Bài 1: Gen, Mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

2.1.1. Khái niệm gen

• Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin và mã hoá cho một chuỗi polipeptid hay một phân tử ARN.
• Có hai loại gen: gen điều hoà (hình thành nên Pr) và gen cấu trúc (hình thành thông tin).

2.1.2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc

3'(mạch mã gốc)

5'(mạch bổ sung)

Lưu ý:

Tất cả các gen giống nhau ở vùng điều hoà và vùng kết thúc, khác nhau ở vùng mã hoá

• Ở sinh vật nhân sơ: tất cả các Nu đều tham gia mã hoá aa gọi là gen không phân mảnh.
• Ở sinh vật nhân thực: gen phân mảnh nằm xen kẻ giữa các đoạn mã hoá (Exon) với các đoạn không mã hoá (Intron).

2.2.1. Khái niệm mã di truyền

Mã di truyền là trình tự các nucleotit trong gen quy định trình tự các axit amin trong phân tử Pr.

• Mã di truyền là mã bộ ba.
• Trong 64 bộ ba thig có 3 bộ ba không mã hoá aa.
• 3 bộ ba kết thúc: UAA, UAG, UGA.
• 1 bộ ba mở đầu: AUG.

2.2.2. Đặc điểm của mã di truyền

• Mã di truyền được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba, không gối lên nhau.
• Mã di truyền có tính phổ biến.
• Mã di truyền có tính đặc hiệu.
• Mã di truyền có tính thoái hoá.

2.3.1. Nơi diễn ra quá trình nhân đôi ADN

• Ở tế bào nhân sơ: xảy ra ở tế bào chất.
• Ở tế bào nhân thực: xảy ra tại nhân tế bào, ti thể và lục lạp.
• Thời điểm: Tại pha S (Kì trung gian giữa 2 lần phân bào) của chu kì tế bào.

2.3.2. Diễn biến quá trình nhân đôi ADN

• Bước 1: Tháo xoắn ADN
  • Nhờ enzim Heliaza tháo xoắn, hai mạch đơn của phân tử ADN tách nhau ra tạo thành chạc chữ Y để lộ ra hai mạch khuôn.
• Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
  • ​Thực hiện theo nguyên tắc bổ sung: A-T, G-X
    • Trên mạch mã gốc (3'-5') tổng hợp ADN mới liên tục.
    • Trên mạch bổ sung (5'-3') tổng hợp ngắt quảng tạo thành các đoạn Okazaki, sau đó nhờ enzim nối Ligaza nối các đoạn Okazaki lại với nhau.
• Bước 3: Hai phân tử ADN mới được tạo thành
  • Trong mỗi phân tử ADN tạo thành thì một mạch là mới được tổng hợp, mạch kia là của ADN ban đầu (nguyên tắc bán bảo tồn).

2.3.3. Ý nghĩa quá trình nhân đôi ADN

Truyền đạt thông tin di truyền trong hệ gen từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác, đảm bảo cho sự sống được duy trì liên tục, mỗi loài có một bộ gen đặc trưng và tương đối ổn định.

Ví dụ 1:

Tại sao nói mã di truyền là mã bộ ba?

Gợi ý trả lời:

Trong ADN chỉ có 4 loại Nu nhưng trong Pr lại có khoảng 20 loại aa

• Trường hợp 1: Nếu 1 nu mã hoá 1 aa thì có 4 tổ hợp ⇒ chưa đủ để mã hoá cho 20 aa
• Trường hợp 2: Nếu 2 nu mã hoá 1 aa thì có 16 tổ hợp ⇒ chưa đủ để mã hoá cho 20 aa
• Trường hợp 3: Nếu 3 nu mã hoá 1 aa thì có 64 tổ hợp ⇒ đủ để mã hoá cho 20 aa
• Trường hợp 4: Nếu 4 nu mã hoá 1 aa thì có 256 tổ hợp ⇒ quá thừa để mã hoá 20 aa

⇒ Như vậy 3 nu mã hoá 1 aa là đủ mã hóa 20 aa.

Ví dụ 2:

Vì sao trong quá trình tái bản ADN, một mạch tổng hợp gián đoạn, một mạch tổng hợp liên tục?

Gợi ý trả lời:

• Phân tử ADN được cấu tạo 2 mạch theo kiểu đối song song. (Ngược chiều nhau, một mạch chiều 5’- 3’; một mạch chiều 3’- 5’).
• Enzim ADNpolimeraza sử dụng các nu tự do trong môi trường nội bào để tổng hợp các mạch bổ sung theo 2 mạch khuôn. Mà Enzim ADNpolimeraza chỉ gắn được nu vào nhóm 3'OH trên mạch khuôn.

