Nucleic acid, gene, tái bản DNA, phiên mã và dịch mã
Viết được mạch bổ sung và mRNA từ mạch khuôn, tính được số nucleotide từng loại, đọc được codon để suy ra số amino acid và nói được vì sao đổi một nucleotide có thể đổi tính trạng.
Ứng với SGK Kết nối tri thức: Bài 38, Bài 39, Bài 40
⚡ Nhớ nhanh
- 1DNA: hai mạch xoắn kép, bốn loại nucleotide A, T, G, C, ghép bổ sung A–T, G–C nên A = T, G = C. RNA: một mạch, A, U, G, C. Gene là một đoạn của DNA.
- 2Tái bản: 1 DNA mẹ → 2 DNA con giống nhau và giống mẹ. Bán bảo toàn: mỗi DNA con có 1 mạch cũ + 1 mạch mới.
- 3Phiên mã: một mạch DNA (mạch khuôn) → mRNA, ghép A→U, T→A, G→C, C→G. Có ba loại RNA: mRNA, tRNA, rRNA.
- 4Dịch mã ở ribosome: cứ 3 nucleotide (codon) mã hoá 1 amino acid. AUG mở đầu; UAA, UAG, UGA kết thúc, không mã hoá amino acid.
- 5Sơ đồ: gene → mRNA → protein → tính trạng. Đổi 1 nucleotide có thể đổi 1 amino acid, và cũng có thể không đổi gì.
- 6DNA không có U, RNA không có T. Viết xong thì ghép ngược từng cặp để kiểm tra.
👀 Nhìn là hiểu
Bấm ba bước Tái bản, Phiên mã, Dịch mã. Chạm một nucleotide ở mạch khuôn rồi chọn chữ khác, hoặc bấm nút mẫu, để xem mRNA và amino acid đổi theo.
Chạm một nucleotide ở hàng trên cùng (mạch khuôn) để đổi nó.
mạch cũ (khuôn) mạch cũ (bổ sung) mạch mới mRNA
Dịch mã
Ribosome đọc mRNA từ codon AUG, mỗi codon mã hoá một amino acid; tRNA mang đúng amino acid tới. Chuỗi: Met – Gly – Lys – Phe (4 amino acid).
Mạch khuôn: TAC CCG TTT AAA mRNA: AUG GGC AAA UUU
1 🧬 DNA, nguyên tắc bổ sung và gene
Cần nhớ
- ✦DNA là một nucleic acid gồm hai mạch xoắn kép, đơn phân là nucleotide (A, T, G, C). A ghép T, G ghép C: biết mạch này suy ra mạch kia. Ví dụ A-G-T ghép với T-C-A.
- ✦Hệ quả: trong cả phân tử, A = T và G = C, nên A + G = 50% tổng số nucleotide. Ví dụ A = 30% thì G = 20%.
- ✦Đặc thù: mỗi DNA có số lượng, thành phần và trình tự nucleotide riêng. Đa dạng: n nucleotide với 4 loại cho 4ⁿ cách sắp xếp, ví dụ 10 nucleotide có 4¹⁰ = 1 048 576 cách.
- ✦DNA lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền. Gene là một đoạn DNA mang thông tin quy định một chuỗi polypeptide hoặc một phân tử RNA.
- ✦Vì DNA mỗi người đặc thù, xét nghiệm DNA giúp xác định quan hệ huyết thống và tìm ra thủ phạm trong pháp y.
DNA và RNA
| DNA | RNA | |
|---|---|---|
| Số mạch | Hai mạch xoắn kép | Một mạch |
| Bốn loại nucleotide | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Chức năng chính | Lưu trữ thông tin di truyền | Truyền đạt, dịch thông tin |
| Nơi có mặt | Chủ yếu trong nhân | Nhân và chất tế bào |
Dạng bài
Viết mạch bổ sung của DNA
- 1 Chép lại từng nucleotide của mạch đã cho, giữ nguyên thứ tự.
- 2 Đổi từng chữ theo cặp: A→T, T→A, G→C, C→G.
- 3 Viết kết quả thành một hàng, không đảo thứ tự và không dùng U.
- 4 Ghép ngược để kiểm tra từng cặp.
⚠️ Bẫy hay gặp: Mạch bổ sung của A-G-T là T-C-A, không phải U-C-A: U chỉ có trong RNA.
Một mạch của DNA là A - A - G - T - C - G. Viết mạch bổ sung.
Hướng dẫn giải
Dạng bài
Tính số nucleotide từng loại
- 1 Dùng A = T và G = C, suy ra %A + %G = 50%.
- 2 Từ %A tính %G = 50% − %A.
- 3 Số từng loại = % · N. Nếu biết A và G thì N = 2(A + G).
- 4 Cộng bốn loại lại bằng N để kiểm tra.
⚠️ Bẫy hay gặp: Nếu A = 30% thì G = 20%, không phải 70%: A + G chỉ chiếm 50%, vì T và C chiếm nửa còn lại.
Đoạn DNA có N = 3 000 nucleotide, A chiếm 30%. Tính số nucleotide mỗi loại.
