Giáo án điện tử Sinh học 12 chân trời Bài 1: Gene và cơ chế truyền thông tin di truyền (P2)

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

PHẦN BỐN: DI TRUYỀN HỌC

CHƯƠNG I: DI TRUYỀN PHÂN TỬ VÀ DI TRUYỀN NHIỄM SẮC THỂ

BÀI 1: GENE VÀ CƠ CHẾ TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN

NỘI DUNG BÀI HỌC

1

2

Gene

Chức năng của DNA và cơ chế tái bản DNA

3

4

Sơ đồ cơ chế truyền thông tin di truyền ở cấp độ phân tử

RNA và phiên mã

5

Mã di truyền và dịch mã

IV. MÃ DI TRUYỀN VÀ DỊCH MÃ

PHIẾU HỌC TẬP

Câu 1. Đọc hiểu mục III.4a và trả lời các câu hỏi sau:

a) Xác định số lượng bộ ba và số lượng amino acid trong bảng mã.

b) Tìm các amino acid do hai hay nhiều bộ ba mã hóa, các amino acid do một bộ ba mã hóa và các bộ ba không mã hóa amino acid nào?

c) Giải thích các đặc điểm của mã di truyền.

d) Phân tử mRNA được phiên mã từ mạch khuôn 5’ → 3’ của gene. Xác định chiều đọc của codon và anticodon.

PHIẾU HỌC TẬP

a) Có 64 bộ ba và 20 amino acid trong bảng mã.

b) Các amino acid do hai hay nhiều bộ ba cùng mã hóa: Phe, Leu, Ile, Val, Ser, Pro, Thr, Ala, Tyr, His, Gln, Asn, Lys, Asp, Glu, Cys, Trp, Arg, Gly.

• Amino acid do một bộ ba mã hóa: Met.
• Các bộ ba không mã hóa amino acid nào: UAA, UAG, UGA.
• Mã di truyền được đọc liên tục từ một điểm xác định từng bộ ba nucleotide không gối lên nhau. Ví dụ: 5'AUGGUUGCC3' được đọc theo chiều từ 5'→ 3, lần lượt theo từng bộ ba: AUG - GUU - GCC.

• Mã di truyền có tính phổ biến, nghĩa là các loài sinh vật đều sử dụng chung một bộ mã di truyền, trừ một vài ngoại lệ, ví dụ: Ở ti thể của người, UGA không phải bộ ba kết thúc mà mã hóa amino acid tryptophan; AUG và AUA đều mã hóa methionine; AGA, AGG, UAA, UAG là mã kết thúc.
• Mã di truyền có tính đặc hiệu, có nghĩa là mỗi bộ ba chỉ mã hoá cho một amino acid. Ví dụ: UAU chỉ mã hoá cho tyrosine.
• Mã di truyền có tính thoái hoá, nghĩa là nhiều bộ ba có thể quy định một amino acid. Ví dụ: alanine (Ala) và nhiều amino acid khác có tới 4 bộ ba khác nhau quy định.

2. Quan sát Hình 1.10 và cho biết:

a) Quá trình dịch mã có sự tham gia của những thành phần nào? Nêu vai trò của những thành phần đó.

b) Chiều dịch chuyển của ribosome trên mRNA.

c) Nguyên tắc bổ sung được thể hiện trong quá trình dịch mã như thế nào?

Hình 1.10 Mô hình khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide

5’ 3’

A – U, U – A, G – C và C – G.

a) Các thành phần tham gia quá trình dịch mã: mRNA, tRNA, ribosome, các enzyme, ATP và các amino acid.

Bảng 1.4. Vai trò của các thành phần tham gia quá trình dịch mã

PHIẾU HỌC TẬP

3. Quan sát Hình 1.13, hãy:

Hình 1.13 Mô hình dịch mã của polyribosome

a) Nêu nhận xét về cấu trúc của các chuỗi polypeptide được dịch mã nhờ polyribosome. Giải thích tại sao.

b) Nêu vai trò của polyribosome trong việc tổng hợp protein.

a) Các chuỗi polypeptide được dịch mã nhờ polyribosome có cấu trúc giống nhau do nhiều ribosome cùng trượt trên một khuôn mẫu.

b) Polyribosome giúp cho hiệu suất tổng hợp protein cao, nghĩa là trong khoảng thời gian ngắn tổng hợp được nhiều phân tử protein cùng loại, đáp ứng nhu cầu protein của tế bào và cơ thể.

