BÀI 39. QUÁ TRÌNH TÁI BẢN, PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ

Mở đầu: Hình bên là mô hình học thuyết trung tâm được Francis Crick đề xuất đầu tiên vào năm 1957, thể hiện mối quan hệ di truyền giữa DNA, RNA và protein tương ứng với các cơ chế truyền đạt thông tin di truyền ở cấp độ phân tử. Vậy, thông tin di truyền từ DNA sẽ được truyền đạt thông qua những quá trình nào để quy định tính trạng và di truyền cho thế hệ sau?

Giải rút gọn:

Thông tin di truyền từ DNA được truyền đạt thông qua:

- Quá trình tái bản DNA: DNA được sao chép để tạo ra một bản sao chính xác của chúng.

- Sau đó, thông tin từ RNA được tổng hợp từ DNA thông qua quá trình gọi là phiên mã.

- Quá trình dịch mã: RNA được dịch thành các protein. Các protein này cuối cùng sẽ quyết định tính trạng và di truyền cho thế hệ sau thông qua các quá trình sinh sản.

1. QUÁ TRÌNH TÁI BẢN DNA

Câu 1: Quan sát Hình 39.1 và đọc thông tin trong bài, hãy mô tả lại quá trình tái bản của DNA theo các giai đoạn: (1) tách hai mạch đơn; (2) tổng hợp chuỗi DNA mới theo nguyên tắc bổ sung và (3) kết thúc quá trình tái bản

Giải rút gọn:

- Tách hai mạch đơn: quá trình phá vỡ cấu trúc xoắn kép, tách mạch DNA thành hai mạch đơn nhờ enzyme tháo xoắn

- Tổng hợp chuỗi DNA mới theo nguyên tắc bổ sung: Enzyme DNA polymerase thực hiện lắp ghép các nucleotide theo nguyên tắc bổ sung với mạch làm khuôn  để kéo dài chuỗi DNA mới.

- Kết thúc quá trình tái bản: một phân tử DNA ban đầu sẽ tạo ra hai phân tử  DNA mới có cấu tạo giống với DNA mẹ ban đầu

Câu 2: Quan sát Hình 39.2 và đọc thông tin trong bài, hãy:

a) Mô tả kết quả quá trình tái bản

b) Nêu ý nghĩa di truyền của quá trình tái bản

Giải rút gọn:

a) Quá trình tái bản DNA là quá trình tạo ra hai DNA con giống hệt nhau từ một phân tử DNA mẹ ban đầu, có sự tham gia của nhiều enzyme

b) Ý nghĩa: giúp truyền đạt thông tin di truyền cho thế hệ tế bào con một cách chính xác

Luyện tập: Hình bên minh họa kết quả tái bản của một đoạn phân từ DNA. Hãy vẽ hình minh họa kết quả quá trình tái bản thêm một lần nữa của hai đoạn phân tử DNA con vừa mới tạo thành

Giải rút gọn:

2. QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ

Câu 3: Quan sát Hình 39.3 và đọc thông tin trong bài, hãy trả lời các câu hỏi sau:

a) Sản phẩm của quá trình phiên mã là gì?

b) Trình tự sắp xếp các nucleotide của phân tử mRNA giống trình tự sắp xếp của mạch khuôn hay mạch mã?

Giải rút gọn:

a) Sản phẩm là mRNA 

b) Trình tự sắp xếp giống mạch khuôn.

Luyện tập: Một gene có trình tự các nucleotide phần đầu như sau:

5’ – GCTGACCGGAAATTGGC – 3’

3’ – CGTACTGGCCTTTAACCG – 5’

Hãy xác định trình tự nucleotide của phân tử mRNA được sinh ra từ gene trên, biết rằng chiếu phiên mã là chiều từ trái sang phải

Giải rút gọn:

5’ – GCUGACCGGAAAUUGGC – 3’

Hay: 3’ – CGACTGGCCUUAAACCG – 5’

3. MÃ DI TRUYỀN

Câu 4: Quan sát Bảng 39.1 và đọc thông tin trong bài, hãy cho biết:

a) Mã di truyền là gì?

b) Liệt kê các amino acid được mã hóa bởi nhiều hơn một bộ ba

c) Hãy tìm đặc điểm chung của các bộ ba cùng mã hóa cho một loại amino acid

Giải rút gọn:

a) Mã di truyền là một chuỗi các nucleotide trên DNA hoặc RNA mà mã hóa thông tin gen để tạo ra các protein và điều chỉnh các quá trình sinh học khác trong cơ thể.

b) - Leucine: UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG.

- Arginine: CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG.

c) Chúng đều có cùng một loại codon trong bảng mã gene.

Luyện tập: Hãy xác định trình tự các amino acid được mã hóa bởi phân tử mRNA sau đây:

5’ – AUGGGGCGUAAACCCGUCCUGGGAUGA – 3’

Giải rút gọn:

Methionine - Glycine - Arginine - Lysine - Proline - Valine - Leucine - Glycine.

4. QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

Câu 5: Quan sát Hình 39.4 và đọc thông tin trong bài, hãy trả lời các câu hỏi sau:

a) Quá trình dịch mã đóng vai trò gì trong tế bào?

b) Hãy mô tả mối liên hệ giữa mRNA, tRNA và chuỗi polypeptide

Giải rút gọn:

a) Vai trò: chuyển đổi thông tin di truyền từ mRNA thành chuỗi polypeptide.

b) mRNA mang thông điệp di truyền từ nhân đơn vị gene đến ribosome. tRNA chứa anticodon phù hợp với các codon trên mRNA và mang theo axit amin tương ứng để tạo thành chuỗi polypeptide. Ribosome đọc mã trên mRNA và dùng tRNA để gắn các axit amin lại với nhau, tạo thành chuỗi polypeptide.

Luyện tập: Một đoạn phân tử mRNA có trình tự như sau:

5’ – AUGGCUCUCAGGAAAUUU – 3’

Hãy xác định trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide

Giải rút gọn:

Methionine - Alanine - Leucine - Arginine - Lysine - Phenylalanine.

Vận dụng: Một nhà khoa học tổng hợp phân tử mRNA nhân tạo với vùng mã hóa protein chứa 1 500 nucleotide (bao gồm cả mã mở đầu và mã kết thúc). Nhà khoa học thực hiện phản ứng dịch mã phân tử mRNA mới tổng hợp trong tế bào vi khuẩn E.coli. Hãy cho biết:

a) Chuỗi polypeptide được dịch mã có bao nhiêu amino acid?

b) Nếu thực hiện dịch mã trong ống nghiệm, ngoài phân tử mRNA, chúng ta cần bổ sung những thành phần nào vào môi trường để quá trình dịch mã có thể diễn ra thành công?

Giải rút gọn:

a) 3 nucleotide tạo thành một codon, và mỗi codon mã hóa cho một amino acid. Vì vậy, số amino acid sẽ là 1500 : 3 = 500.

b) - Ribosome: cơ quan dịch mã, nơi mRNA sẽ được dịch thành polypeptide.

- Amino acid: Cung cấp nguyên liệu để tạo thành polypeptide 

- ATP, GTP, CTP và UTP: nucleotide được sử dụng tạo ra một chuỗi polypeptide.

- Mg²⁺: kích hoạt enzyme ribosome.

- Hệ thống tRNA: giúp đưa amino acid đúng vào vị trí tương ứng trên polypeptide đang được tổng hợp.