Lý thuyết KHTN 9 Bài 33 (Cánh diều): Gene là trung tâm của di truyền học

Lý thuyết KHTN 9 Bài 33: Gene là trung tâm của di truyền học

I. DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ

1. Khái niệm di truyền và biến dị

- Di truyền là quá trình truyền đặc điểm của sinh vật qua các thế hệ. Ví dụ: Bố mẹ cao sinh ra con cao; mèo bố mẹ có lông đen sinh ra mèo con lông đen; cây bố mẹ đều hoa đỏ, các cây con có hoa đỏ;…

- Biến dị là hiện tượng cá thể được sinh ra trong cùng một thế hệ có những đặc điểm khác nhau và khác với các cá thể ở thế hệ trước. Ví dụ: Bố mẹ đều có nhóm máu A sinh ra con có nhóm máu O; ruồi bố mẹ có thân xám, cánh dài sinh ra ruồi con có thân đen, cánh cụt; cây bố mẹ cao sinh ra cây con thấp;…

- Di truyền và biến dị là hai đặc tính cơ bản của sự sống diễn ra song song và gắn liền với quá trình sinh sản.

2. Di truyền học

- Di truyền học là ngành khoa học nghiên cứu tính di truyền và biến dị của sinh vật.

- Sự di truyền và biến dị ở sinh vật được quy định bởi vật chất di truyền (gene) → Gene được xem là trung tâm của di truyền học.

II. NUCLEIC ACID

- Nucleic acid là hợp chất đa phân (polymer) được cấu tạo từ các đơn phân là nucleotide.

- Cấu tạo nucleotide: Mỗi nucleotide được cấu tạo từ 3 thành phần là gốc phosphate, đường pentose, nitrogenous base (gồm Adenine (A), Guanine (G), Cytosine (C), Thymine (T) và Uracil (U)). Các nucleotide chỉ khác nhau ở thành phần nitrogenous base nên được gọi theo tên của các nitrogenous base.

(P: gốc phosphate, S: đường pentose, N: nitrogenous base)

- Các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết phosphodiester tạo nên chuỗi polynucleotide. Chiều của chuỗi polynucleotide được xác định dựa vào gốc tự do của nucleotide ở mỗi đầu của chuỗi: nucleotide ở đầu 5' có gốc phosphate (liên kết với carbon 5') tự do và nucleotide ở đầu 3' có gốc hydroxyl (liên kết với carbon 3') tự do thì chuỗi polynucleotide có chiều 5’ – 3’.

- Có hai nucleic acid chính gồm DNA và RNA.

1. DNA

- Cấu trúc hóa học: DNA được cấu tạo từ các deoxyribonucleotide (gốc phosphate, đường deoxyribose, nitrogenous base) gồm bốn loại: A, G, C và T.

- Cấu trúc không gian:

+ DNA có cấu trúc xoắn kép gồm 2 mạch polynucleotide song song, ngược chiều, xoắn quanh một trục tưởng tượng từ trái qua phải (xoắn phải).

+ Trên mỗi mạch, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị, tạo thành chuỗi polynucleotide.

+ Giữa hai mạch đơn, các nitrogenous base của nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A của mạch này liên kết với T của mạch kia bằng 2 liên kết hydrogen, G của mạch này liên kết với C của mạch kia bằng 3 liên kết hydrogen hoặc ngược lại) tạo thành cặp nucleotide.

+ DNA xoắn có tính chu kì, mỗi chu kì xoắn dài 34 Å tương ứng với 10 cặp nucleotide, đường kính vòng xoắn là 20 Å.

- Chức năng: DNA có chức năng lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền. Thông tin di truyền được mã hoá dưới dạng trình tự nucleotide. Sự khác nhau về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp của bốn loại nucleotide tạo nên tính đa dạng của phân tử DNA, từ đó tạo nên sự đa dạng của sinh vật.

2. RNA

- Cấu trúc hóa học: RNA được cấu tạo từ các ribonucleotide (gốc phosphate, đường ribose, nitrogenous base), gồm bốn loại: A, G, C và U.

