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?

Giải nhanh:

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.

Giải nhanh:

- 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. 

Giải nhanh:

Gene nằm xen kẽ dọc theo NST, và vị trí của gene trên NST được gọi là locus. Tại 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.

Giải nhanh:

Trong nguyên phân, NST được nhân đôi và phân chia đồng đều về hai tế bào con nên thông tin di truyền được truyền đạt nguyên vẹn qua các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể (loài sinh sản vô tính). Ở các sinh vật đa bào có hình thức sinh sản hữu tính, nguyên phân đảm bảo các tế bào cơ thể có bộ NST lưỡng bội như nhau, mỗi gene có hai bản sao nên một bản có bị đột biến cũng ít gây hại cho cơ thể. Nhờ sự vận động của NST trong nguyên phân và giảm phân nên các gene được truyền nguyên vẹn nhưng dưới dạng các tổ hợp gene khác từ thế hệ này sang thế hệ khác. Do vậy, sinh vật ở các thế hệ sau có thể thích nghi với các điều kiện môi trường khác nhau.

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?

Giải nhanh:

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?

Giải nhanh:

Ở kì giữa nguyên phân và giảm phân, các NST co xoắn tối đa giúp chúng thu gọn chiều dài thuận tiên cho phân li về hai cực của tế bào. Nếu các NST không co xoăn mà vẫn ở dạng sợi mảnh thì sẽ gây bất tiện cho quá trình phân li về hai cực và dễ bị đứt gãy.