Lý thuyết KHTN 9 Bài 39 (Chân trời sáng tạo): Quá trình tái bản, phiên mã và dịch mã

Lý thuyết KHTN 9 Bài 39: Quá trình tái bản, phiên mã và dịch mã

1. QUÁ TRÌNH TÁI BẢN DNA

- Khái niệm: Quá trình tái bản DNA là quá trình tạo ra hai DNA con giống hệt nhau từ một phân tử DNA mẹ ban đầu, có sự tham gia của nhiều enzyme.

- Vị trí diễn ra: Quá trình tái bản DNA diễn ra chủ yếu trong nhân tế bào ở sinh vật nhân thực (hoặc vùng nhân ở sinh vật nhân sơ).

- Thời điểm diễn ra: Quá trình tái bản DNA diễn ra trước mỗi lần phân bào.

- Diễn biến: Quá trình tái bản của DNA theo các giai đoạn:

Quá trình tái bản DNA ở một chạc sao chép

(1) Tách hai mạch đơn: Enzyme tháo xoắn, tách mạch giúp phá vỡ cấu trúc xoắn kép, tách mạch DNA thành hai mạch đơn.

(2) Tổng hợp chuỗi DNA mới theo nguyên tắc bổ sung: Enzyme DNA polymerase thực hiện lắp ghép các nucleotide theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn (A liên kết với T bằng hai liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydrogen) để kéo dài chuỗi DNA mới.

(3) Kết thúc quá trình tái bản: Khi quá trình tổng hợp chuỗi DNA mới kết thúc, một phân tử DNA ban đầu sẽ tạo ra hai phân tử DNA mới có cấu tạo giống hoàn toàn so với DNA mẹ ban đầu.

- Kết quả của quá trình tái bản: Từ một phân tử DNA ban đầu, qua quá trình tái bản DNA tạo ra hai DNA con giống hệt nhau và giống hệt với DNA mẹ ban đầu, trong mỗi DNA con có một mạch mới được tổng hợp và một mạch cũ của DNA mẹ.

Mỗi DNA con có một mạch mới được tổng hợp và một mạch cũ của DNA mẹ

- Ý nghĩa của quá trình tái bản DNA: Quá trình tái bản DNA là một cơ chế sao chép các phân tử DNA trước mỗi lần phần bào, giúp truyền đạt thông tin di truyền cho thế hệ tế bào con một cách chính xác. Như vậy, tái bản DNA đảm bảo tính ổn định về vật chất di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

2. QUÁ TRÌNH PHIÊN MÃ

- Khái niệm: Phiên mã là quá trình tổng hợp các phân tử RNA dựa trên mạch khuôn của gene → Quá trình phiên mã là quá trình truyền đạt thông tin di truyền từ DNA sang RNA.

- Vị trí diễn ra: Quá trình phiên mã diễn ra chủ yếu trong nhân tế bào ở sinh vật nhân thực (hoặc vùng nhân ở sinh vật nhân sơ).

- Thời điểm diễn ra: Quá trình phiên mã diễn ra trước khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia.

- Diễn biến: Quá trình phiên mã gồm ba giai đoạn:

Sơ đồ cơ chế phiên mã

+ Giai đoạn 1 (Khởi đầu): Enzyme RNA polymerase bám vào vị trí khởi đầu phiên mã trên DNA, thực hiện cắt đứt liên kết hydrogen tạo bóng phiên mã với hai mạch đơn tách nhau ra.

+ Giai đoạn 2 (Kéo dài): RNA polymerase lắp ghép các nucleotide tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung (A_gene liên kết với U_{tự do}, T_gene liên kết với A_{tự do}, G_gene liên kết với C_{tự do} và C_gene liên kết với G_{tự do}) với mạch khuôn trên phân tử DNA sợi kép để tạo phân tử RNA mạch đơn theo chiều 5’ → 3’. Phân tử RNA mới tổng hợp được tách dần ra khỏi mạch kép cho đến khi kết thúc quá trình phiên mã, vùng nào trên gene vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gene đóng xoắn ngay lại.

+ Giai đoạn 3 (Kết thúc): Khi enzyme di chuyển đến cuối gene, gặp tín hiệu kết thúc thì quá trình phiên mã dừng lại, phân tử RNA được giải phóng gồm một mạch, có chiều từ 5’ → 3’.

