—

Câu 1: Thế nào là nguyên tắc bổ sung? Nguyên tắc bổ sung thể hiện như thế nào trong cơ chế sao của phân tử ADN, cơ chế sao mã và cơ chế dịch mã?

Giải thích:

Trước hết, chúng ta cần hiểu rõ “nguyên tắc bổ sung” là gì.

Nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc trong đó một bazơ nitơ trên mạch đơn này luôn có xu hướng bắt cặp với một bazơ nitơ xác định trên mạch đơn kia của phân tử ADN hoặc trong quá trình tổng hợp ARN.

Cụ thể, các cặp bazơ này luôn tuân theo quy luật:

* Adenin (A) luôn bắt cặp với Timin (T) bằng hai liên kết hidro.
* Guanin (G) luôn bắt cặp với Xitozin (X) bằng ba liên kết hidro.

Nguyên tắc này được thể hiện rất rõ trong các quá trình sinh học quan trọng ở cấp độ phân tử:

a. Trong cơ chế sao của phân tử ADN (tự nhân đôi ADN):

Khi phân tử ADN tự nhân đôi, hai mạch của phân tử ADN ban đầu tách nhau ra. Mỗi mạch đơn này sẽ làm khuôn để tổng hợp một mạch mới. Nguyên tắc bổ sung đảm bảo rằng các nucleotit mới được lắp ráp vào mạch khuôn theo đúng trình tự, tạo ra hai phân tử ADN con giống hệt ADN mẹ.

* Trên mạch khuôn A sẽ lắp ráp với T của môi trường nội bào.
* Trên mạch khuôn T sẽ lắp ráp với A của môi trường nội bào.
* Trên mạch khuôn G sẽ lắp ráp với X của môi trường nội bào.
* Trên mạch khuôn X sẽ lắp ráp với G của môi trường nội bào.

Kết quả là hai phân tử ADN con được tạo ra, mỗi phân tử mang một mạch của ADN mẹ và một mạch mới tổng hợp.

b. Trong cơ chế sao mã (tổng hợp ARN từ ADN):

Sao mã là quá trình tổng hợp phân tử ARN thông tin (mARN) dựa trên một mạch khuôn của gen trên phân tử ADN. Nguyên tắc bổ sung cũng chi phối quá trình này, tuy nhiên có một điểm khác biệt nhỏ so với nhân đôi ADN:

* Trên mạch khuôn A của ADN sẽ lắp ráp với U (Uracil) của môi trường nội bào để tạo nên ARN.
* Trên mạch khuôn T của ADN sẽ lắp ráp với A của môi trường nội bào.
* Trên mạch khuôn G của ADN sẽ lắp ráp với X của môi trường nội bào.
* Trên mạch khuôn X của ADN sẽ lắp ráp với G của môi trường nội bào.

Lưu ý: Trong ARN, Uracil (U) thay thế cho Timin (T) trong việc bắt cặp với Adenin (A).

c. Trong cơ chế dịch mã (tổng hợp protein từ mARN):

Dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polipeptit (protein) dựa trên thông tin mã hóa trên phân tử mARN. Nguyên tắc bổ sung thể hiện ở sự khớp cặp giữa các bộ ba trên mARN (codon) với các anticodon trên phân tử vận chuyển (tARN).

* Mỗi codon trên mARN sẽ bắt cặp với một anticodon trên tARN có trình tự bổ sung. Ví dụ: nếu codon là AUG thì anticodon tương ứng là UAC.
* tARN mang theo một axit amin tương ứng với codon mà nó bắt cặp. Chính sự khớp cặp theo nguyên tắc bổ sung này đã giúp dịch chuyển “ngôn ngữ” từ mã di truyền (nucleotit trên mARN) sang “ngôn ngữ” protein (trình tự các axit amin).

—

Câu 2: Nêu bản chất của mối quan hệ giữa gen và tính trạng qua sơ đồ: gen (một đoạn ADN) –> mARN –> protein –> tính trạng

Giải thích:

Mối quan hệ giữa gen và tính trạng là một trong những kiến thức cốt lõi của di truyền học. Sơ đồ mà các em đưa ra đã tóm tắt rất hay quá trình này.

Bản chất của mối quan hệ giữa gen và tính trạng là gen, một đoạn ADN mang thông tin di truyền, quy định trình tự các axit amin trong một phân tử protein. Chính các protein này, với chức năng đa dạng của mình, sẽ trực tiếp hoặc gián tiếp biểu hiện ra thành các tính trạng của cơ thể.

Chúng ta hãy phân tích từng bước trong sơ đồ:

gen (một đoạn ADN): Gen chính là đơn vị cơ bản của di truyền. Nó là một đoạn mang thông tin quy định một sản phẩm sinh học nào đó, thường là một chuỗi polipeptit hay một phân tử ARN chức năng. Thông tin trong gen được mã hóa bằng trình tự các nucleotit A, T, G, X.

–> mARN: Bước đầu tiên để biểu hiện thông tin từ gen là quá trình phiên mã (sao mã). Trong quá trình này, thông tin di truyền từ một đoạn gen trên ADN được “chép lại” thành một phân tử mARN. mARN mang thông tin mã hóa dưới dạng các bộ ba (codon).

