Giải Sinh học 12 Bài 1 (Chân trời sáng tạo): Gene và cơ chế truyền thông tin di truyền

Mở đầu trang 5 Sinh học 12: Kiểu hình của con có nhiều đặc điểm giống kiểu hình của bố và mẹ. Ví dụ: Ở người, con có tóc xoăn, mắt nâu giống bố, có mũi cao, cằm nhọn giống mẹ. Bố, mẹ đã di truyền các đặc điểm đó cho con như thế nào và bằng cơ chế nào?

Lời giải:

Nhờ cơ chế tái bản, thông tin di truyền trên DNA của bố và mẹ được truyền qua thế hệ tế bào và cơ thể của người con. Thông tin di truyền trên gene được biểu hiện thành tính trạng ở con nhờ phiên mã và dịch mã.

Câu hỏi 1 trang 6 Sinh học 12: Quan sát hình 1.1, hãy:

a) Mô tả cấu trúc của nucleotide. Bốn loại nucleotide khác nhau ở thành phần nào?

b) Mô tả liên kết phosphodiester giữa các nucleotide.

c) Cho biết sự kết cặp đặc hiệu giữa các base trên phân tử DNA được thể hiện như thế nào. Phát biểu nguyên tắc bổ sung.

Lời giải:

a) Mỗi nucleotide được cấu tạo từ một trong bốn loại nucleobase chứa nitơ hoặc là cytosine (C, ở Việt Nam còn viết là cytosine, viết tắt C), guanine (G), adenine (A), hay thymine (T) liên kết với đường deoxyribose và một nhóm phosphat. Bốn nucleotide khác nhau ở nucleobase.

b) Liên kết phosphodiester là liên kết giữa đường của nucleotide này với axit photphoric của nucleotide kế tiếp trên mạch đơn của phân tử ADN. Đây là liên kết bền vững.

c)

- Sự kết cặp đặc hiệu: A chỉ liên kết với T và ngược lại, G chỉ liên kết với C và ngược lại.

- Nguyên tắc bổ sung: Nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc mà bazơ có kích thước lớn liên kết với một base có kích thước bé, cụ thể A liên kết với T và G liên kết với C.

Câu hỏi 2 trang 6 Sinh học 12: Những đặc điểm cấu trúc nào của DNA đảm bảo cho nó thực hiện được các chức năng?

Lời giải::

Chức năng của ADN là mang thông tin di truyền, bảo quản, bảo tồn thông tin di truyền và biến đổi tạo nền tảng cho sự tiến hóa.

Câu hỏi 3 trang 7 Sinh học 12: Hãy giải thích tại sao quá trình tái bản DNA là sự sao chép thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể?

Lời giải:

Kết quả của quá trình nhân đôi DNA là từ một phân tử DNA mẹ tạo thành hai phân tử DNA con có cấu trúc giống nhau và giống DNA mẹ. Sau quá trình tái bản, nhờ sự phân bào, mỗi phân tử DNA đi về một tế bào con.

→ Tái bản DNA là một quá trình tự sao thông tin di truyền từ tế bào mẹ sang tế bào con hay từ thế hệ này sang thế hệ sau.

Câu hỏi 4 trang 8 Sinh học 12: Căn cứ vào mạch khuôn, xác định vị trí các vùng cấu trúc trên gene trong hình 1.4

Lời giải:

Các vùng cấu trúc:

- Vùng điều hòa

- Vùng mã hóa

- Vùng kết thúc

Câu hỏi 5 trang 8 Sinh học 12: Phân biệt gene phân mảnh và gene không phân mảnh, gene cấu trúc với gene điều hòa.

Lời giải:

- Phân biệt gen cấu trúc và gen điều hòa:

+ Gene cấu trúc: gene mã hóa protein có vai trò hình thành cấu trúc hoặc thực hiện một chức năng khác không có chức năng điều hòa.

+ Gene điều hòa: gene mã hóa protein có chức năng điều hòa hoạt động của gene cấu trúc.

- Phân biệt gene phân mảnh và gene không phân mảnh:

+ Gene phân mảnh: gene có trình tự mã hóa gồm exon và intron.

+ Gene không phân mảnh: gene có vùng mã hóa chỉ có trình tự được dịch mã.

Câu hỏi 6 trang 8 Sinh học 12: Quan sát hình 1.5, 1.6 và 1.7, đọc đoạn thông tin, lập bằng phân biệt ba loại RNA theo hai tiêu chí: cấu trúc và chức năng

Lời giải:

Câu hỏi 7 trang 9 Sinh học 12: Quan sát hình 1.8, hãy:

a) Mô tả quá trình phiên mã

b) Giải thích tại sao “phiên mã thông tin di truyền là cơ chế tổng hợp RNA dựa trên DNA”.

Lời giải:

a) Quá trình phiên mã:

Bước 1. Khởi đầu:

Enzyme RNA polymerase bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3’→ 5’ và bắt đầu tổng hợp mRNA tại vị trí đặc hiệu.

Bước 2. Kéo dài chuỗi RNA:

Enzyme RNA polymerase trượt dọc theo mạch gốc trên gen có chiều 3’ → 5’ và gắn các nucleotide trong môi trường nội bào liên kết với các nuclêôtit trên mạch gốc theo nguyên tắc bổ sung: A gốc - U môi trường, T gốc - A môi trường, G gốc – C môi trường, C gốc – G môi trường, để tổng hợp nên mRNA theo chiều 5’ → 3’. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gen đóng xoắn ngay lại.

