Lý thuyết Nucleic acid và gene KHTN lớp 9 (Kết nối tri thức)

Lý thuyết KHTN 9 Bài 38: Nucleic acid và gene

I - KHÁI NIỆM NUCLEIC ACID

- Nucleic acid là những đại phân tử sinh học được tìm thấy trong tế bào của cơ thể sinh vật, trong virus.

- Cấu trúc hóa học của nucleic acid:

+ Được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, P.

+ Được cấu tạo đa phân với đơn phân là nucleotide.

Nucleotide và liên kết phosphodiester

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

- Phân loại: Nucleic acid có hai loại là deoxyribonucleic acid (DNA) và ribonucleic acid (RNA).

Các loại nucleic acid

II - DEOXYRIBONUCLEIC ACID (DNA)

1. Cấu trúc của phân tử DNA

Mô hình cấu trúc một đoạn phân tử DNA

a. Kích thước và cấu trúc hóa học

- Kích thước: DNA là đại phân tử sinh học có kích thước và khối lượng lớn, có thể dài tới hàng trăm micromet, khối lượng đạt tới hàng triệu hoặc chục triệu amu.

- Cấu tạo hóa học:

+ DNA được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, P.

+ DNA được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là nucleotide gồm 4 loại adenine (A), thymine (T), guanine (G), cytisine (C).

b. Cấu trúc không gian

- Theo mô hình của James Watson và Francis Crick năm 1953, 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 theo chiều từ 5’ tới 3’.

- Các nucleotide giữa hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T, G liên kết với C).

- 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.

2. Chức năng của phân tử DNA

- DNA có chức năng lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

- DNA có cấu tạo phù hợp với chức năng:

+ Đặc điểm giúp DNA thực hiện chức năng lưu giữ thông tin di truyền: Trình tự các nucleotide trên DNA là thông tin di truyền chỉ dẫn cho tế bào tổng hợp protein. Ngoài ra, DNA có kích thước lớn giúp mỗi phân tử DNA mang được nhiều thông tin di truyền.

+ Đặc điểm giúp DNA thực hiện chức năng bảo quản thông tin di truyền: Trên mỗi mạch đơn của phân tử DNA, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị bền vững. Đồng thời, các nucleotide trên hai mạch DNA liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen, tuy liên kết hydrogen không bền nhưng số lượng liên kết lại rất lớn nên đảm bảo cấu trúc của DNA được ổn định và cũng dễ dàng cắt đứt trong quá trình tái bản.

+ Đặc điểm giúp DNA thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền: Phân tử DNA có khả năng tự nhân đôi, nhờ đó thông tin có thể di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể, đảm bảo cho đặc tính của loài được duy trì ổn định.

3. Khái niệm gene

- Khái niệm: Gene là một đoạn của phân tử DNA có chức năng di truyền xác định.

Gene

- Đặc điểm:

+ Tế bào của mỗi loài chứa nhiều gene.

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

+ Mỗi gene thường có từ 600 đến 1 500 cặp nucleotide có trình tự xác định.

+ Mỗi gene quy định một sản phẩm xác định là phân tử RNA hoặc chuỗi polypeptide.

- Những hiểu biết về gene là cơ sở của những ứng dụng trong chọn giống, y học và kĩ thuật di truyền, mở ra những triển vọng mới trong tương lai.

4. Tính đa dạng và đặc trưng của phân tử DNA

a. Tính đa dạng và đặc trưng của phân tử DNA

- DNA rất đa dạng và đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotide:

+ DNA được cấu trúc theo nguyên tắc đa phân, từ bốn loại nucleotide liên kết theo chiều dọc và sắp xếp theo nhiều cách khác nhau đã tạo ra vô số phân tử DNA khác nhau về số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotide.

+ Trình tự sắp xếp các nucleotide trong phân tử DNA đặc trưng cho từng loài, thậm chí từng cá thể.

b. 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).

Phân tích DNA

- Ứng dụng của phương pháp phân tích DNA:

+ Trong pháp y: So sánh, đối chiếu các mẫu DNA để xác định quan hệ huyết thống, danh tính của những thi thể không còn nguyên vẹn, truy tìm tội phạm,…

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

+ 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.

III - RIBONUCLEIC ACID (RNA)

1. Cấu trúc của phân tử RNA

Mô hình cấu trúc của đoạn RNA

a. Kích thước và cấu trúc hóa học

- Kích thước: RNA là đại phân tử sinh học có kích thước và khối lượng lớn, nhưng kích thước và khối lượng thường nhỏ hơn DNA.

