Bài 1: GEN - MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN
1) Gen là gì? Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa một chuỗi pôlipeptit hay một phân tử ARN.
2) Mã di truyền là gì? Nêu các đặc điểm của mã di truyền?
2.1) Mã di truyền:
- Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong gen (ADN), qui định trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử prôtêin.
-Mã di truyền là mã bộ ba, nghĩa là cứ 3 nuclêôtit kế tiếp trong mạch khuôn (mạch mã gốc) của gen mã hóa cho 1 axit amin.
- Có tất cả 43 = 64 bộ ba (được gọi là các côđon) mã hóa cho các axit amin.
- Trong 64 bộ ba, có 3 bộ ba không mã hóa cho axit amin nào, đó là: UAA, UAG, UGA, chúng được gọi là các mã kết thúc.
- Bộ ba AUG: là mã mở đầu, qui định khởi đầu dịch mã và quy định axit amin Metiônin ở sinh vật nhân thực (ở sinh vật nhân sơ là Foocmin mêtiônin).
2.2) Đặc điểm của mã di truyền:
- Mã di truyền có tính liên tục, nghĩa là không gối lên nhau. Cứ 3 nu kế tiếp nhau qui định
1axit amin.
- Mã di truyền có tính phổ biến: Tất cả các loài đều dùng chung một bộ mã di truyền, trừ 1 vài ngoại lệ.
- Mã di truyền có tính đặc hiệu: Một bộ ba nhất định mã hóa cho 1 axit amin xác định.
- Mã di truyền có tính thoái hóa (tính dư thừa): Nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hóa cho 1 loại
axit amin, ngoại trừ AUG, UGG.
2.3) Bộ ba trên mạch gốc của ADN và bộ ba trên mARN được gọi là gì?
- Bộ ba trên ADN gọi là: Triplet
- Bộ ba trên mARN gọi là: Cođon
3) Trình bày quá trình nhân đôi ADN (tái bản ADN, sao chép ADN)? Nêu ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN?
3.1) Quá trình nhân đôi ADN = quá trình tái bản ADN = quá trình sao chép ADN:
- ADN có khả năng nhân đôi tạo thành 2 phân tử ADN con giống nhau và giống phân tử ADN mẹ.
3.2) Thời điểm, vị trí diễn ra: Quá trình nhân đôi ADN xảy ra ở pha S của kì trung gian,
tại NST trong nhân tế bào.
3.3) Nguyên tắc nhân đôi:
* Nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T, G liên kết với X
* Nguyên tắc bán bảo toàn (bán bảo tồn): Phân tử ADN con được tạo ra có một mạch của ADN (mẹ) ban đầu, một mạch vừa được tổng hợp từ môi trường.
* Nguyên tắc khuôn mẫu: Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ.
* Nguyên tắc nữa gián đoạn: ADN-pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’→3’ nên trên mạch khuôn 5’→3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng (gián đoạn) tạo nên những đoạn Okazaki
3.4) Các ENZIM tham gia vào quá trình nhân đôi:
- Enzim tháo xoắn: Làm duỗi và tách 2 mạch ở chuỗi xoắn kép ADN.
- Enzim ADN polimeraza: lắp ráp các nu tự do với nu mạch khuôn của ADN theo NTBS.
- Enzim Ligaza: Nối các đoạn Okazaki lại với nhau.
3.5) Các bước chính trong quá trình nhân đôi ADN: (Đọc thêm trang 9 SGK)
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: Enzim tháo xoắn làm duỗi và tách dần 2 mạch đơn ADN tạo chạc hình chữ Y.
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới:
- Enzim ADN-pôlimeraza sử dụng mạch khuôn 3’→5’ tổng hợp mạch mới liên tục theo NTBS.
- Trên mạch khuôn 5’→3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng tạo nên những đoạn Okazaki, sau đó các đoạn Okazaki nối với nhau nhờ enzim nối ligaza.
*Lưu ý: ADN tổng hợp đến đâu thì 2 mạch của ADN mới xoắn lại đến đó.
Bước 3: Hai phân tử ADN con được tạo thành.
3.6) Quá trình tổng hợp 2 mạch mới có gì khác nhau?
- Mạch khuôn có chiều từ 3’→5’: thì mạch mới được tổng hợp liên tục
- Mạch khuôn có chiều từ 5’→ 3’: thì mạch mới tổng hợp ngắt quãng tạo nên những đoạn Okazaki, sau đó các đoạn Okazaki nối với nhau nhờ enzim nối ligaza.