- Cấu trúc không gian: RNA có cấu trúc một mạch. Các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành mạch RNA (chuỗi polypeptide).

- Phân loại: Tế bào có nhiều loại RNA chức năng như: RNA thông tin (mRNA), RNA vận chuyển (tRNA) và RNA ribosome (rRNA).

Một số loại RNA trong tế bào

* Phân biệt cấu tạo RNA và DNA:

III. GENE VÀ HỆ GENE

1. Gene

- Khái niệm: Gene là một đoạn của phân tử DNA mang thông tin mã hóa một chuỗi polypeptide hay phân tử RNA.

- Đặc điểm:

+ Mỗi phân tử DNA có chứa vài trăm đến hàng nghìn gene.

+ Mỗi gene có trình tự nucleotide đặc trưng, mỗi gene quy định một sản phẩm xác định là phân tử RNA hoặc chuỗi polypeptide.

2. Hệ gene

- Khái niệm: Tập hợp tất cả các thông tin di truyền trên DNA của tế bào hình thành nên hệ gene của cơ thể.

- Hệ gene có tính đặc trưng: Do sự khác biệt về số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp các nucleotide trên phân tử DNA mà mỗi cá thể có một hệ gene đặc trưng.

- Gene là trung tâm của di truyền học: Hệ gene quy định tất cả các đặc điểm của cơ thể. Thông qua quá trình sinh sản, hệ gene của mỗi cá thể được thừa hưởng cả bên bố và bên mẹ. Vì vậy, con sinh ra có những đặc điểm giống nhau và giống bố mẹ. Bên cạnh đó, sự tổ hợp các gene qua quá trình sinh sản hoặc sự thay đổi trình tự nucleotide trên hệ gene sẽ tạo nên tính biến dị của sinh vật. Di truyền học nghiên cứu về tính di truyền và biến dị của sinh vật, do đó, gene là trung tâm của di truyền học.

3. Phương pháp phân tích DNA

- Cơ sở của phương pháp phân tích DNA là tính đặc trưng của DNA (DNA đặc trưng cho loài, thậm trí từng cá thể).

- Ứng dụng của phương pháp phân tích DNA: Việc phân tích DNA được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như nghiên cứu khoa học, y học, pháp y và đời sống.

+ Trong nghiên cứu tiến hóa: Nghiên cứu phát sinh chủng loại sinh vật thông qua việc so sánh mức độ tương đồng giữa phân tử DNA của các đối tượng sinh học.

+ Trong y học: Phân tích DNA để dự đoán nguy cơ mắc các bệnh di truyền và điều trị y tế.

+ Trong pháp y: So sánh trình tự DNA thu thập được ở hiện trường với DNA của nạn nhân và nghi phạm sẽ giúp cung cấp những bằng chứng cho cơ quan điều tra.

+ Trong đời sống: Khi muốn xác định quan hệ huyết thống, những người liên quan sẽ làm xét nghiệm so sánh trình tự DNA với nhau để dánh giá mức độ tương đồng.

Trắc nghiệm: Gene là trung tâm của di truyền học

Câu 1. Các phương án nào dưới đây là vật chất di truyền ở virus?

A. Nhiễm sắc thể.

B. RNA.

C. Protein.

D. DNA.

Câu 2. Nucleic acid là hợp chất đa phân (polymer) được cấu tạo từ các đơn phân là các

A. nitrogenous.

B. peptide.

C. amino acid.

D. nucleotide.

Câu 3. Phân tử DNA và RNA có đặc điểm gì giống nhau?

A. Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân.

B. Có liên kết hydrogen.

C. Cấu tạo mạch kép.

D. Mang thông tin mã hóa cho một chuỗi polypeptide.

Câu 4. Hiện tượng cá thể được sinh ra trong cùng một thế hệ có những đặc điểm khác nhau và khác với các cá thể ở thế hệ trước được gọi là

A. biến dị.

B. đột biến.

C. di truyền.

D. nguyên phân.

Câu 5. Ví dụ nào dưới đây thể hiện chính xác nhất sự di truyền và không có biến dị ở sinh vật?

