Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 Cánh diều bài 34 Từ gene đến tính trạng

MỞ ĐẦU 

Gene nằm trong nhân tế bào của sinh vật nhân thực, bằng cách nào mà gene có thể tạo ra sản phẩm protein ở tế bào chất của tế bào?

Bài làm chi tiết:

Để tạo ra sản phẩm protein ở tế bào chất, gen trong nhân tế bào của sinh vật nhân thực phải trải qua hai giai đoạn chính: phiên mã và dịch mã.

I. TÁI BẢN DNA

Câu 1: Quan sát hình 34.1:

a) Nêu kết quả của quá trình tái bản

b) Chỉ ra chi tiết thể hiện DNA tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn.

Bài làm chi tiết: 

a) Kết quả của quá trình tái bản: 

• Sau quá trình tái bản, từ một phân tử DNA mẹ sẽ tạo ra hai phân tử DNA con. 
• Hai phân tử DNA con đều có cấu trúc giống nhau và giống với DNA mẹ. 
• DNA con được cấu tạo từ một mạch DNA mẹ và một mạch DNA mới được tổng hợp.

b) Chi tiết thể hiện DNA tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn

• Chạc tái bản
• Enzym DNA polymerase
• Mạch khuôn
• Mạch mới
• Nguyên tắc bán bảo toàn
  • Duy trì sự ổn định của thông tin di truyền

Câu 2: Quan sát hình 34.2 cho biết:

a) Mạch mới được tổng hợp theo chiều nào?

b) Mô tả quá trình tái bản DNA.

Bài làm chi tiết:

a) Mạch mới được tổng hợp theo chiều 5’ -> 3’

b) Mô tả quá trình tái bản DNA:

Khởi đầu: 

+ Chạc tái bản: được hình thành tại các điểm khởi đầu (ori) trên DNA. 

+ Enzym helicase: tháo xoắn DNA, tách hai mạch DNA mẹ ra khỏi nhau. 

+ Enzym DNA polymerase: liên kết với mạch khuôn và bắt đầu tổng hợp mạch DNA mới. 

Elongation (kéo dài):

+ Enzym DNA polymerase: di chuyển dọc theo mạch khuôn, đọc trình tự base trên mạch khuôn và tổng hợp mạch DNA mới theo nguyên tắc bổ sung.

+ Mạch mới được tổng hợp theo chiều 5' → 3'. 

+ Enzym RNA primerase: tổng hợp một đoạn mồi (primer) ngắn bằng RNA để khởi đầu quá trình tổng hợp DNA. 

+ Enzym DNA ligase: nối các đoạn okazaki (các đoạn DNA mới được tổng hợp gián đoạn trên mạch DNA 3' → 5') lại với nhau. 

Kết thúc: 

+ Quá trình tái bản DNA diễn ra ở cả hai chạc tái bản, tạo ra hai phân tử DNA con. 

+ Hai phân tử DNA con đều có cấu trúc giống nhau và giống với DNA mẹ. 

+ DNA con được cấu tạo từ một mạch DNA mẹ và một mạch DNA mới được tổng hợp.

Câu 3: Nêu ý nghĩa của quá trình tái bản DNA

Bài làm chi tiết:

• Chuẩn bị cho quá trình phân bào
• Tạo cơ sở cho biến dị di truyền
• Ứng dụng trong công nghệ sinh học

II. PHIÊN MÃ

Câu 1: Quan sát hình 34.3:

a) Cho biết sản phẩm quá trình phiên mã

b) Nguyên tắc bổ sung được thể hiện như nào trong quá trình phiên mã?

c) Xác định chiều tổng hợp của mạch RNA

Bài làm chi tiết:

a) Quan sát hình 34.3: a) Sản phẩm của quá trình phiên mã: Sản phẩm của quá trình phiên mã là mARN (RNA thông tin).

b) Nguyên tắc bổ sung được thể hiện trong quá trình phiên mã như sau: 

+ A trên mạch khuôn DNA liên kết với U trên mạch mARN. 

+ T trên mạch khuôn DNA liên kết với A trên mạch mARN. 

+ G trên mạch khuôn DNA liên kết với C trên mạch mARN. 

+ X trên mạch khuôn DNA liên kết với G trên mạch mARN.

c) Chiều tổng hợp của mạch RNA là 5' → 3'.

III. MÃ DI TRUYỀN

Câu 1: Phân tử mRNA được cấu tạo từ 4 loại nucleotide. Các nucleotide đứng riêng hoặc liên kể nhau có thể tạo nên một bộ mã di truyền quy định một amino acid. Biết các sinh vật đều cần khoảng 20 loại amino acid để cấu tạo nên protein. Hãy xác định số lượng bộ mã di truyền trong các trường hợp trong bảng 34.1.

Bài làm chi tiết:

- Để xác định số lượng bộ mã di truyền trong bảng 34.1, ta cần tính toán số lượng codon có thể được tạo ra với các trường hợp số lượng nucleotide khác nhau: 

+ Trường hợp 1: Số lượng nucleotide: 1 Số lượng codon: 4 (A, U, G, X) 

+ Trường hợp 2: Số lượng nucleotide: 2 Số lượng codon: 4 * 4 = 16 (AA, AU, AG, AX, UA, UU, UG, UX, GA, GU, GG, GX, XA, XU, XG, XX) 

+ Trường hợp 3: Số lượng nucleotide: 3 Số lượng codon: 4 * 4 * 4 = 64 (AAA, AAU, AAG, AAX, UAA, UAU, UAG, UAX, GAA, GAU, GAG, GAX, UAA, UAU, UAG, UAX, ...) 