3.7) Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN:
Đảm bảo tính ổn định về vật liệu di truyền giữa các thế hệ tế bào.
4) Kết quả của quá trình tự nhân đôi ADN:
- Từ 1 phân tử ADN qua 1 lần tự nhân đôi → 2 ADN con giống nhau và giống với ADN mẹ ban đầu
- Từ 1 phân tử ADN qua n lần tự nhân đôi liên tiếp → 2n ADN con giống nhau và giống với ADN mẹ ban đầu.
Bài 2: PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ
1) Phiên mã (sao mã):
- Xảy ra trong nhân tế bào
- Là quá trình tổng hợp ARN dựa trên mạch mã gốc 3’→ 5’ (mạch khuôn của ADN) theo
NTBS (chỉ có 1 mạch làm khuôn).
2) Cấu trúc và chức năng của các loại ARN: Có 3 loại ARN
2.1) ARN thông tin (mARN): Là mạch đơn thẳng, cấu tạo từ 4 loại ribônuclêôtit: A, U, G, X. Có chiều 5’→ 3’. Ở đầu 5’ có trình tự nu đặc hiệu để ribôxôm nhận biết và gắn vào thực hiện quá trình dịch mã. Chứa các bộ ba côđon.
- Chức năng: làm khuôn để tổng hợp prôtêin tại ribôxôm.
2.2) ARN vận chuyển (tARN): Là mạch đơn tự xoắn, một đầu mang bộ ba đối mã
(anticôđon), đầu kia có vị trí gắn axit amin (aa) tương ứng.
Chức năng: mang axit amin tới ribôxôm. (“người phiên dịch”, dịch mã trên mARN thành trình tự các axit amin trên chuỗi polipeptit)
2.3) ARN ribôxôm (rARN): Là mạch đơn xoắn. Gồm 2 tiểu đơn vị lớn và bé Chức năng: Kết hợp với prôtêin tạo nên ribôxôm.
3) Nêu cơ chế và kết quả của quá trình phiên mã (quá trình sao mã)?
3.1) Cơ chế phiên mã:
- Giai đoạn mở đầu: Enzim ARN polimeraza bám vào vùng điều hòa → gen tháo xoắn để lộ mạch gốc có chiều 3’→5’ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu.
- Giai đoạn tổng hợp chuỗi polyribônuclêôtit: Enzim ARN – polimeraza trượt trên mạch gốc theo chiều 3’→5’để tổng hợp mARN có chiều 5’→3’theo nguyên tắc bổ sung ( Agốc liên kết với Umt; Tgốc liên kết với Amt; Ggốc liên kết với Xmt; Xgốc liên kết với Gmt )
- Giai đoạn kết thúc: Khi enzim ARN polimeraza di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì dừng quá trình phiên mã
+ mARN được giải phóng
+ Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn ngay lại.
+ Ở tế bào nhân sơ mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn tổng hợp prôtêin.
3.2) Kết quả, của quá trình phiên mã:
* Kết quả: - Từ 1 gen qua 1 lần phiên mã →1 phân tử ARN
- Từ 1 gen qua n lần phiên mã → n phân tử ARN
4) Dịch mã là gì? Quá trình dịch mã tại ribôxôm diễn ra như thế nào?
4.1) Dịch mã (giải mã): Là quá trình tổng hợp prôtêin diễn ra tại ribôxôm ở tế bào chất.
4.2) Quá trình dịch mã: gồm 2 giai đoạn: Hoạt hóa axit amin và tổng hợp chuỗi pôlipeptit. a/ Hoạt hóa axit amin:
Axit amin + ATP + tARN Enzim aa – tARN
b/ Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: Gồm 3 giai đoạn: Giai đoạn mở đầu; Giai đoạn kéo dài chuỗi pôlipeptit; Giai đoạn kết thúc.
* Kết quả: 1 ribôxôm trượt trên 1 mARN tạo 1 phân tử prôtêin. n ribôxôm trượt trên k mARN tạo (nk) phân tử prôtêin.
* Kết luận: Quá trình dịch mã ( Quá trình tổng hợp prôtêin) thực chất là quá trình truyền đạt thông tin di truyền.
Cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền được thể hiện theo sơ đồ:
ADN Nhân đôi ADN Phiên mã mARN Dịch mã Prôtêin Biểu hiện Tính trạng cơ thể.
Tác giả: Phạm Công Thường