A. Gấu Bắc cực bố mẹ có màu lông trắng, sinh ra tất cả các gấu con đều có màu lông trắng giống với bố mẹ.

B. Mèo mẹ lông vằn, mèo bố lông vàng trơn sinh ra 3 con mèo con, trong đó có 2 con lông vằn giống mẹ và 1 con lông đen.

C. Cây đậu Hà Lan hạt xanh giao phấn với cây hạt xanh thu được 75% cây con có hạt xanh và 25% cây có hạt vàng.

D. Cây cà chua quả to, tròn giao phấn với cây cà chua quả nhỏ, dài, thu được 100% cây con cho quả nhỏ, tròn.

Câu 6. Trong các phương án dưới đây, đâu là vật chất di truyền ở sinh vật nhân sơ?

A. RNA.

B. DNA.

C. Protein.

D. Ribosome.

Câu 7. Hoàn thành thông tin dưới đây.

DNA được cấu tạo từ các ... , gồm 4 loại là ... . Còn RNA có cấu tạo từ các ... , gồm 4 loại là ... .

Câu 8. Mặc dù DNA chỉ được cấu tạo bởi 4 loại nucleotide là A, T, G và C nhưng chúng lại rất đa dạng. Sự đa dạng này là bởi các DNA có

A. trình tự sắp xếp các nucleotide khác nhau.

B. thành phần cấu trúc nucleotide khác nhau.

C. hình dạng và cấu trúc không gian khác nhau.

D. hai mạch polynucleotide song song và ngược chiều.

Câu 9. Chức năng của DNA không bao gồm điều nào sau đây?

A. Mang thông tin di truyền dưới dạng trình tự nucleotide.

B. Truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào.

C. Lưu trữ, bảo quản thông tin di truyền.

D. Vận chuyển thông tin di truyền từ nhân ra tế bào chất.

Câu 10. Theo nguyên tắc bổ sung:

Câu 11. Trong cấu tạo phân tử DNA, các nucleotide cùng mạch liên kết với nhau bằng liên kết... , còn các nucleotide ở hai mạch song song liên kết với nhau bằng liên kết

... .

Câu 12. Nối các loại RNA với chức năng tương ứng của chúng.

Câu 13. Gene là

A. một đoạn phân tử DNA mang thông tin di truyền.

B. toàn bộ phân tử DNA không mang thông tin di truyền.

C. một đoạn phân tử DNA không mang thông tin di truyền.

D. toàn bộ phân tử DNA mang thông tin di truyền.

Câu 14. Hệ gene (genome) là

A. tập hợp một số các trình tự nucleotide bất kỳ trên DNA.

B. toàn bộ trình tự nucleotide trên DNA.

C. toàn bộ trình tự nucleotide trên RNA.

D. một phần các trình tự nucleotide mang thông tin di truyền trên RNA.

Câu 15. Ở các loài sinh sản hữu tính, con sinh ra vừa có những đặc điểm giống, vừa có cả những đặc điểm khác với bố mẹ vì thông qua sinh sản, con thừa hưởng

A. một phần hệ gene của bố và toàn bộ hệ gene của mẹ.

B. một phần hệ gene của cả bố và mẹ.

C. toàn bộ hệ gene của cả bố và mẹ.

D. toàn bộ hệ gene của bố và một phần hệ gene của mẹ.

Câu 16. Trong một gia đình, người mẹ có làn da trắng, mắt nâu, người bố có làn da ngăm, mắt nâu. Họ sinh ra được một bé trai da trắng, mắt nâu và một bé gái da trắng và đôi mắt xanh. Trong các kết luận dưới đây, đâu không phải là kết luận đúng cho trường hợp trên?