+ Trường hợp 4: Số lượng nucleotide: 4 Số lượng codon: 4 * 4 * 4 * 4 = 256 (AAAA, AAAC, AAAA, AAAG, … )

- Số lượng bộ mã di truyền tối thiểu để mã hóa cho 20 amino acid là 64. 

- Số lượng bộ mã di truyền thực tế có thể lớn hơn 64 do có thể có nhiều codon mã hóa cho cùng một amino acid.

Câu 2: Quan sát hình 34.4, nêu ví dụ cho thấy nhiều bộ ba cùng mã hóa cho một amino acid.

Bài làm chi tiết:

• Serine: được mã hóa bởi 6 bộ ba: UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC. - -
• Leucine: được mã hóa bởi 6 bộ ba: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG. 
• Arginine: được mã hóa bởi 6 bộ ba: CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG. 
• Proline: được mã hóa bởi 4 bộ ba: CCU, CCC, CCA, CCG. 
• Threonine: được mã hóa bởi 4 bộ ba: ACU, ACC, ACA, ACG.

IV. DỊCH MÃ

Câu 1: Quan sát hình 34.5, cho biết:

a) Những thành phần nào tham gia vào quá trình dịch mã?

b) Phân tử tRNA có vai trò gì trong quá trình dịch mã?

c) Sản phẩm của quá trình dịch mã là gì?

Bài làm chi tiết:

a) Những thành phần nào tham gia vào quá trình dịch mã: Ribosome, mARN, tRNA, Axit amin, Enzym.

b) Phân tử tRNA có vai trò vận chuyển axit amin đến ribôxôm để tổng hợp protein

• Mỗi phân tử tRNA có một anticodon liên kết với codon trên mARN theo nguyên tắc bổ sung.
• tRNA cũng có một vị trí gắn axit amin đặc hiệu.

c) Sản phẩm của quá trình dịch mã là một chuỗi polypeptide (protein).

- Chuỗi polypeptide được tạo thành từ các axit amin được liên kết với nhau theo trình tự quy định bởi mARN.

V. MỐI QUAN HỆ CỦA DNA – RNA – PROTEIN VÀ TÍNH TRẠNG

Câu 1: Dựa vào hình 34.6, phân tích mối quan hệ của DNA và tính trạng.

Bài làm chi tiết:

DNA là vật liệu di truyền, chứa thông tin di truyền quy định mọi tính trạng của sinh vật. Mối quan hệ giữa DNA và tính trạng được thể hiện qua sơ đồ: DNA → Gen → Protein → Tính trạng.

Câu 2: Nêu cơ sở của sự đa dạng về tính trạng của các loài

Bài làm chi tiết:

Cơ sở của sự đa dạng về tính trạng của các loài: đột biến gen, tái tổ hợp gen, giao phối ngẫu nhiên, ,giao phối không ngẫu nhiên, chọn lọc tự nhiên và yếu tố ngẫu nhiên

VI. ĐỘT BIẾN GENE

Câu 1: Quan sát hình 34.7, cho biết:

a) Đột biến gene xảy ra ở vị trí như thế nào? Nó làm thay trình tự chuỗi polypeptide như thế nào?

b) Hồng cầu hình liềm có ảnh hưởng gì đến sức khỏe con người?

Bài làm chi tiết:

a) Đột biến gen xảy ra ở vị trí thứ 6 trong chuỗi DNA. 

• Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit (GAG thành GTG). 
• Hậu quả: Làm thay đổi axit amin thứ 2 trong chuỗi polypeptide (Val thay thế His). Chuỗi polypeptide bị thay đổi cấu trúc, dẫn đến hình thành hồng cầu hình liềm.

b) Hồng cầu hình liềm có hình dạng bất thường, cứng và dính. 

• Hồng cầu hình liềm dễ bị tắc nghẽn trong các mạch máu nhỏ, gây ra các triệu chứng: Đau đớn dữ dội ở các chi. Mệt mỏi. Khó thở. Suy giảm chức năng các cơ quan. Tăng nguy cơ nhiễm trùng. 
• Bệnh thiếu máu hồng cầu hình liềm là một bệnh di truyền, có thể dẫn đến tử vong nếu không được điều trị.

Câu 2: Xác định mỗi trường hợp (a,b,c) ở hình 34.8 là dạng đột biến nào sau đây: mất một cặp nucleotide, thay thế một cặp nucleotide, thêm một cặp nucleotide.

Bài làm chi tiết:

a) Dạng đột biến: Mất một cặp nucleotide.

b) Dạng đột biến: Thay thế một cặp nucleotide.

c) Dạng đột biến: Thêm một cặp nucleotide.

Vận dụng: Tìm hiểu một số giống cây trồng được tạo ra từ đột biến gene

Bài làm chi tiết:

Lúa gạo vàng:

+ Giống lúa được tạo ra từ: Đột biến gen 

+ Đặc điểm: Hạt gạo có màu vàng do chứa beta-carotene (tiền vitamin A), giúp giải quyết tình trạng thiếu vitamin A ở người