Hướng dẫn giải
2 🔁 Tái bản DNA
Cần nhớ
- ✦Hai mạch của DNA mẹ tách ra, cả hai mạch đều làm khuôn, mỗi mạch ghép nucleotide tự do theo A–T, G–C để tạo mạch mới.
- ✦Bán bảo toàn: mỗi DNA con gồm 1 mạch cũ của mẹ + 1 mạch mới. Ví dụ: mạch cũ G-A-T thì mạch mới C-T-A.
- ✦Kết quả: 1 DNA mẹ → 2 DNA con giống nhau và giống mẹ. Nhờ vậy thông tin di truyền được truyền nguyên vẹn qua nguyên phân và qua các thế hệ.
Dạng bài
Đếm DNA sau k lần tái bản
- 1 Mỗi lần tái bản, số DNA gấp đôi ⇒ sau k lần có 2ᵏ DNA con.
- 2 Mạch cũ của mẹ không mất đi: luôn chỉ 2 DNA chứa nó (mỗi DNA một mạch).
- 3 Tổng số mạch = 2 · 2ᵏ ⇒ số mạch mới = 2ᵏ⁺¹ − 2.
- 4 Kiểm tra bằng cách nhân đôi từng lần.
⚠️ Bẫy hay gặp: Sau 3 lần tái bản có 8 DNA con nhưng chỉ 2 DNA còn mạch của mẹ, không phải 8 hay 4.
Một DNA tái bản 3 lần liên tiếp. Có bao nhiêu DNA con, bao nhiêu DNA còn mạch của mẹ, bao nhiêu mạch mới?
Hướng dẫn giải
3 📝 Phiên mã và các loại RNA
Cần nhớ
- ✦Phiên mã tổng hợp RNA từ một mạch của gene (mạch khuôn). Ghép: A→U, T→A, G→C, C→G.
- ✦Khác tái bản: tái bản cho DNA và dùng cả hai mạch; phiên mã cho RNA và chỉ dùng một mạch.
- ✦mRNA có trình tự giống mạch bổ sung của gene, chỉ khác T thành U. Ví dụ mạch bổ sung T-T-A thì mRNA U-U-A.
Ba loại RNA
| Loại | Chức năng |
|---|---|
| mRNA | Mang thông tin từ gene ra chất tế bào, làm khuôn để dịch mã |
| tRNA | Mang amino acid tới ribosome, khớp với codon trên mRNA |
| rRNA | Cùng protein cấu tạo nên ribosome, nơi diễn ra dịch mã |
Dạng bài
Viết mRNA từ mạch khuôn
- 1 Xác định mạch khuôn (đề cho mạch nào làm khuôn).
- 2 Đổi từng chữ: A→U, T→A, G→C, C→G.
- 3 Viết thành một hàng, giữ nguyên thứ tự; mRNA không có T.
- 4 Ghép ngược với mạch khuôn để kiểm tra.
⚠️ Bẫy hay gặp: A của mạch khuôn ghép với U, không phải T: A-T-G khuôn cho mRNA U-A-C, không phải T-A-C.
Mạch khuôn của gene là T - A - C - G - G - T - A. Viết mRNA.
Hướng dẫn giải
4 🔬 Mã di truyền và dịch mã
Cần nhớ
- ✦Dịch mã xảy ra ở ribosome: mRNA → chuỗi polypeptide. Cứ 3 nucleotide liền nhau (codon) mã hoá 1 amino acid.
- ✦Codon mở đầu: AUG (mã hoá Met). Codon kết thúc: UAA, UAG, UGA, không mã hoá amino acid, ribosome dừng ở đó.
- ✦Phổ biến: gần như mọi sinh vật dùng chung một bảng mã, nên gene người đặt vào vi khuẩn vẫn dịch ra đúng protein (như insulin).
- ✦Nhiều codon có thể cùng mã hoá một amino acid (mã thoái hoá). Ví dụ GGU, GGC, GGA, GGG đều là Gly.
Một số codon thường gặp (mRNA)
| Amino acid | Codon |
|---|---|
| Met (mở đầu) | AUG |
| Gly | GGU, GGC, GGA, GGG |
| Lys | AAA, AAG |
| Phe | UUU, UUC |
| Glu | GAA, GAG |
| Pro | CCU, CCC, CCA, CCG |
| Arg | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG |
| Tyr | UAU, UAC |
| Kết thúc | UAA, UAG, UGA |
Dạng bài
Đọc codon để đếm amino acid
- 1 Chia mRNA thành từng bộ ba từ đầu.
- 2 Tìm codon kết thúc đầu tiên (UAA, UAG, UGA): đọc tới đó thì dừng.
- 3 Số amino acid = số codon trước codon kết thúc; tra bảng để biết từng loại.
- 4 Kiểm tra: số nucleotide ÷ 3 = số codon, rồi trừ codon kết thúc.
⚠️ Bẫy hay gặp: mRNA 15 nucleotide cho 4 amino acid, không phải 5, khi codon cuối là codon kết thúc.
mRNA: AUG GGC AAA UUU UAA. Chuỗi polypeptide có mấy amino acid, gồm những gì?