A. Trường hợp chứng minh có sự di truyền đặc điểm giữa các thế hệ.

B. Hệ gene ở thế hệ con có thể đã bị đột biến.

C. Hệ gene ở thế hệ con giống hệt với bố mẹ.

D. Trường hợp này chứng minh có sự biến dị giữa các thế hệ.

Câu 17. Gene là trung tâm của di truyền học, bởi nhiệm vụ của di truyền học là nghiên cứu về

A. chức năng của gene.

B. đặc điểm cấu tạo của gene.

C. sự nhân lên và đột biến gene.

D. tính di truyền và biến dị của gene.

Câu 18. Trong lĩnh vực pháp y điều tra tội phạm, bằng cách thu thập, phân tích và so sánh trình tự DNA ở hiện trường với DNA của nạn nhân và các nghi phạm, người ta có thể để tìm ra bằng chứng cung cấp cho cơ quan điều tra. Cơ sở của việc lựa chọn DNA làm bằng chứng là dựa vào những đặc điểm nào sau đây của DNA?

A. DNA có khả năng mang, lưu trữ và bảo quản thông tin di truyền của cá thể.

B. DNA đặc trưng bởi thành phần, số lượng và trật tự sắp xếp các nucleotide.

C. Cấu trúc không gian của các DNA là khác nhau.

D. Cấu tạo đơn phân nucleotide của các DNA là khác nhau.

Câu 19. Có hai cặp vợ chồng sinh con cùng lúc tại bệnh viện. Trong quá trình giao nhận lại con, do xảy ra sơ sót, phía hai gia đình đã nghi ngờ bị nhận nhầm con của nhau. Trong các cách so sánh dưới đây, cách nào có thể giúp họ xác định được chính xác đứa trẻ là con của gia đình nào?

A. So sánh ngoại hình của hai đứa trẻ với ngoại hình của hai người bố và mẹ.

B. So sánh cấu tạo và cấu hình không gian DNA của hai bé với DNA của hai người bố hoặc mẹ.

C. So sánh trình tự DNA của hai bé với DNA của hai người bố hoặc mẹ.

D. So sánh trình tự DNA của hai bé với nhau.

Câu 20. Đặc điểm nào không thể hiện tính đặc trưng cá thể của hệ gene?

A. Số lượng các nucleotide trên DNA.

B. Thành phần các nucleotide trên DNA.

C. Trình tự sắp xếp các ucleotide trên DNA.

D. Cấu tạo của các nucleotide trên DNA.

Câu 21. Một nucleotide không bao gồm thành phần nào sau đây?

A. Gốc phosphate.

B. Gốc lipid.

C. Nitrogenous base.

D. Đường pentose.

Câu 22. Liên kết phosphodiester được hình thành giữa

A. nitrogenous base (vị trí 1') của nucleotide này với gốc phosphate (vị trí 5') của nucleotide kế tiếp.

B. nitrogenous base (vị trí 1') của nucleotide này với gốc hydroxyl (vị trí 3') của nucleotide kế tiếp.

C. gốc phosphate (vị trí 5') của nucleotide này với gốc phosphate (vị trí 5') của nucleotide kế tiếp.

D. gốc hydroxyl (vị trí 3') của nucleotide này với gốc phosphate (vị trí 5') của nucleotide kế tiếp.

Câu 23. Người ta xác định được chiều của chuỗi polynucleotide dựa vào

A. gốc tự do của các nucleotide ở hai đầu.

B. gốc phosphate của các nucleotide ở hai đầu.

C. nitrogenous base của các nucleotide ở hai đầu.

D. trật tự sắp xếp của các nucleotide trong chuỗi.

Câu 24. Liên kết giữa các nucleotide khác mạch là liên kết giữa hai

A. gốc phosphate của cặp nucleotide đầu và cuối mạch.

B. nitrogenous base của cặp nucleotide song song.

C. gốc phosphate của cặp nucleotide song song.

D. đường pentose của cặp nucleotide song song.

Câu 25. Quá trình truyền đặc điểm của sinh vật qua các thế hệ được gọi là

A. biến dị.

B. di truyền.

C. nguyên phân.

D. thụ tinh.