⇒ Do  vậy:

• Một mạch được tổng hợp liên tục (Mạch con 5’- 3’ tổng hợp từ mạch gốc 3’- 5’).
• Một mạch được tổng hợp gián đoạn tạo các đoạn okazaki (Mạch con 3’- 5’ tổng hợp từ mạch gốc 5’- 3’) sau đó các đoạn okazaki nối lại với nhau nhờ enzim nối ligaza.

Ví dụ 3:

Có 8 phân tử ADN tự nhân đôi một số lần bằng nhau đã tổng hợp được 112 mạch pôlinuclêôtit mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào. Số lần tự nhân đôi của mỗi phân tử ADN trên là bao nhiêu?

Gợi ý trả lời:

Số mạch đơn mới được tổng hợp từ một phân tử ADN là: 112 : 8 = 14 mạch

Số phân tử ADN mới được tổng hợp là: 14 : 2 = 7

Ta có 7 + 1 = 8 = 2³

⇒ Mỗi phân tử ADN nhân đôi 3 lần.

Sau khi học xong bài này các em cần:

• Nêu được khái niệm gen, cấu trúc của một gen cấu trúc.
• Hiểu được các đặc trưng cơ bản của mã di truyền để giải thích sự đa dạnh của sinh giới.
• Mô tả được các bước của quá trình tự nhân đôi của ADN làm cơ sở cho sự nhân đôi nhiễm sắc thể.

Các em có thể hệ thống lại nội dung kiến thức đã học được thông qua bài kiểm tra Trắc nghiệm Sinh học 12 Bài 1 cực hay có đáp án và lời giải chi tiết. 

• Câu 1:

  Gen là gì?

  • A. 1 đoạn phân tử ADN mã hoá cho 1 phân tử ARN và một chuỗi polipeptit
  • B. 1 đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho 1 phân tử ARN hay 1 chuỗi polipeptit
  • C. 1 đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho 1 phân tử ARN và một chuỗi polipeptit
  • D. 1 đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hoá cho một phân tử ARN hay 1 chuỗi polipeptit

• Câu 2:

  Có bao nhiêu bộ ba mã hoá axit amin? 

  • A. 64
  • B. 63
  • C. 61
  • D. 60

• Câu 3:

  Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện theo những nguyên tắc nào?

  • A. Nguyên tắc bổ sung: A-T, G-X
  • B. Nguyên tắc bán bảo toàn
  • C. Nguyên tắc bổ sung A-U, G-X
  • D. Đáp án A và B

• Câu 4:

  Vì sao trên mạch khuôn 5’-3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quảng?

  • A. Vì trên gen có các đoạn Okazaki
  • B. Vì gen không liên tục có các đoạn Exon và đoạn Intron xen kẽ nhau
  • C. Vì enzim ADN polymeaza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’-3’
  • D. Vì enzim ADN polymeaza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 3’-5’

• Câu 5:

  Một trong những điểm khác nhau trong quá trình nhân đôi ADN giữa tế bào sinh vật nhân sơ và tế bào sinh vật nhân thực là gì?

  • A. Số lượng các đơn vị nhân đôi
  • B. Nguyên tắc nhân đôi
  • C. Nguyên liệu dùng để tổng hợp
  • D. Chiều tổng hợp

Câu 3- Câu 5: Xem thêm phần trắc nghiệm để làm thử Online 

Các em có thể xem thêm phần hướng dẫn Giải bài tập Sinh học 12 Bài 1 để giúp các em nắm vững bài học và các phương pháp giải bài tập.

Bài tập 2 trang 6 SBT Sinh học 12

Bài tập 1 trang 11 SBT Sinh học 12

Bài tập 1 trang 9 SBT Sinh học 12

Bài tập 2 trang 11 SBT Sinh học 12

Bài tập 3 trang 11 SBT Sinh học 12

Bài tập 6 trang 11 SBT Sinh học 12

Bài tập 7 trang 11 SBT Sinh học 12

Bài tập 8 trang 12 SBT Sinh học 12

Bài tập 9 trang 12 SBT Sinh học 12

Bài tập 13 trang 12 SBT Sinh học 12

Bài tập 14 trang 12 SBT Sinh học 12

Bài tập 15 trang 13 SBT Sinh học 12

Trong quá trình học tập nếu có thắc mắc hay cần trợ giúp gì thì các em hãy comment ở mục Hỏi đáp, Cộng đồng Sinh học Chúng tôi sẽ hỗ trợ cho các em một cách nhanh chóng!

Chúc các em học tập tốt và luôn đạt thành tích cao trong học tập!