BÀI 40. DỊCH MÃ VÀ MỐI QUAN HỆ TỪ GENE ĐẾN TÍNH TRẠNG
Trang bìa
Trang bìa
Ảnh
BÀI 40. DỊCH MÃ VÀ MỐI QUAN HỆ TỪ GENE ĐẾN TÍNH TRẠNG
Mở đầu
Mở đầu
Mở đầu
Thông tin di truyền trên gene được phiên mã thành trình tự các nucleotide trên mRNA. mRNA tham gia quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình đó diễn ra như thế nào?
Trả lời
Trả lời
Thông tin di truyền trên gene được phiên mã thành trình tự các nucleotide trên mRNA, mRNA tham gia quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình đó diễn ra như sau: - Ở quá trình phiên mã: Trình tự mã di truyền trên gene được bản phiên mã thành mRNA theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với U, T liên kết với A, G liên kết với C và C liên kết với G). - Ở quá trình dịch mã: Mã di truyền trên mRNA sẽ quy định loại amino acid trên chuỗi polypeptide. Trình tự các mã di truyền (codon) trên mRNA quy định thành phần và trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide, từ đó quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein.
Mã di truyền là gì
Hoạt động
Hoạt động
Giả thiết mã di truyền là các đoạn ngắn nucleotide liên kề trên mRNA (có cùng số lượng nucleotide, kí hiệu là n) quy định loại amino acid tương ứng trên chuỗi polypeptide. a) Xác định số loại mã di truyền và số loại amino acid tương ứng tối đa có thể có với mỗi n. Hoàn thành vào vở theo mẫu Bảng 40.1. b) Nếu các tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa để thực hiện chức năng sinh học thì mã di truyền gồm bao nhiêu nucleotide? Biết rằng có 20 loại amino acid cấu tạo nên protein.
Ảnh
Trả lời
Trả lời
a) Bảng 40.1. Số loại mã di truyền tương ứng số lượng nucleotide (n) trong mã b) Nếu các tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa để thực hiện chức năng sinh học thì mã di truyền gồm 3 nucleotide: Có 20 loại amino acid, vậy cần có ít nhất 20 loại mã di truyền mã hóa (nếu mỗi mã di truyền mã hóa một amino acid), vậy với số loại mã tìm được trong bảng trên thì chỉ có 64 và 256 mã là thỏa mãn. Tuy nhiên, tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa nên số loại mã di truyền phù hợp là 64, tương ứng mỗi mã di truyền có 3 nucleotide.
Ảnh
Mã di truyền là gì
Mã di truyền là gì
Mã di truyền là mật mã sinh học quy định thông tin về trình tự các amino acid trên chuỗi polypeptide được mã hoá bằng trình tự các nucleotide trên gene, qua phân tử trung gian mRNA. Mỗi amino acid trên chuỗi polypeptide được mã hoá bởi một bộ ba nucleotide liển kế trên mRNA, được gọi là codon. Trong tổng số 64 codon được hình thành từ 4 loại nucleotide (A, U, G, C), có 61 codon quy định tương ứng 20 loại amino acid, còn 3 codon (UAA, UAG và UGA) không mã hoá amino acid mà có vai trò kết thúc tổng hợp protein, được gọi là các codon kết thúc; codon AUG vừa là codon mở đầu quá trình tổng hợp protein, vừa là codon mã hoá amino acid methionine (Hình 40.1).
Hình 40.1
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
Quan sát Hình 40.1 các codon cùng nghĩa (cùng mã hóa cho một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau về loại nucleotide tại vị trí nào của codon?
Trả lời
Các codon cùng nghĩa (cùng mã hóa cho một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau về loại nucleotide tại vị trí đầu tiên của codon.
Mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein
Mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein
Mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein
Mã di truyền quy định loại amino acid trong chuỗi polypeptide. Trình tự mã di truyền trên gene và bản phiên mã của gene (mRNA) quy định thành phần và trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide, từ đó quy định thành phần và cấu trúc của protein.
Ảnh
Câu hỏi
Câu hỏi
Quan sát Hình 40.3 cho biết mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein như thế nào.
Trả lời
1 Mã di truyền sẽ quy định loại amino acid trên chuỗi polypeptide. Trình tự các mã di truyền (codon) trên mRNA sẽ quy định thành phần và trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide, từ đó quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein.
Câu hỏi
Câu hỏi
Nêu ý nghĩa của đa dạng mã di truyền.
