Đáp án Sinh học 12 cánh diều Bài 2: Sự biểu hiện thông tin di truyền

BÀI 2. SỰ BIỂU HIỆN THÔNG TIN DI TRUYỀN

Mở đầu: Tại sao thông tin di truyền có thể quyết định các tính trạng đặc trưng của mỗi cá thể như: màu da, màu tóc....?

Hướng dẫn chi tiết:

Thông tin di truyền có thể quyết định các tính trạng đặc trưng của mỗi cá thể do các thông tin di truyền nằm trong gene, trải qua phiên mã và dịch mã tạo ra protein quy định tính trạng.

I. CÁC LOẠI RNA

Câu 1: Phân biệt các loại RNA dựa vào cấu trúc và chức năng.

Hướng dẫn chi tiết:

II. PHIÊN Mà    

Câu 1: Quan sát hình 2.2 và mô tả các giai đoạn phiên mã.

Hướng dẫn chi tiết:

Quá trình phiên mã: Phiên mã là quá trình tổng hợp phân tử RNA dựa trên mạch khuôn của gene. Quá trình phiên mã thông tin di truyền từ gene ra mRNA được chia thành ba giai đoạn:

• Khởi đầu phiên mã: bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3’→ 5’ và bắt đầu tổng hợp mRNA tại vị trí đặc hiệu.
• Kéo dài mạch RNA: Enzyme RNA polymerase trượt dọc theo mạch gốc trên gene có chiều 3’ → 5’ và gắn các nucleotide trong môi trường nội bào liên kết với các nucleotidet trên mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung.
• Kết thúc phiên mã: Khi enzyme di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại, phân tử RNA được giải phóng. 

III. PHIÊN MÃ NGƯỢC

Câu 1: Quan sát hình 2.3 và mô tả quá trình phiên mã ngược.

Hướng dẫn chi tiết:

Quá trình phiên mã ngược: Phiên mã ngược diễn ra khi virus có lõi RNA (virus HIV) xâm nhập vào tế bào. Trên mỗi sợi RNA lõi của các virus này có mang một enzyme sao mã ngược (reverse transcriptase). Khi xâm nhập vào tế bào chủ, enzyme này sử dụng RNA của virus làm khuôn để tổng hợp sợi DNA bổ sung (cDNA - complementary DNA). Sau đó, sợi cDNA này có thể làm khuôn để tổng hợp trở lại bộ gene của virus (cDNA→RNA), hoặc tổng hợp ra sợi DNA thứ hai bổ sung với nó (cDNA→DNA) như trong trường hợp virus gây khối u mà kết quả là tạo ra một cDNA sợi kép. Phân tử DNA sợi kép được tổng hợp trước tiên trong quá trình lây nhiễm có thể xen vào DNA của vật chủ và ở trạng thái tiền virus (provirus). Vì vậy, provirus được truyền lại cho các tế bào con thông qua sự tái bản của DNA vật chủ, nghĩa là các tế bào con cháu của vật chủ cũng bị chuyển sang tình trạng có mầm bệnh.

IV. MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

Câu 1: Dựa vào bảng 2.1, hãy nêu một số ví dụ minh hoạ cho tính đặc hiệu, tính thoái hoá, tính phổ biến của mã di truyền.

Hướng dẫn chi tiết:

• Ví dụ về tính đặc hiệu: bộ ba UGG chỉ mã hóa cho amino acid tryptophane.
• Ví dụ về tính thoái hóa: hai bộ ba UUU, UUX đều mã hóa cho phenylalanyl.
• Ví dụ về tính phổ biến: ở khỉ hay người đều dùng chung một bảng mã di truyền.

Câu 2:

• Quan sát hình 2.4, hãy mô tả các giai đoạn của quá trình dich må.
• Những yếu tố nào đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein?

