BÀI 7. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA NHIỄM SẮC THỂ

Mở đầu: 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?

Đáp án chuẩn:

- Cấu trúc DNA kết hợp với protein histone tạo thành NST (Nucleosome), có dạng cuộn xoắn. NST này giúp rút ngắn chiều dài của DNA khoảng 15000 - 20000 lần so với cấu trúc gốc của DNA. Khi cần phiên mã gene, NST sẽ dãn ra để gene có thể được phiên mã, trong khi vẫn giữ cho NST nằm gọn trong nhân tế bào.

I. CẤU TRÚC SIÊU HIỂN VI CỦA NHIỄM SẮC THỂ

Câu 1: Dựa vào Hình 7.1, hãy mô tả cấu trúc siêu hiển vi của NST qua các kì trung gian, kì dầu và kì giữa.

Đáp án chuẩn:

- Kì trung gian: NST hình cầu được tạo bởi DNA quấn quanh protein histone, gọi là nucleosome. Mỗi nucleosome gồm lõi protein histone, bên ngoài là DNA 146 cặp nucleotide. Chuỗi nucleosome có đường kính 10 nm, trong đó dị nhiễm sắc (nucleosome gần nhau) và nguyên nhiễm sắc (nucleosome cách xa nhau).

- Kì đầu: Sợi nhiễm sắc đường kính 10 nm co lại và luồn vào vòng protein tạo ra các vòng nhô ra ngoài khung NST. Sợi nhiễm sắc tiếp tục co xoắn và nén lại khiến NST ngắn lại và tăng chiều rộng, tạo nên mỗi chromatid có đường kính khoảng 700 nm.

- Kì giữa: NST ở kì giữa là cấu trúc kép gồm 2 chromatid, nên chiều ngang của NST có thể lên tới 1400 nm.

II. CHỨC NĂNG CỦA NHIỄM SẮC THỂ

Câu 1: Mô tả cách sắp xếp gene trên NST. 

Đáp án chuẩn:

Gene nằm xen kẽ trên NST, mỗi vị trí gene được gọi là locus. Tại cùng một locus trên cặp NST tương đồng, có thể chứa các allele khác nhau của một gene. Số lượng và sự phân bố của gene trên NST thường khác nhau; có NST chứa nhiều gene với mật độ cao, trong khi NST khác lại chứa ít gene và các gene nằm xa nhau. 

Câu 2: 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.

Đáp án chuẩn:

- Trong nguyên phân, NST được nhân đôi và phân chia đều cho hai tế bào con, giữ cho thông tin di truyền nguyên vẹn qua các thế hệ.

- Đối với sinh vật sinh sản vô tính, quá trình này giữ cho cấu trúc NST và gene không thay đổi qua thời gian.

- Trong sinh vật đa bào có sinh sản hữu tính, nguyên phân đảm bảo mỗi gene có hai bản sao, giúp giảm thiểu tác động của đột biến đối với cơ thể.

- Sự di chuyển của NST trong quá trình nguyên phân và giảm phân tạo ra các tổ hợp gene mới, giúp sinh vật thích nghi với môi trường thay đổi ở các thế hệ sau.

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: 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?

Đáp án chuẩn:

Khi ở kì trung gian, NST cần được dãn xoắn tối đa để các mạch ADN có thể tách nhau ra và tự nhân đôi thành 2 phân tử ADN mới, làm cơ sở cho sự nhân đôi của NST.

Câu 2: Tại sao NST cần được co xoắn tối đa ở kì giữa của nguyên phân và giảm phân?

Đáp án chuẩn:

Ở kì giữa nguyên phân và giảm phân, NST co xoắn tối đa để thu gọn chiều dài, giúp quá trình phân li tế bào diễn ra thuận lợi. Nếu NST không co xoắn và ở dạng sợi mảnh, có thể gây trục trặc cho quá trình phân li và dễ gây đứt gãy.