Hướng dẫn giải
5 🧩 Từ gene đến tính trạng
Cần nhớ
- ✦Sơ đồ: gene (DNA) → mRNA → protein → tính trạng. Gene quy định protein; chính protein làm nên cấu trúc và chức năng, rồi biểu hiện thành tính trạng.
- ✦Đổi một nucleotide có thể đổi một codon, tức đổi một amino acid, nên đổi protein và có thể đổi tính trạng. Ví dụ: thay 1 cặp nucleotide gây bệnh hồng cầu hình liềm.
- ✦Không phải lúc nào cũng đổi: nếu codon mới vẫn mã hoá cùng amino acid (mã thoái hoá) thì chuỗi amino acid giữ nguyên.
Ba quá trình, đừng lẫn
| Quá trình | Từ gì sang gì | Ở đâu |
|---|---|---|
| Tái bản | DNA → DNA | Trong nhân |
| Phiên mã | DNA → RNA | Trong nhân |
| Dịch mã | mRNA → protein | Ribosome, chất tế bào |
✏️ Luyện tập
Làm xong mỗi nhóm bấm Kiểm tra. Câu sai có lời giải ngắn và nút quay lại phần cách làm.
DNA và gene
- 1Nhận biết
Trong phân tử DNA, nucleotide loại A ghép với loại nào theo nguyên tắc bổ sung?
- 2Nhận biết
Gene là:
- 3Thông hiểu
DNA của mỗi loài có tính đặc thù là nhờ:
- 4Thông hiểu Một mạch của đoạn DNA là G - A - T - T - C - A. Viết liền các chữ, mạch bổ sung là .
- 5Vận dụng Đoạn DNA có N = 2 400 nucleotide, A chiếm 20%. Số nucleotide loại T là , số nucleotide loại G là .
- 6Vận dụng
Đoạn DNA có 350 nucleotide loại A và 650 nucleotide loại G. Tổng số nucleotide của đoạn là:
Tái bản DNA
- 1Nhận biết
Nguyên tắc bán bảo toàn nghĩa là mỗi DNA con gồm:
- 2Thông hiểu Một DNA tái bản 4 lần liên tiếp cho DNA con, trong đó có DNA còn chứa mạch của DNA mẹ ban đầu.
- 3Thông hiểu
Mạch cũ của DNA mẹ là G - A - T - T - C. Mạch mới tổng hợp ghép với nó là:
Phiên mã và các loại RNA
- 1Nhận biết
mRNA có chức năng:
- 2Thông hiểu
tRNA có chức năng:
- 3Thông hiểu
Điểm khác nhau giữa tái bản và phiên mã là:
- 4Thông hiểu Mạch khuôn của gene là A - T - G - C - C. Viết liền các chữ, mRNA phiên mã từ đó là .
- 5Vận dụng Mạch bổ sung (không làm khuôn) của một gene là T - T - A - C - G. mRNA phiên mã từ gene là .
Mã di truyền và dịch mã
- 1Nhận biết
Codon mở đầu trên mRNA là:
- 2Thông hiểu
Codon nào không mã hoá amino acid (codon kết thúc)?
- 3Thông hiểu
Biết AUG: Met, GGC: Gly, AAA: Lys, UUU: Phe. mRNA AUG GGC AAA UUU tạo chuỗi polypeptide:
- 4Vận dụng Mạch khuôn T A C C T T G G A A T T (biết UAA là codon kết thúc) cho chuỗi polypeptide gồm amino acid.
- 5Vận dụng
Mạch khuôn TAC CCG TTT AAA. Nếu G thứ 6 đổi thành A (CCG → CCA) thì mRNA có GGC → GGU. Biết GGU, GGC, GGA, GGG đều mã hoá Gly. Kết quả:
Từ gene đến tính trạng
- 1Thông hiểu
Bấm theo thứ tự của sơ đồ từ gene đến tính trạng:
Thứ tự của em: — bấm lần lượt —
- 2Thông hiểu
Xét nghiệm DNA xác định được quan hệ huyết thống vì:
- 3Vận dụng
Bệnh hồng cầu hình liềm xuất hiện chỉ do thay một cặp nucleotide trong gene. Chuỗi hệ quả đúng là:
🎯 Chủ điểm này ra kiểm tra và thi chuyên thế nào?
- •Kiểm tra hay hỏi viết mạch bổ sung, viết mRNA từ mạch khuôn và phân biệt tái bản với phiên mã (sản phẩm, số mạch làm khuôn).
- •Bài tập tính thường cho tổng số nucleotide và %A để tính từng loại, hoặc cho độ dài mRNA để đếm số codon, số amino acid (nhớ trừ codon kết thúc).
- •Đề thi chuyên Sinh hay thêm đột biến thay một cặp nucleotide: tra bảng mã xem amino acid có đổi không, có xuất hiện codon kết thúc không.
17. Nhiễm sắc thể, nguyên phân và giảm phân