
  • Có NST chứa ít gene và các gene nằm cách xa nhau.
• Ngoài các gene, NST còn chứa:
  • Trình tự nucleotide ở đầu mút → bảo vệ NST.
  • Trình tự tâm động → gắn với thoi phân bào, đảm bảo NST di chuyển được khi phân chia tế bào.

Câu 2 trang 39

Đề bài: Giải thích vai trò của nguyên phân, giảm phân và thụ tinh trong quá trình truyền đạt thông tin di truyền giữa các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể.

Lời giải:

Vai trò của nguyên phân:

• NST được nhân đôi và phân chia đồng đều về hai tế bào con → thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào.
• Ở sinh vật đa bào sinh sản hữu tính, nguyên phân đảm bảo cho các tế bào của cơ thể có bộ NST lưỡng bội (2n) như nhau.

Vai trò của giảm phân:

• Tạo ra các giao tử có bộ NST đơn bội (n).
• Có sự phân li và tổ hợp của NST → tạo nên các tổ hợp gene khác nhau trong giao tử.

Vai trò của thụ tinh:

• Kết hợp giao tử đực và cái → tạo hợp tử có bộ NST lưỡng bội (2n) → phục hồi bộ NST đặc trưng của loài.

→ Kết hợp cả ba quá trình, các gene được truyền nguyên vẹn nhưng dưới dạng các tổ hợp gene khác nhau qua các thế hệ → giúp sinh vật thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau.

Luyện tập và vận dụng

Câu 1 trang 39

Đề bài: Giải thích tại sao ở kì trung gian, NST lại cần được dãn xoắn tối đa tạo ra các vùng nguyên nhiễm sắc có các nucleosome tách rời nhau?

Lời giải:

Ở kì trung gian, NST cần được dãn xoắn tối đa vì:

• Kì trung gian là giai đoạn diễn ra các quá trình phiên mã (tổng hợp mRNA) và tái bản DNA.
• Khi NST dãn xoắn, các nucleosome tách rời nhau → các enzyme (như RNA polymerase, DNA polymerase,…) mới có thể tiếp cận được DNA để thực hiện phiên mã và tái bản.
• Nếu NST co xoắn chặt (như ở vùng dị nhiễm sắc) → các enzyme không tiếp cận được DNA → gene không phiên mã được và DNA không tái bản được.

→ Vì vậy, sự dãn xoắn ở kì trung gian là điều kiện cần thiết để các gene biểu hiện và tế bào chuẩn bị vật chất di truyền cho lần phân chia tiếp theo.

Câu 2 trang 39

Đề bài: Tại sao NST cần được co xoắn tối đa ở kì giữa của nguyên phân và giảm phân?

Lời giải:

NST cần được co xoắn tối đa ở kì giữa của nguyên phân và giảm phân vì:

• Khi co xoắn cực đại, NST trở nên ngắn và dày, giúp tránh bị rối và đứt gãy khi di chuyển.
• Cấu trúc gọn giúp NST dễ dàng di chuyển và phân li về hai cực của tế bào ở kì sau.
• Đảm bảo vật chất di truyền được phân chia đồng đều và chính xác cho các tế bào con.

→ Nhờ đó, thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào.

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