- Kết quả: Quá trình phiên mã tạo ra các phân tử RNA, nếu RNA tạo ra là mRNA thì phân tử này được sử dụng để tổng hợp chuỗi polypeptide.

3. MÃ DI TRUYỀN

- Khái niệm: Mã di truyền là thông tin về trình tự amino acid được mã hóa dưới dạng trình tự các nucleotide trên mRNA.

Mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein

- Đặc điểm:

+ Mã di truyền là mã bộ ba (codon), tổ hợp 3 nucleotide liên tiếp quy định thông tin di truyền mã hoá một amino acid.

+ Mã di truyền được đọc liên tục và không gối lên nhau theo chiều 5' - 3' trên mRNA.

+ Mỗi bộ ba chỉ mã hoá một amino acid → Thông qua mã di truyền từ trình tự nucleotide trên mRNA có thể dự đoán được trình tự của các amino acid, từ đó có thể dự đoán được cấu trúc protein.

+ Một loại amino acid có thể được mã hóa từ nhiều bộ ba khác nhau → Những thay đổi làm bộ ba này biến đổi thành bộ ba khác nhưng hai bộ ba cùng mã hoá một loại amino acid thì không làm thay dôi trình tự amino acid.

+ Hầu hết các sinh vật đều có chung mã di truyền.

- Bảng mã di truyền: Có 64 loại codon được hình thành từ 4 loại nucleotide (A, U, G, C). Trong đó:

+ 61 codon mã hoá cho 20 loại amino acid.

+ 3 codon kết thúc (UAA, UAG và UGA) không quy định amino acid mà có vai trò là tín hiệu kết thúc tổng hợp chuỗi polypeptide.

+ Codon AUG vừa là codon mở đầu quá trình chuỗi polypeptide, vừa là codon mã hoá amino acid mở đầu methionine (Met).

Bảng mã di truyền

→ Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các mã di truyền trên mRNA quy định số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các amino acid trên chuỗi polypeptide.

4. QUÁ TRÌNH DỊCH MÃ

- Khái niệm: Dịch mã là quá trình tổng hợp phân tử protein từ việc giải mã thông tin di truyền trong các bộ ba của phân tử mRNA.

- Vị trí diễn ra: Quá trình phiên mã diễn ra ở tế bào chất.

- Thời điểm diễn ra: Quá trình dịch mã diễn ra khi tế bào có nhu cầu về sản phẩm do gene quy định.

- Các thành phần tham gia:

- Diễn biến:

Quá trình dịch mã

+ Giai đoạn 1 (Mở đầu): Tiểu đơn vị bé của ribosome gắn với mRNA ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Vị trí này nằm gần codon mở đầu. tRNA mang bộ ba đối mã với codon AUG và amino acid Met khớp bổ sung với codon mở đầu (AUG) trên mRNA. Tiểu đơn vị lớn của ribosome tiến vào khớp với tiểu đơn vị bé hình thành ribosome hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi polypeptide.

+ Giai đoạn 2 (Kéo dài): tRNA mang bộ ba đối mã với codon thứ 2 và amino acid thứ nhất tương ứng khớp bổ sung với codon thứ 2 trên mRNA. Ribosome giữ vai trò như một khung đỡ amino acid cho đến khi một liên kết peptide được hình thành giữa amino acid Met và amino acid thứ nhất. Sau đó, ribosome dịch đi một codon, tRNA mang bộ ba đối mã với codon thứ 3 và amino acid thứ 2 tương ứng khớp bổ sung với codon thứ 3 trên mRNA, một liên kết peptide được hình thành giữa amino acid thứ nhất và amino acid thứ 2. Rồi ribosome lại dịch đi một codon. Cứ như vậy, ribosome dịch chuyển trên mRNA theo chiều 5’ → 3’, các tRNA chứa các bộ ba đối mã và amino acid tương ứng với codon trên mRNA tiếp tục tiến vào ribosome, hình thành liên kết peptide giữa các amino acid được mang đến.

+ Giai đoạn 3 (Kết thúc): Khi ribosome chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA/ UAG / UGA) thì quá trình dịch mã ngừng lại, yếu tố kết thúc được tế bào huy động tham gia để kết thúc quá trình dịch mã.

- Kết quả: Sản phẩm của quá trình dịch mã là chuỗi polypeptide, chuỗi polypeptide sau đó được biến đổi thành protein thực hiện chức năng.

→ Số lượng, thành phần, trật tự sắp xếp các amino acid trên chuỗi polypeptide được quy định bởi số lượng và trật tự sắp xếp các bộ ba trên mRNA.