- Cấu tạo hóa học:

+ RNA được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, P.

+ RNA được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là nucleotide gồm 4 loại là A, U, G, C. Mỗi phân tử RNA gồm hàng trăm hoặc hàng nghìn đơn phân.

b. 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).

- Trong tế bào, phân tử RNA được tổng hợp ở nhân hoặc vùng nhân nhưng hầu hết RNA thực hiện chức năng ở tế bào chất.

2. Các loại RNA trong tế bào

- Tuỳ theo cấu trúc và chức năng, RNA được chia thành các loại khác nhau, trong đó có RNA thông tin (mRNA), RNA vận chuyển (tRNA) và RNA ribosome (rRNA).

Mô hình cấu trúc các dạng RNA

- Phân biệt các loại RNA:

* Phân biệt cấu tạo RNA và DNA:

Sự khác nhau về cấu tạo hóa học giữa RNA và DNA

Trắc nghiệm: Nucleic acid và gene

Câu 1. Các nucleotide nào sau đây tham gia cấu tạo phân tử DNA?

A. Uracil.

B. Adenine.

C. Thymine.

D. Cytosine.

E. Guanine.

Câu 2. Điền vào chỗ trống.

Phân tử DNA có đường kính là …………………….. Å (quy đổi 1 Å = 0.1 nm).

Câu 3. Điền vào chỗ trống.

Mỗi chu kì xoắn của phân tử DNA dài …………… Å, tương ứng với …………… cặp nucleotide (quy đổi 1 Å = 0.1 nm).

Câu 4. Nucleic acid được tìm thấy chủ yếu ở đâu trong tế bào sinh vật?

A. Tế bào chất.

B. Màng tế bào

C. Ribosome.

D. Nhân tế bào.

Câu 5. Trong tế bào, DNA đảm nhận các chức năng nào sau đây?

A. Cấu trúc nên nhân tế bào.

B. Truyền đạt thông tin di truyền.

C. Lưu trữ thông tin di truyền.

D. Xúc tác các phản ứng sinh hóa.

Câu 6. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Trong phân tử DNA, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết để tạo thành chuỗi polynucleotide. Đồng thời chúng cũng liên kết giữa hai mạch với nhau.

Câu 7. Điền vào chỗ trống.

Một đoạn phân tử DNA có chức năng di truyền xác định được gọi là ……………

Câu 8. Các sản phẩm do gene mã hóa bao gồm

A. polypeptide.

B. DNA.

C. phospholipid.

D. RNA.

Câu 9. DNA rất đa dạng là bởi phân tử DNA có

A. nhiều hình dạng, cấu trúc khác nhau.

B. số lượng nucleotide lớn.

C. nhiều loại nucleotide khác nhau.

D. nhiều cách sắp xếp các nucleotide.

Câu 10. Các loại nucleotide nào sau đây cấu tạo nên phân tử RNA?

A. Cytosine.

B. Thymine.

C. Uracil.

D. Adenine.

E. Guanine.

Câu 11. Nối các loại RNA dưới đây với chức năng tương ứng của chúng.

Câu 12. Sắp xếp các đặc điểm sau vào phân tử phù hợp.

Câu 13. Nối các nucleotide liên kết hydrogen với nhau trong cấu tạo phân tử DNA.

Câu 14. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Trong tế bào sinh vật nhân thực, các RNA chủ yếu được tổng hợp ở nhân vùng nhân tế bào chất màng sinh chất nhưng lại thực hiện chức năng ở nhân ti thể ribosome tế bào chất .

Câu 15. Đơn phân cấu tạo nên nucleic acid là

A. amino acid.

B. protein.

C. nucleotide.

D. glucose.

Xem thêm tóm tắt lý thuyết Khoa học tự nhiên 9 sách Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 39: Tái bản DNA và phiên mã tạo RNA

Lý thuyết Bài 40: Dịch mã và mối quan hệ từ gene đến tính trạng

Lý thuyết Bài 41: Đột biến gene

Lý thuyết Bài 42: Nhiễm sắc thể và bộ nhiễm sắc thể

Lý thuyết Bài 43: Nguyên phân và giảm phân

Xem thêm tài liệu Khoa học tự nhiên lớp 9:

Giải KHTN 9 Bài 38: Nucleic acid và gene

Giải SBT KHTN 9 Bài 38: Nucleic acid và gene

Giáo án Nucleic acid và gene lớp 9

Giáo án điện tử Nucleic acid và gene lớp 9