Hướng dẫn chi tiết:

• Quá trình dịch mã gồm hai giai đoạn: hoạt hóa amino acid và tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide diễn ra theo ba bước:
• Hoạt hóa amino acid: Nhờ các enzyme đặc hiệu và ATP, các amino acid được hoạt hóa và gắn với tRNA tương ứng tạo thành phức hợp aa-tRNA.
• Dịch mã và hình thành chuỗi polypeptide: Tiểu đơn vị bé của ribosome gắn với mRNA ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Phức hợp mở đầu Met-tRNA mang bộ 3 đối mã UAX bổ sung chính xác với bộ 3 mở đầu AUG trên mRNA sau đó tiểu đơn vị lớn ribosome mới lắp ráp tạo thành ribosome hoàn chỉnh sẵn sàng dịch mã. Tiếp theo, aa₁-tRNA gắn vào vị trí bên cạnh, bộ 3 đối mã của nó cũng khớp với bộ 3 của amino acid thứ nhất theo NTBS. Enzyme xúc tác tạo thành liên kết peptide giữa aa mở đầu và aa₁ (Met-aa₁). Ribosome dịch chuyển đi 1 bộ 3 đồng thời tRNA được giải phóng khỏi ribosome. Tiếp theo aa₂-tRNA lại tiến vào ribosome, quá trình cũng diễn ra như đối với aa₁.
• Kết thúc: Quá trình dịch mã cứ tiếp tục diễn ra cho đến khi gặp 1 trong 3 bộ 3 kết thúc (UAA, UAG, UGA) thì dừng lại. Ribosome tách khỏi mRNA, giải phóng chuỗi polypeptide. Sau đó Met cũng được cắt bỏ khỏi chuỗi polypeptide, chuỗi polypeptide hoàn chỉnh được hình thành.
• Sự bắt cặp chính xác của bộ ba đối mã và bộ ba mã hóa đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein.

Luyện tập: Những yếu tố nào đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein?

Hướng dẫn chi tiết:

Sự bắt cặp chính xác của bộ ba đối mã và bộ ba mã hóa đảm bảo tính chính xác của sự dịch mã thông tin di truyền từ mRNA sang protein.

V. SỰ TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHAN TỬ

Câu 1: Dựa vào hình 2.6, hãy nêu các giai đoạn của quá trình truyền thông tin di truyền từ DNA đến chuỗi polypeptide. Sản phẩm của mỗi giai đoạn đó là loại phân tử nào?

Hướng dẫn chi tiết:

Các giai đoạn của quá trình truyền thông tin di truyền từ DNA đến chuỗi polypeptide:

• Tái bản DNA: sản phẩm là DNA
• Phiên mã: sản phẩm là mRNA
• Dịch mã: sản phẩm là chuỗi polypeptide

Luyện  tập: Hãy giải thích ý nghĩa của cơ chế truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử trong tế bào.

Hướng dẫn chi tiết:

Cơ chế truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử trong tế bào đảm bảo sự lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ.

Vận dụng: Một số kháng sinh có thể liên kết với ribosome của vi khuẩn theo những cơ chế khác nhau: Streptomycin bám vào tiểu phần nhỏ của ribosome; chloramphenicol liên kết vào tiểu đơn vị lớn và ức chế enzyme peptidyl transferase (xúc tác phản ứng hình thành liên kết peptide); tetracycline cản trở các tRNA^aa  đi vào vị trí A của ribosome; erythromycin liên kết rRNA trong tiểu phần lớn của ribosome và ức chế sự dịch chuyển của ribosome trên mRNA. Dựa vào các thông tin trên, hãy cho biết mỗi kháng sinh này tác động đến giai đoạn nào của quá trình biểu hiện gene và từ đó ức chế sự sinh trưởng của vi khuẩn.

Hướng dẫn chi tiết:

Streptomycin tác động vào bước mở đầu của giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide trong quá trình dịch mã. Chloramphenicol, tetracycline, erythromycin tác động vào bước kéo dài của giai đoạn tổng hợp chuỗi polypeptide trong quá trình dịch mã.