Bài 37. Nucleic acid và ứng dụng
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 37. NUCLEIC ACID VÀ ỨNG DỤNG
Mở đầu
Câu hỏi
Tại sao để xác định một người có phải là con đẻ của một cặp vợ chồng, người ta cần tiến hành xét nghiệm để đối sánh DNA của người đó với cả người vợ và người chồng?
Do con người sinh ra mang trong mình bộ gene đặc trưng, trong đó một nửa số DNA được nhận từ mẹ, một nửa số DNA được nhận từ bố. Vì thế, nếu phân tích trình tự nucleotide trên DNA của người con rồi so sánh với mẫu DNA của bố và mẹ có thể xác định được quan hệ huyết thống.
1. Deoxyribonucleic acid (dna)
1.1.Lý thuyết
Deoxyribonucleic acid (DNA) là phân tử mang thông tin di truyền trong tất cả các sinh vật, từ vi sinh vật đến con người. DNA chứa các chỉ dẫn cần thiết để xây dựng và duy trì sự sống, và nó cũng là cơ sở cho các quá trình di truyền và phát triển của sinh vật. DNA là nền tảng của sinh học phân tử và di truyền học, cung cấp cái nhìn sâu sắc về cách thông tin di truyền được tổ chức, truyền đạt và thực hiện trong các sinh vật sống.
1.2.Cấu trúc của DNA
Cấu trúc của DNA 1.Hình dạng: DNA có hình dạng xoắn kép, được mô tả lần đầu bởi James Watson và Francis Crick vào năm 1953. Cấu trúc này giống như một thang cuốn với các bậc thang là các cặp base nitrogen. 2.Các thành phần cơ bản: Nucleotide: DNA được cấu tạo từ các đơn vị gọi là nucleotide. 3.Chuỗi kép: Hai chuỗi nucleotide trong DNA liên kết với nhau thông qua liên kết hydro giữa các base nitrogen, tạo thành cấu trúc xoắn kép. Hai chuỗi này chạy theo hướng ngược nhau (đối xứng) và gắn kết với nhau qua các base nitrogen.
1.3.Hình thành kiến thức mới 1
Quan sát Hình 37.1, hãy mô tả cấu trúc của phân tử DNA.
Ảnh
Cấu trúc của phân tử DNA: - DNA được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân mà đơn phân là nucleotide gồm 4 loại A, T, G, 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.
Ảnh
- 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). Các nucleotide trên cùng một mạch liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị (liên kết phosphodiester). Các nucleotide giữa hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng hai liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng ba liên kết hydrogen).
1.4.Hình thành kiến thức mới 2
Hãy giải thích tại sao chỉ từ bốn loại nucleotide nhưng lại tạo ra được sự đa dạng của phân tử DNA.
Chỉ từ bốn loại nucleotide nhưng lại tạo ra được sự đa dạng của phân tử DNA vì: 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.
1.5.Luyện tập
Một đoạn phân tử DNA có trình tự các nucleotide trên một mạch như sau: ACCAAACCGAGT. Dựa trên nguyên tắc bổ sung, hãy xác định trình tự các nucleotide của mạch còn lại.
Các nucleotide giữa hai mạch của DNA liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T bằng hai liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng ba liên kết hydrogen. Trình tự các nucleotide của mạch đã cho: ACCAAACCGAGT → Trình tự các nucleotide của mạch còn lại là: TGGTTTGGCTCA
1.6.Hình thành kiến thức mới 3
Đọc thông tin trong bài và nêu chức năng của phân tử DNA.
Chức năng của phân tử DNA là lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
2. Gene
2.1.Lý thuyết
Gene là đơn vị cơ bản của di truyền, chứa thông tin di truyền cần thiết để sản xuất các protein và điều khiển các chức năng sinh lý của cơ thể. Gene đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định các đặc điểm và chức năng của sinh vật.
2.2.Cấu trúc của Gene
Thành phần cơ bản: Nucleotide: Gene được cấu thành từ các nucleotide, mỗi nucleotide bao gồm một nhóm phosphate, một đường deoxyribose (trong DNA) hoặc ribose (trong RNA), và một base nitrogen Cấu trúc gene: Vùng mã hóa (Exons): Phần của gene mã hóa cho protein. Các exon chứa thông tin cần thiết để tổng hợp amino acid. Vùng không mã hóa (Introns): Các đoạn không mã hóa (introns) nằm xen giữa các exon và có thể tham gia vào việc điều chỉnh gene hoặc có vai trò trong quá trình phiên mã. Promoter: Vùng khởi đầu của gene, nơi RNA polymerase gắn vào để bắt đầu quá trình phiên mã. Terminator: Vùng kết thúc của gene, nơi quá trình phiên mã kết thúc.
