Giải chi tiết Sinh học 12 KNTT bài 2 Gene, quan trình quyền đạt thông tin di truyền và hệ gene

Mở đầu: 

Cơ chế phân tử của quá trình truyền thông tin di truyền từ gen tới protein xảy ra như thế nào?

Bài làm chi tiết:

Cơ chế phân tử của quá trình truyền thông tin di truyền từ gen tới protein: 

Gen trải qua quá trình phiên mã tạo ra mRNA, mRNA trải qua dịch mã tạo ra protein, các quá trình này đều tuân theo nguyên tắc bổ sung. Qua đó, thông tin di truyền được truyền từ gen đến mRNA rồi đến protein.

I. GENE

Câu 1: Một trình tự nucleotide như thế nào được gọi là gene?

Bài làm chi tiết:

Một trình tự nucleotide mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA thì nó được gọi là gene.

Câu 2: Dựa vào Hình 2.2, phân biệt cấu trúc gene ở sinh vật nhân sơ với gene ở sinh vật nhân thực.

Bài làm chi tiết:

Sự khác nhau của cấu trúc gene của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực:

- Ở sinh vật nhân sơ, những gene có liên quan về mặt chức năng thường tồn tại thành từng nhóm với các vùng mã hoá nằm liền kề nhau và có chung một vùng điều hoà và một vùng kết thúc. Vùng mã hoá của mỗi gene quy định protein gồm các bộ ba mã hoá các amino acid nằm kế tiếp nhau, bắt đầu bằng bộ ba mở đầu và cuối cùng là bộ ba kết thúc dịch mã (H 2.2a).

- Ở sinh vật nhân thực, mỗi gene có một vùng điều hoà, một vùng mã hoá và một vùng kết thúc. Phần lớn các gene quy định protein có vùng mã hoá được chia thành các đoạn được dịch mã (exon) và các đoạn không được dịch mã được gọi là intron (H 2.2b).

II. HỆ GENE

Câu 1: Tập hợp tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật có được gọi là hệ gene hay không? Giải thích. 

Bài làm chi tiết:

Do tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật bao gồm cả gene không mã hóa và gene mã hóa, trong khi hệ gen là thuật ngữ để chỉ tập hợp tất cả các vật chất di truyền (DNA) trong tế bào của mọt sinh vật (các gene mã hóa). Vì vậy, tập hợp tất cả các gene trong tế bào của cơ thể sinh vật không được gọi là hệ gene. 

Câu 2: Giải trình tự hệ gene người đem lại những ứng dụng thực tiễn gì?

Bài làm chi tiết:

Một số ứng dụng thực tiễn của giải trình tự hệ gene người:

- Trong y học: Giải trình tự hệ gene của một người giúp bác sĩ biết được người đó có mang gene bệnh hay không, qua đó đưa ra biện pháp phòng và trị bệnh. Ví dụ: giải trình tự hệ gene của mỗi người có thể biết được người này mang loại gene ung thư nào để lựa chọn sử dụng thuốc đặc trị ức chế sản phẩm của gene đó (thuốc hướng đích), làm tăng hiệu quả điều trị. Giải trình tự hệ gene người cũng được ứng dụng trong ngành pháp y để tìm ra thủ phạm trong các vụ án, danh tính nạn nhân trong các vụ tai nạn hoặc xác định mối quan hệ họ hàng.

- Trong nghiên cứu tiến hoá: So sánh trình tự nucleotide trong hệ gene của nhiều loài sinh vật có thể cho biết mối quan hệ tiến hoá giữa các loài. Nhìn chung, các loài có cấu trúc hệ gene càng giống nhau thì càng có quan hệ họ hàng gần gũi vì chúng mới được phân tách, chưa có nhiều thời gian tích luỹ đột biến tạo nên sự khác biệt lớn. Ví dụ: Khi so sánh hệ gene người và hệ gene của các loài linh trưởng, các nhà khoa học nhận thấy, 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: Phân biệt cấu trúc và chức năng của mRNA, tRNA, rRNA.

Bài làm chi tiết:

Câu 2: Phiên mã ngược có vai trò gì đối với tế bào nhân thực và và đối với một số loại virus?

Bài làm chi tiết:

Vai trò của phiên mã ngược đối với cả tế bào nhân thực và một số loại virus:

- Tế bào nhân thực: phiên mã ngược xảy ra trong quá trình tổng hợp DNA dựa trên mạch khuôn RNA. Một trong những ví dụ nổi bật nhất là quá trình tổng hợp cDNA của virus HIV.

- Virus: Đối với một số loại virus, phiên mã ngược là một phần quan trọng của chu trình lây nhiễm của chúng. 

Câu 3: Mã di truyền là gì? Trình bày các đặc điểm của mã di truyền.

Bài làm chi tiết:

- Khái niệm: Mã di truyền là một bộ các bộ ba nucleotide trên mRNA quy định các amino acid trong protein. 

- Đặc điểm: Mỗi bộ ba nucleotide được gọi là một đơn vị mã di truyền (codon). 

Câu 4: Tại sao tổng hợp protein lại được gọi là quá trình dịch mã?

Bài làm chi tiết:

Quá trình tổng hợp protein là quá trình chuyển thông tin di truyền từ dạng các mã di truyền trên mRNA thành các amino acid trên polypeptide (hay là dịch các mã bộ ba trên mRNA thành các amino acid/polypeptide). Vì vậy, tổng hợp protein được gọi là quá trình mã dịch.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: 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.

Bài làm chi tiết:

Định nghĩa về gene của bạn học sinh trên như vậy là đúng. Vì gene được định nghĩa là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin quy định sản phẩm là chuỗi polypeptide hoặc RNA, nên các trình tự nucleotide mang thông tin chỉ dẫn cho tế bào tạo ra các phân tử RNA đều có thể được gọi là gene.

Câu 2: 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 các amino acid trong chuỗi polypeptide do gene này tạo ra hay không? Giải thích.

Bài làm chi tiết:

- 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 các amino acid trong chuỗi polypeptide do gene này tạo ra. Mỗi bộ ba nucleotide được gọi là một đơn vị mã di truyền (codon), tương ứng với một amino acid hoặc một tín hiệu kết thúc quá trình tổng hợp protein.

- Có 64 codon khác nhau, mỗi codon tương ứng với một trong 20 loại amino acid và ba codon kết thúc. Các codon kết thúc không mã hóa amino acid, codon mở đầu tuy có mã hóa amino acid nhưng amino acid này bị cắt bỏ và không tham gia vào cấu trúc protein. Do đó, ta có công thức tính số lượng amino acid trong chuỗi polypeptide:

Số lượng amino acid = (Tổng số nucleotide trong vùng mã hoá của gene / 3) - 2

Câu 3: Gene phân mảnh đem lại lợi ích gì cho sinh vật nhân thực?

Bài làm chi tiết:

Lợi ích của gene phân mảnh đối với sinh vật nhân thực:

- Làm giảm tần số đột biến gây hại vì các đột biến ở vùng intron sẽ gây hậu quả ít nghiêm trọng hơn.

- Làm tăng tỉ lệ cho đột biến, tạo ra nguyên liệu cho quá trình chọn lọc.

- Tạo ra một lượng trình tự ADN dự trữ trong hệ gen của loài.