Trắc nghiệm: Quá trình tái bản, phiên mã và dịch mã

Phần 1 - Tái bản và phiên mã

Câu 1. Hai nguyên tắc quan trọng trong quá trình tái bản DNA là nguyên tắc

A. bổ sung và bảo toàn.

B. bổ sung và bán bảo toàn.

C. tổng hợp và bán bảo toàn.

D. tổng hợp và bảo toàn.

Câu 2. Phiên mã là quá trình tổng hợp

A. RNA trên mạch khuôn mRNA.

B. DNA trên mạch khuôn DNA.

C. RNA trên mạch khuôn DNA.

D. DNA trên mạch khuôn mRNA.

Câu 3. Trong quá trình phiên mã, các nucleotide môi trường (A, T, U, G và C) sẽ được ghép với các nucleotide mạch khuôn DNA để tạo thành RNA theo nguyên tắc bổ sung như sau:

- Nuleotide loại A mạch khuôn liên kết với nucleotide loại ………………………. môi trường nội bào.

- Nuleotide loại T mạch khuôn liên kết với nucleotide loại ………………………. môi trường nội bào.

- Nuleotide loại G mạch khuôn liên kết với nucleotide loại ………………………. môi trường nội bào.

- Nuleotide loại C mạch khuôn liên kết với nucleotide loại ………………………. môi trường nội bào.

Câu 4. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Kết quả của quá trình tái bản DNA là tạo ra nhiều một hai phân tử DNA con giống khác nhau và khác giống với phân tử DNA mẹ.

Câu 5. Sự tái bản DNA có ý nghĩa để truyền đạt thông tin di truyền

A. từ gene ra tính trạng.

B. qua các cá thể ở sinh vật đa bào.

C. qua các thế hệ tế bào.

D. từ gene ra mRNA.

Câu 6. Sắp xếp các diễn biến dưới đây theo đúng trật tự của quá trình tái bản DNA.

Phân tử DNA tháo xoắn dưới tác dụng của các enzyme.

DNA polymerase tổng hợp mạch mới theo chiều 5' - 3'.

Enzyme phá vỡ liên kết hydrogen để tách hai mạch DNA.

Hai phân tử DNA con được tạo ra xoắn trở lại.

Các nucleotide tự do được lắp ghép theo nguyên tắc bổ sung.

Câu 7. Quá trình phiên mã xảy ra trên

A. một phần và trên một mạch phân tử DNA.

B. toàn bộ và trên cả hai mạch phân tử DNA.

C. một phần và trên cả hai mạch phân tử DNA.

D. toàn bộ và trên một mạch phân tử DNA.

Câu 8. Hoàn thiện chú thích cho hình ảnh sơ lược quá trình tái bản DNA dưới đây:

Sơ lược quá trình tái bản DNA

Quá trình tái bản DNA bắt đầu khi (6)…………… tách DNA thành hai mạch đơn làm khuôn cho sự tổng hợp mạch mới. Mạch mới được tổng hợp bởi (7) …………… bằng cách lắp rắp các đơn phân (5) …………… dựa theo nguyên tắc bổ sung. Ở mạch khuôn có chiều (1) ……………- (3) ……………, mạch mới được tổng hợp liên tục. Ngược lại, ở mạch khuôn chiều (2) …………… - (4) …………… , mạch mới được tổng hợp gián đoạn.

(Kéo thả hoặc click vào để điền)

Câu 9. Nối các nucleotide mạch khuôn sẽ liên kết với nucleotide môi trường theo nguyên tắc bổ sung quá trình tổng hợp mạch mới ở tái bản DNA.

Câu 10. Trong quá trình tái bản DNA, enzyme nào sau đây chịu trách nhiệm tháo xoắn phân tử DNA?

A. DNA polymerase.

B. RNA polymerase.

C. Enzyme ligase.

D. Enzyme helicase.

Câu 11. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Trong quá trình tái bản DNA, mạch mới được tổng hợp bởi enzyme DNA polymerase theo chiều từ ………………… đến …………………

Câu 12. Trong quá trình phiên mã, enzyme nào sau đây chịu trách nhiệm tổng hợp mạch mới tạo ra RNA?

A. Enzyme nối.

B. RNA polymerase.

C. Enzyme tháo xoắn.

D. DNA polymerase.

Câu 13. Quá trình phiên mã xảy ra ở đâu trong tế bào sinh vật nhân thực?