2.3.Chức năng
- Mã hóa Protein: Gene cung cấp thông tin để tổng hợp protein thông qua hai bước chính: phiên mã (transcription) và dịch mã (translation). Trong phiên mã, thông tin từ DNA được sao chép thành mRNA. Trong dịch mã, thông tin từ mRNA được sử dụng để tổng hợp protein. - Điều khiển các quá trình sinh lý: Gene không chỉ mã hóa protein mà còn có vai trò điều chỉnh các quá trình sinh lý như sự phát triển, chức năng tế bào, và phản ứng với môi trường. - Di truyền đặc điểm: Gene quy định các đặc điểm di truyền của sinh vật, như màu sắc của hoa, chiều cao của cây, và nhóm máu của con người. Gene cũng quyết định tính trạng mà cha mẹ truyền lại cho con cái.
2.4.Hình thành kiến thức mới 4
Người ta thường xác định danh tính tội phạm dựa trên dấu vết ở hiện trường vụ án bằng cách nào?
Mỗi người có một tỉ lệ nhất định trình tự nucleotide trên DNA, do đó, người ta có thể tiến hành phân tích trình tự nucleotide trên DNA được thu nhận từ các mẫu da, tóc, máu,.. ở hiện trường vụ án và so sánh với trình tự nucleotide trên DNA của các đối tượng tình nghi để xác định danh tính tội phạm.
2.5.Vận dụng
Tại sao cùng là loài người nhưng những nhóm cư dân ở các khu vực địa lí khác nhau như châu Á, châu Âu, châu Mỹ, châu Phi lại có những đặc điểm đặc trưng khác biệt?
Gene quy định tính trạng. Bên cạnh khả năng bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền giúp các nhóm cư dân ở các khu vực địa lí khác nhau đều được thừa hưởng một vốn gene đặc trưng cho loài người, gene còn có khả năng tạo ra những tổ hợp biến dị phong phú nhờ quá trình đột biến hay sinh sản. Do sống ở những khu vực địa lí khác nhau nên điều kiện tự nhiên tác động chọn lọc và giữ lại những tổ hợp biến dị thích nghi theo các hướng khác nhau (phù hợp với từng môi trường sống)
3. Ribonucleic acid (rna)
3.1.Lý thuyết
Ribonucleic acid (ARN hay RNA) là một phân tử polymer cơ bản có nhiều vai trò sinh học trong mã hóa, dịch mã, điều hòa, và biểu hiện của gen. RNA và DNA là các acid nucleic, và, cùng với lipid, protein và carbohydrat, tạo thành bốn loại đại phân tử cơ sở cho mọi dạng sự sống trên Trái Đất. Giống như DNA, RNA tạo thành từ một chuỗi nucleotide, nhưng không giống DNA là thường tìm thấy nó ở dạng tự nhiên là một sợi đơn gập lại vào chính nó, hơn là sợi xoắn kép.
Ảnh
3.2.Vai trò
Một số phân tử RNA đóng vai trò hoạt động bên trong tế bào như là những chất xúc tác cho các phản ứng sinh học, kiểm soát biểu hiện gen, hoặc những đáp ứng cảm nhận và liên lạc trong quá trình truyền tín hiệu tế bào. Một trong những quá trình hoạt động chính là sinh tổng hợp protein, một chức năng phổ biến mà các phân tử RNA trực tiếp tham gia tổng hợp protein trên phân tử ribosome. Quá trình này sử dụng các phân tử RNA vận chuyển (tRNA) mang các amino acid đến phức hệ ribosome, nơi các phân tử RNA ribosome (rRNA) thực hiện ghép nối các amino acid với nhau tạo thành chuỗi tiền protein.
3.3.Phân loại
Các loại RNA: - RNA thông tin (mRNA): Mang các hướng dẫn di truyền từ DNA đến ribosome để tổng hợp protein. - RNA vận chuyển (tRNA): Giúp giải mã các chuỗi mRNA thành các axit amin trong quá trình tổng hợp protein. Nó vận chuyển các axit amin cụ thể đến ribosome. - RNA ribosome (rRNA): Là thành phần chính của ribosome, nơi nó giúp thúc đẩy quá trình dịch mã mRNA thành protein.
3.4.Hình thành kiến thức mới 5
Phân biệt chức năng các loại phân tử RNA bằng cách hoàn thành bảng sau:
Ảnh
Ảnh
4.Dặn dò
Dặn dò
Ảnh
Dặn dò:
Các em nhớ đọc bài mới nhé!
Cảm ơn
Ảnh