BÀI 1. DNA VÀ CƠ CHẾ TÁI BẢN DNA

Mở đầu: Một phân tử hữu cơ cần phải có các đặc điểm cấu trúc như thế nào để có thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền?

Giải nhanh:

• Cấu trúc theo nguyên tắc đa phân.

• Có cấu trúc bền vững.

• Có khả năng lưu giữ và truyền đạt thông tin di truyền.

I. CHỨC NĂNG CỦA DNA

Câu 1: Nêu các đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của DNA?

Giải nhanh:

• DNA được cấu trúc theo nguyên tắc da phân, gồm 4 loại đơn phân là các nucleotide A, T, G và C. Các đơn phân này dùng như các “chữ cái” có thể “ghi mã" đủ mọi thông tin di truyền về cấu trúc và chức năng của tế bào.

• DNA được cấu trúc kiểu chuỗi xoắn kép nên có cấu trúc bền vững, đảm bảo thông tin di truyền được bảo quản ít bị hư hỏng.

• Các nucleotide có khả năng liên kết theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) nên thông tin trong DNA có thể được truyền đạt sang mRNA qua quá trình phiên mã và từ mRNA được dịch mã thành các phân tử protein.

• Sự kết hợp đặc hiệu A –T và G - C trong quá trình tái bản DNA đảm bảo cho thông tin di truyền trong DNA được truyền đạt gần như nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

Câu 2: Tại sao protein tạo nên các tính trạng của sinh vật nhưng không thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền?

Giải nhanh:

- Mặc dù protein có chứa thông tin về gene, nhưng chúng không có khả năng tái bản như DNA hay RNA trong quá trình phân bào, và không thể trực tiếp tham gia vào quá trình di truyền gen từ thế hệ này sang thế hệ khác.

II. TÁI BẢN DNA

Câu 1: Nêu ý nghĩa của kết cặp đặc hiệu A – T và G - C phù hợp với chức năng của DNA. 

Giải nhanh:

- Quá trình kết cặp này diễn ra theo NTBS đảm bảo rằng mỗi mạch DNA mới có cấu trúc giống hệt với DNA mẹ. Điều này giúp DNA có khả năng tái bản chính xác, nhờ vậy thông tin di truyền được truyền đạt gần như nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

Câu 2: Trình bày quá trình tái bản DNA thể hiện sự sao chép thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

Giải nhanh:

• Tháo xoắn phân tử DNA: Nhờ các enzyme tháo xoắn, hai mạch đơn của phân tử DNA tách nhau dần tạo nên chạc hình chữ Y và để lộ ra hai mạch khuôn.

• Tổng hợp các mạch DNA mới: Enzyme DNA polymerase sử dụng một mạch làm khuôn tổng hợp nên mạch mới, trong đó A luôn liên kết với T và G luôn liên kết với C (theo nguyên tắc bổ sung).

• Hai phân tử DNA được tạo thành: Trong mỗi phân tử DNA được tạo thành thì một mạch là mới được tổng hợp, còn mạch kia là của DNA ban đầu (nguyên tắc bán bảo tồn).

LUYỆN TẬP VÀ VẬN DỤNG

Câu 1: Tỉ lệ các cặp G – C và T – A trong phân tử DNA có ảnh hưởng đến độ bền vững của phân tử DNA không? Giải thích.

Giải nhanh:

- Có ảnh hưởng. Vì: Theo nguyên tắc bổ sung, A liên kết với T bằng 2 liên kết hydro, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydro. Vậy phân tử DNA nào có tỉ lệ cặp G - C lớn hơn sẽ có nhiều liên kết hydro hơn, nhờ vậy mà phân tử DNA đó bền vững hơn.

Câu 2: Kẻ và hoàn thành bảng tóm tắt quá trình tái bản DNA vào vở theo mẫu sau:

Giải nhanh:

Câu 3: Nhiều enzyme và protein tham gia vào bộ máy tái bản DNA ở vi khuẩn khác biệt với các enzyme và protein cùng loại ở tế bào người. Dựa vào thông tin trên, hãy đề xuất hướng sản xuất thuốc trị bệnh nhiễm khuẩn ở người, giảm thiểu tối đa tác dụng không mong muốn của thuốc kháng sinh.

Giải nhanh:

* Phát triển các loại thuốc chống vi khuẩn được thiết kế đặc biệt để tương tác với enzyme và protein của vi khuẩn mà không gây ảnh hưởng đáng kể đến enzyme và protein của tế bào người:

• Thuốc ức chế đặc hiệu với enzyme của vi khuẩn.

• Thuốc ức chế đặc hiệu với protein của vi khuẩn.

• Kết hợp liệu pháp: Kết hợp nhiều phương pháp khác nhau như sử dụng thuốc đặc hiệu chống vi khuẩn cùng với thuốc kháng sinh truyền thống nhằm tăng cường hiệu quả và giảm khả năng kháng thuốc của vi khuẩn.

• Nghiên cứu và phát triển các loại thuốc kết hợp: Phát triển các loại thuốc kết hợp có khả năng tương tác với nhiều mục tiêu khác nhau trong vi khuẩn, từ việc ức chế quá trình tái bản DNA đến tác động vào cơ chế kháng thuốc của chúng.

Việc phát triển thuốc cần được tiến hành cẩn thận để đảm bảo rằng chúng không mang lại tác động xấu hoặc nguy hại đến cơ thể con người và môi trường. Cần có các thử nghiệm lâm sàng và nghiên cứu chi tiết để đánh giá hiệu quả và an toàn của các loại thuốc này trước khi sử dụng rộng rãi trong điều trị bệnh nhiễm khuẩn ở người.