A. Không bào.

B. Màng sinh chất.

C. Nhân.

D. Tế bào chất.

Câu 14. Tái bản DNA là quá trình tạo ra

A. hai phân tử DNA được sắp xếp lại từ DNA ban đầu.

B. một phân tử DNA mang trình tự hoàn toàn mới.

C. hai phân tử DNA mang trình tự hoàn toàn mới.

D. hai phân tử DNA mang trình tự giống DNA ban đầu.

Phần 2 - Mã di truyền và dịch mã

Câu 1. Sắp xếp các diễn biến dưới đây để hoàn thành quá trình dịch mã.

Các amino acid hình thành liên kết peptide, nối dài thành chuỗi polypeptide.

Ribosome trượt đến bộ ba kết thúc và giải phóng chuỗi polypeptide.

Tiểu phần lớn liên kết với tiểu phần nhỏ tạo thành ribosome hoàn chỉnh.

Tiểu phần nhỏ ribosome liên kết với mRNA tại bộ ba mở đầu.

Ribosome trượt đến các bộ ba tiếp theo, tRNA mang các amino acid đến và khớp với mRNA.

tRNA mang amino acid mở đầu khớp với mRNA.

Câu 2. Điền vào chỗ trống.

Từ 4 loại nucleotide là A, U, G và C tạo ra được số bộ ba mã di truyền là …………………

Câu 3. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Bộ ba mã di truyền mở đầu cho quá trình dịch mã có trình tự là 5'……………3'.

Câu 4. Protein được tổng hợp từ mạch khuôn là

A. rRNA.

B. DNA.

C. mRNA.

D. tRNA.

Câu 5. Thành phần tham gia quá trình dịch mã không bao gồm

A. mRNA.

B. DNA.

C. rRNA.

D. tRNA.

Câu 6. Sản phẩm của quá trình dịch mã là

A. phân tử protein.

B. chuỗi polypeptide.

C. phân tử mRNA.

D. các amino acid.

Câu 7. Sắp xếp các mã bộ ba sau vào ô tương ứng.

Câu 8. Hoàn thành thông tin dưới đây.

Các codon cùng nghĩa (cùng mã hóa cho một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau tại nucleotide thứ ……………….

Câu 9. Cho biết mã di truyền mã hóa cho các amino acid như sau: AUG - Met, GGU - Gly, CCA - Pro, GUA - Val. Với đoạn mạch khuôn trên DNA có trình tự như dưới đây, trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide sẽ như thế nào?

DNA: 3' TAC GGT CCA CUT 5'.

A. Met - Pro - Gly - Val.

B. Met - Gly - Pro - Val.

C. Met - Gly - Pro - Val.

D. Val - Gly - Pro - Met.

Câu 10. Quá trình dịch mã đóng vai trò gì sau đây trong tế bào?

A. Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

B. Tạo ra protein thực hiện các chức năng cấu trúc, điều hòa trong tế bào.

C. Chỉnh sửa chuỗi polypeptide thành protein thực hiện chức năng.

D. Tạo ra năng lượng cho tế bào thực hiện các quá trình sinh học.

Câu 11. Phân tử đóng vai trò vận chuyển amino acid đến ribosome để thực hiện quá trình dịch mã là

A. tRNA.

B. rRNA.

C. mRNA.

D. DNA.

Câu 12. Phân tử đóng vai trò trực tiếp thực hiện quá trình dịch mã, tổng hợp chuỗi polypeptide là

A. RNA polymerase.

B. DNA polymerase.

C. ribosome.

D. amino acid.

Câu 13. Phân tử đóng vai làm khuôn trong quá trình dịch mã, tổng hợp chuỗi polypeptide là

A. mRNA.

B. tRNA.

C. rRNA.

D. DNA.

Câu 14. Số lượng amino acid trong chuỗi polypeptide sẽ do yếu tố nào sau đây quy định?

A. Chiều dài mạch phân tử mRNA làm khuôn.

B. Số lượng phân tử tRNA tham gia dịch mã.

C. Số loại amino acid trong môi trường nội bào.

D. Số lượng ribosome tham gia dịch mã.

Câu 15. Cho một phân tử mRNA có trình tự như sau:

5' AUG GUU AAU CAU UAC UGU AGC UGA 3'

Có bao nhiêu amino acid trong chuỗi polypeptide được dịch mã từ phân tử RNA trên?

Trả lời: …………….