Hình 1.13 Mô hình dịch mã của polyribosome

PHIẾU HỌC TẬP

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

Thông tin di truyền trên mRNA được “ghi mã” dưới dạng trình tự nucleotide, trong khi đó thông tin trong protein được “viết” dưới dạng trình tự các amino acid. Nói cách khác, thông tin ở hai phân tử được viết bằng hai “ngôn ngữ” khác nhau.

• Để dịch thông tin từ ngôn ngữ này sang ngôn ngữ khác cần phải có người phiên dịch. Phân tử đóng vai trò “người phiên dịch” chính là tRNA.
• tRNA có một đầu mang amino acid, một đầu mang bộ ba đối mã để đọc thông tin trên mRNA. Khi bộ ba đối mã khớp với bộ ba mã hóa trên mRNA thì amino acid được lắp vào chuỗi polypeptide.

1. Mã di truyền

• Khái niệm: Mã di truyền là mật mã quy định thông tin về trình tự các amino acid trong chuỗi polypeptide được mã hoá trong mạch khuôn của gene dưới dạng các mã bộ ba.

Mã di truyền ở các sinh vật có chung các đặc điểm sau:

Mã di truyền được đọc liên tục từ một điểm xác định từng bộ ba nucleotide mà không gối lên nhau.

Mã di truyền có tính phổ biến.

Mã di truyền có tính đặc hiệu.

Mã di truyền có tính thoái hóa.

2. Quá trình dịch mã

• Dịch mã – cơ chế tổng hợp chuỗi polypeptide:
• Hoạt hóa amino acid

Amino acid tự do + ATP

Amino acid hoạt hóa + tRNA

Amino acid - tRNA

Enzyme

Đặc hiệu

Enzyme

Đặc hiệu

• Dịch mã tổng hợp chuỗi polypeptide

Giai đoạn khởi đầu

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide

Giai đoạn kết thúc

Giai đoạn khởi đầu

• Tiểu đơn vị nhỏ của ribosome gắn với mRNA tại vị trí nhận biết đặc hiệu (không dịch mã) nằm gần codon mở đầu 5’AUG3’.
• Anticodon 3’UAC5’ của phức hợp amino acid mở đầu-tRNA khớp bổ sung với codon mở đầu trên mRNA.
• Tiểu đơn vị lớn kết hợp với tiểu đơn vị nhỏ → ribosome hoàn chỉnh.

Hình 1.10 Mô hình khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide

• Phức hợp amino acid thứ nhất-tRNA tiến vào ribosome, mang anticodon khớp bổ sung với codon của amino acid thứ nhất.
• Enzyme xúc tác tạo thành liên kết peptide giữa amino acid mở đầu và amino acid thứ nhất.
• Ribosome dịch chuyển một codon theo chiều 5’ → 3’ trên mRNA, tRNA rời khỏi ribosome.
• Amino acid thứ hai-tRNA tiến vào ribosome, mang anticodon khớp bổ sung với amino acid thứ hai, hình thành liên kết peptide với amino acid thứ nhất.

Giai đoạn kéo dài chuỗi polypeptide

→ Ribosome dịch chuyển theo từng codon cho đến cuối phân tử mRNA và chuỗi polypeptide được kéo dài.

Hình 1.11 Mô hình kéo dài chuỗi polypeptide

Giai đoạn kết thúc

• Quá trình dịch mã dừng lại.
• Ribosome tách khỏi mRNA và chuỗi polypeptide được giải phóng.
• Nhờ enzyme đặc hiệu, amino acid mở đầu được cắt khỏi chuỗi polypeptide → tiếp tục hình thành cấu trúc bậc cao hơn, trở thành protein có hoạt tính sinh học.

Khi ribosome tiếp xúc với bộ ba kết thúc trên mRNA:

Hình 1.12 Mô hình kết thúc dịch mã

Hãy rút ra kết luận về Mã di truyền và quá trình dịch mã.

Mã di truyền là mật mã quy định thông tin về trình tự các amino acid trong chuỗi polypeptide được mã hoá trong mạch khuôn của gene dưới dạng các mã bộ ba. Mã di truyền có tính đặc hiệu, tính thoái hoá và tính phổ biến.

Dịch mã là quá trình các tRNA mang các amino acid tương ứng khớp bổ sung anticodon với codon trên mRNA trong ribosome để tổng hợp chuỗi polypeptide. Polyribosome bao gồm nhiều ribosome cùng hoạt động trên phân tử mRNA giúp tăng hiệu suất dịch mã.

V. SƠ ĐỒ CƠ CHẾ TRUYỀN THÔNG TIN DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ

--------------- Còn tiếp ---------------