Bước 3. Kết thúc:

Khi enzym di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại, phân tử RNA được giải phóng.

b) Kết thúc phiên mã tạo ra phân tử RNA mang thông tin di truyền của DNA ban đầu → do đó, bản chất của quá trình phiên mã là truyền thông tin di truyền từ DNA sang mRNA.

Câu hỏi 8 trang 10 Sinh học 12: Quan sát hình 1.9, hãy mô tả quá trình phiên mã ngược.

Lời giải:

Sao mã ngược là hiện tượng ARN tổng hợp ra ADN, ví dụ ở virut HIV.

Trên mỗi sợi ARN lõi của các virus này có mang một enzyme sao mã ngược (reverse transcriptase). Khi xâm nhập vào tế bào chủ, enzyme này sử dụng ARN của virus làm khuôn để tổng hợp sợi ADN bổ sung (cADN - complementary ADN). Sau đó, sợi cADN này có thể làm khuôn để tổng hợp trở lại bộ gene của virus (cADN→ARN), hoặc tổng hợp ra sợi ADN thứ hai bổ sung với nó (cADN→ADN) như trong trường hợp virus gây khối u mà kết quả là tạo ra một cADN sợi kép. Phân tử ADN sợi kép được tổng hợp trước tiên trong quá trình lây nhiễm có thể xen vào ADN của vật chủ và ở trạng thái tiền virus (provirus). Vì vậy, provirus được truyền lại cho các tế bào con thông qua sự tái bản của ADN vật chủ, nghĩa là các tế bào con cháu của vật chủ cũng bị chuyển sang tình trạng có mầm bệnh.

Câu hỏi 9 trang 10 Sinh học 12: Phân tử mRNA được phiên mã từ mạch khuôn 3’ → 5’ của gene. Xác định chiều đọc của codon và anticodon.

Lời giải:

Chiều bộ ba sao mã (codon) trên mARN là 5’-3’ và bộ ba đối mã ( anticođon) của tARN là 3’-5’

Câu hỏi 10 trang 12 Sinh học 12: Quan sát hình 1.10 và cho biết:

a) Quá trình dịch mã có sự tham gia của những thành phần nào? Nêu vai trò của những thành phần đó.

b) Chiều dịch chuyển của ribosome trên mRNA.

c) Nguyên tắc bổ sung được thể hiện trong quá trình dịch mã như thế nào?

Lời giải:

a) Trong quá trình dịch mã, thành phần tham gia trực tiếp vào quá trình dịch mã tổng hợp prôtêin là mARN, tARN và rARN, trong đó:

- mRNA: mang bộ ba mã hóa

- tRNA: mang bộ ba đối mã

- rRNA: tổng hợp ribosome

b) Ribosome dịch chuyển trên mARN theo chiều 3'→ 5'.

c) Nguyên tắc bổ sung trong quá trình dịch mã thể hiện ở việc bộ ba đối mã (anticodon) của tARN liên kết với bộ ba mã sao (codon) trên mARN.

Luyện tập trang 13 Sinh học 12: Hãy vẽ sơ đồ tóm tắt:

* Quá trình hoạt hóa amino acid.

* Các bước của giai đoạn dịch mã tổng hợp chuỗi polypeptide.

Lời giải:

* Quá trình hoạt hóa amino acid:

a.a + ATP → a.a hoạt hóa → phức hợp a.a – tARN: a.a hoạt hóa + tARN → Phức hợp a.a - tARN

* Các bước của giai đoạn dịch mã tổng hợp chuỗi polypeptide.

Khởi đầu tổng hợp chuỗi polypeptide → Kéo dài chuỗi polypeptide → Kết thúc.

Câu hỏi 11 trang 13 Sinh học 12: Quan sát hình 1.13, hãy:

a) Nêu nhận xét về cấu trúc của các chuỗi polypeptide được dịch mã nhờ polyribosome. Giải thích tại sao.

b) Nêu vai trò của polyribosome trong việc tổng hợp protein.

Lời giải:

a) Cấu trúc của các chuỗi polypeptide được dịch mã nhờ polyribosome giống nhau vì được dịch từ cùng 1 mRNA ban đầu

b) Vai trò của polyribosome: tăng hiệu suất dịch mã.

Câu hỏi 12 trang 14 Sinh học 12: Ở cấp độ phân tử, thông tin di truyền được truyền đạt theo những hướng nào? Hướng nào đảm bảo cho đặc tính di truyền được duy trì ổn định?

Lời giải:

Cơ chế truyền đạt thông tin di truyền ở cấp độ phân tử gồm có quá trình tái bản của ADN và quá trình phiên mã, dịch mã. Quá trình tái bản (nhân đôi) của ADN sẽ truyền đạt thông tin di truyền từ nhân của tế bào mẹ sang nhân của tế bào con đảm bảo cho đặc tính di truyền được duy trì ổn định.

Xem thêm các bài giải SGK Sinh học 12 Chân trời sáng tạo hay, chi tiết khác:

Bài 2: Thực hành: Tách chiết DNA

Bài 3: Điều hòa biểu hiện của gene

Bài 4: Hệ gene, đột biến gene và công nghệ gene

Bài 5: Nhiễm sắc thể và đột biến nhiễm sắc thể

Bài 6: Thực hành: Quan sát đột biến NST; Tìm hiểu tác hại gây đột biến của một số chất độc