Giải KHTN 9 Cánh diều Bài 34: Từ gene đến tính trạng có đáp án

Gene nằm trong nhân tế bào của sinh vật nhân thực nhưng gene có thể tạo ra sản phẩm protein ở tế bào chất của tế bào là nhờ 2 quá trình là phiên mã và dịch mã:

- Tại nhân tế bào, trình tự các nucleotide trên gene quy định trình tự các nucleotide trên phân tử mRNA thông qua quá trình phiên mã. Sau đó, phân tử mRNA này sẽ từ nhân tế bào đi ra tế bào chất.

- Tại tế bào chất, trình tự các nucleotide trên phân tử mRNA được dịch mã thành trình tự các amino acid trên phân tử protein, protein biểu hiện thành tính trạng của cơ thể.

a) Kết quả của quá trình tái bản: Một phân tử DNA mẹ qua quá trình tái bản tạo ra hai phân tử DNA con giống nhau và giống phân tử DNA mẹ.

b) Chi tiết thể hiện DNA tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn: Mỗi một phân tử DNA con được tạo ra đều chứa một mạch của phân tử DNA mẹ và một mạch mới tổng hợp.

a) Mạch mới được tổng hợp theo chiều 5’ – 3’.

b) Mô tả quá trình tái bản DNA: Quá trình tái bản DNA diễn ra qua 3 giai đoạn:

- Giai đoạn 1: Tháo xoắn, phá vỡ liên kết hydrogen để tách hai mạch của phân tử DNA với sự tham gia của enzyme tháo xoắn.

- Giai đoạn 2: Enzyme DNA polymerase thực hiện gắn các nucleotide tự do trong môi trường tế bào liên kết với các nucleotide trên mỗi mạch khuôn của DNA theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng 2 liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydrogen) để kéo dài mạch DNA mới theo chiều 5’ – 3’.

- Giai đoạn 3: Khi các chạc tái bản trên phân tử DNA gặp nhau, quá trình tái bản hoàn thành. Hai mạch đơn gồm một mạch mới tổng hợp và một mạch khuôn xoắn trở lại với nhau, tạo ra hai phân tử DNA mới giống như phân tử DNA ban đầu.

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 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.

a) Sản phẩm quá trình phiên mã là các phân tử RNA, nếu RNA tạo ra là mRNA thì phân tử này được sử dụng để tổng hợp chuỗi polypeptide.

b) Nguyên tắc bổ sung được thể hiện trong quá trình phiên mã: Enzyme RNA polymerase thực hiện gắn các nucleotide trong môi trường nội bào để tạo nên mạch RNA dựa trên mạch khuôn của gene (mạch 3’ – 5’) 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}).

c) Chiều tổng hợp của mạch RNA: Mạch RNA được tổng hợp theo chiều 5’ – 3’.

Bảng 34.1. Mã di truyền được tạo ra trong một số trường hợp

Ví dụ cho thấy nhiều bộ ba cùng mã hoá cho một amino acid:

- 2 bộ UUU và UUC cùng mã hóa cho amino acid là phenylalanine (Phe).

- 3 bộ ba AUU, AUC, AUA cùng mã hóa cho amino acid là isoleucine (Ile).

- 4 bộ ba GUU, GUC, GUA, GUG cùng mã hóa cho amino acid là valine (Val).

a) Những thành phần tham gia vào quá trình dịch mã: mRNA, amino acid tự do, tRNA, ribosome.

b) Vai trò của phân tử tRNA trong quá trình dịch mã: tRNA thực hiện chức năng “phiên dịch” mã di truyền trên mRNA (vận chuyển đúng loại amino acid tương ứng với bộ ba trên mRNA quy định).

c) Sản phẩm của quá trình dịch mã là chuỗi polypeptide, chuỗi polypeptide sau đó được biến đổi thành protein thực hiện chức năng.

Phân tích mối quan hệ của DNA và tính trạng:

- Trong quá trình phiên mã, trình tự các nucleotide trên mạch đơn của gene (DNA) quy định trình tự các nucleotide trên mRNA.

- Trong quá trình dịch mã, trình tự các nucleotide trên mRNA quy định trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide.

- Chuỗi polypeptide hoàn thiện cấu trúc hình thành nên phân tử protein thực hiện chức năng, từ đó biểu hiện ra tính trạng.

→ Như vậy, trong tế bào, gene (DNA) quy định tính trạng nhưng không trực tiếp hình thành tính trạng mà phải thông qua cơ chế phiên mã từ DNA sang mRNA, dịch mã từ mRNA sang chuỗi polypeptide.

Cơ sở của sự đa dạng về tính trạng của các loài chính là sự đa dạng về gene:

- Các gene khác nhau có số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp nucleotide khác nhau quy định các tính trạng khác nhau.

- Ngoài ra, khi xem xét trong phạm vi một gene, nếu trình tự nucleotide của gene bị thay đổi có thể tạo ra trình tự amino acid mới, từ đó có thể hình thành kiểu hình mới của tính trạng.

a) - Đột biến gene xảy ra ở vị trí cặp nucleotide thứ 2 của bộ ba quy định amino acid thứ 6 trên gene quy định tổng hợp chuỗi β-hemoglobin.

- Đột biến trên đã làm thay đổi một amino acid ở vị trí thứ 6 của chuỗi polypeptide (thay thế amino acid Glu thành Val).

b) Hồng cầu hình liềm làm xuất hiện hàng loạt rối loạn bệnh lí trong cơ thể như thể lực giảm, tiêu huyết, suy tim, tổn thương não, lách bị tổn thương, rối loạn tâm thần, liệt,…

(a) – Mất một cặp nucleotide (mất cặp A – T).

(b) – Thêm một cặp nucleotide (thêm cặp T – A).

(c) – Thay thế một cặp nucleotide (thay thế cặp A – T bằng cặp C – G).

Một số giống cây trồng được tạo ra từ đột biến gene:

- Hoa lan đột biến gene mang lại giá trị kinh tế cao.

- Giống lúa CM5 mang gene bị đột biến cấu trúc làm xuất hiện những tính trạng tốt như: năng suất cao, chịu rét, chống chịu sâu bệnh khá, chịu mặn tốt,…