–> protein: Bước tiếp theo là quá trình dịch mã. Phân tử mARN di chuyển ra tế bào chất và kết hợp với riboxom. Tại đây, thông tin từ các codon trên mARN sẽ được “giải mã”. Mỗi codon sẽ quy định một axit amin cụ thể. Các tARN mang axit amin tương ứng sẽ đến khớp cặp với codon trên mARN theo nguyên tắc bổ sung. Riboxom sẽ nối các axit amin lại với nhau theo đúng trình tự được mã hóa trên mARN để tạo thành một chuỗi polipeptit. Chuỗi polipeptit này sau đó có thể gấp cuộn lại thành một phân tử protein có chức năng sinh học.

–> tính trạng: Protein là sản phẩm cuối cùng của biểu hiện gen. Protein có vai trò cực kỳ quan trọng trong cơ thể, tham gia vào hầu hết các hoạt động sống. Ví dụ:
* Enzyme (protein) xúc tác cho các phản ứng hóa sinh.
* Protein cấu trúc tạo nên hình dạng và sự bền vững của tế bào, mô.
* Hormone (nhiều loại là protein) điều hòa hoạt động của các cơ quan.
* Kháng thể (protein) bảo vệ cơ thể khỏi tác nhân gây bệnh.

Chính sự hoạt động, cấu trúc và số lượng của các protein này sẽ biểu hiện ra bên ngoài dưới dạng các tính trạng mà chúng ta quan sát được, ví dụ như màu mắt, nhóm máu, chiều cao, khả năng kháng bệnh…

Như vậy, gen không trực tiếp tạo ra tính trạng mà nó quy định trình tự axit amin của protein, và protein là yếu tố trực tiếp biểu hiện tính trạng.

—

Câu 3: Một gen có chiều dài 5100 Å và có 20% nucleotit loại A. Xác định:

a, Số nucleotit của gen
b, Số lượng nucleotit mỗi loại nói trên

Giải thích và Giải bài tập:

Chúng ta cần áp dụng các công thức liên quan đến cấu trúc của gen và mối quan hệ giữa chiều dài và số lượng nucleotit.

Thông tin đề bài cho:
* Chiều dài gen (L) = 5100 Å
* Tỷ lệ nucleotit loại A = 20%

a, Số nucleotit của gen (N)

Chúng ta biết rằng chiều dài của gen và số lượng nucleotit có mối quan hệ trực tiếp. Mỗi nucleotit có chiều dài trung bình là 3.4 Å.

Công thức tính số nucleotit của gen từ chiều dài là:
\[ N = \frac{L}{3.4 \text{ Å}} \]

Thay số liệu vào công thức:
\( N = \frac{5100 \text{ Å}}{3.4 \text{ Å}} \)
\( N = 1500 \) (nucleotit)

Vậy, số nucleotit của gen là 1500 nucleotit.

b, Số lượng nucleotit mỗi loại nói trên

Chúng ta đã biết tổng số nucleotit của gen (N = 1500) và tỷ lệ phần trăm nucleotit loại A là 20%.

* Số nucleotit loại A:
Vì A chiếm 20% tổng số nucleotit, ta có công thức:
\( A = N \times \frac{\text{%A}}{100\%} \)
\( A = 1500 \times \frac{20\%}{100\%} \)
\( A = 1500 \times 0.2 \)
\( A = 300 \) (nucleotit)

* Số nucleotit loại T:
Theo nguyên tắc bổ sung trong ADN, số nucleotit loại A luôn bằng số nucleotit loại T.
\( T = A \)
\( T = 300 \) (nucleotit)

* Tỷ lệ phần trăm các loại nucleotit còn lại (G và X):
Tổng tỷ lệ phần trăm của tất cả các loại nucleotit trong gen là 100%.
Tỷ lệ %A + %T + %G + %X = 100%
Vì %A = %T = 20%, nên:
20% + 20% + %G + %X = 100%
40% + %G + %X = 100%
%G + %X = 100% – 40%
%G + %X = 60%

* Số nucleotit loại G và X:
Theo nguyên tắc bổ sung, số nucleotit loại G luôn bằng số nucleotit loại X.
Do đó, %G = %X = 60% / 2 = 30%.

Bây giờ chúng ta tính số lượng nucleotit loại G và X:
Số nucleotit loại G:
\( G = N \times \frac{\text{%G}}{100\%} \)
\( G = 1500 \times \frac{30\%}{100\%} \)
\( G = 1500 \times 0.3 \)
\( G = 450 \) (nucleotit)

Số nucleotit loại X:
\( X = G \)
\( X = 450 \) (nucleotit)

Kiểm tra lại:
Tổng số nucleotit: A + T + G + X = 300 + 300 + 450 + 450 = 1500 nucleotit. (Khớp với kết quả câu a).
Tổng tỷ lệ phần trăm: %A + %T + %G + %X = 20% + 20% + 30% + 30% = 100%.

Vậy kết quả là:
a, Số nucleotit của gen là 1500 nucleotit.
b, Số lượng nucleotit mỗi loại là:
* Loại A: 300 nucleotit
* Loại T: 300 nucleotit
* Loại G: 450 nucleotit
* Loại X: 450 nucleotit

—

Các em đã nắm vững chưa nào? Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé! Chúng ta sẽ cùng nhau chinh phục môn Sinh học.