Trả lời
Ý nghĩa của đa dạng mã di truyền: Mã di truyền đa dạng (64 mã di truyền) quy định 20 loại amino acid dẫn đến hiện tượng nhiều mã di truyền cùng mã hóa một amino aicd. Điều này có ý nghĩa trong trường hợp đột biến. Đột biến điểm thay thế một cặp nucleotide dẫn đến thay đổi mã bộ ba tương ứng. Trong trường hợp bộ ba ban đầu và bộ ba sau đột biến cùng quy định một amino aicd thì thành phần cấu trúc và chức năng của protein không bị thay đổi.
Quá trình dịch mã
Quá trình dịch mã
Quá trình dịch mã
Quá trình dịch mã được sơ đồ hoá ở Hình 40.4. Theo đó, trình tự mã di truyền trên mRNA được RNA vận chuyển (tRNA) dịch thành trình tự các amino acid trên chuỗi polypeptide. Để thực hiện chức năng dịch mã, phân tử tRNA có bộ ba đối mã với mã di truyền trên mRNA, đồng thời vận chuyển loại amino acid tương ứng do mã di truyền trên mRNA quy định.
Hình 40.1
Ảnh
Hoạt động
Hoạt động
Đọc thông tin trên và quan sát Hình 40.4, trả lời các câu hỏi sau: 1. Có những thành phần nào tham gia quá trình dịch mã? Nêu vai trò của mỗi thành phần trong quá trình dịch mã. 2. Quá trình dịch mã gồm những giai đoạn nào? Mô tả khái quát diễn biến quá trình dịch mã. 3. Dịch mã là gì?
Trả lời
Trả lời
1. Những thành phần và vai trò của chúng trong quá trình dịch mã là: - mRNA: làm mạch khuôn, mang thông tin mã hóa chuỗi polypeptide. - amino acid tự do trong môi trường nội bào: là nguyên liệu tổng hợp chuỗi polypeptide. - tRNA: thực hiện chức năng “phiên dịch” mã di truyền trên mRNA (mang đúng loại amino acid tương ứng với bộ ba trên mRNA quy định). - Ribosome: là nơi các tRNA đã được gắn amino acid đọc và giải mã các bộ ba, tại đây hình thành liên kết giữa các amino acid. 2. Quá trình dịch mã gồm các giai đoạn sau: - 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
- 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
- Giai đoạn 3 (Kết thúc): Khi ribosome chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA/ UAG / UGA) thì quá trình dịch mã ngừng lại, ribosome rời khỏi mRNA, giải phóng chuỗi polypeptide. 3. Dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide (protein) dựa trên trình tự nucleotide trên bản phiên mã của gene (mRNA).
Mối quan hệ giữa gene và tính trạng
Sự biểu hiện của gene thành tính trạng
Sự biểu hiện của gene thành tính trạng
Các tính trạng ở sinh vật đều do gene quy định. Trong tế bào, gene không trực tiếp hình thành tính trạng mà phải thông qua sự tương tác giữa các phân tử mRNA, protein và có thể chịu tác động của các nhân tố môi trường.
Hoạt động
Hoạt động
Dựa vào kiến thức đã học kết hợp quan sát Hình 40.5, thực hiện các yêu cầu sau: 1. Nêu tên và sản phẩm của quá trình 1, quá trình 2. 2. Giải thích mối quan hệ giữa gene (DNA), mRNA, protein và tính trạng.
Ảnh
Trả lời
Trả lời
1. Tên và sản phẩm của quá trình 1, quá trình 2: 2. Mối quan hệ giữa gene (DNA), mRNA, protein và tính trạng: Trình tự các nucleotide trên mạch đơn của gene (DNA) quy định trình tự các nucleotide trên mRNA, trình tự các nucleotide trên mRNA quy định trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide (protein), protein quy định tính trạng. Như vậy, trong tế bào, gene không trực tiếp hình thành tính trạng mà phải thông qua sự tương tác giữa các phân tử mRNA, protein và có thể chịu tác động của các nhân tố môi trường.
Ảnh
Ý nghĩa di truyền của mối quan hệ giữa gene và tính trạng
Ý nghĩa di truyền của mối quan hệ giữa gene và tính trạng
Mọi tính trạng ở sinh vật đều có cơ sở vật chất di truyền là gene trong tế bào. Gene không trực tiếp tạo ra tính trạng, thông tin di truyền trên gene biểu hiện thành tính trạng phải thông qua các quá trình phiên mã, dịch mã. Bản chất di truyền của mối quan hệ giữa gene và tính trạng là trình tự các nucleotide trên mạch đơn của gene quy định trình tự các nucleotide trên phân tử mRNA, từ đó quy định trình tự các amino acid trong chuỗi polypeptide và protein, hình thành nên tính trạng của cơ thể
Sự tác động của các nhân tố bên trong tế bào
Sự tác động của các nhân tố bên trong tế bào hoặc môi trường bên ngoài lên các quá trình biểu hiện gene thành tính trạng có thể dẫn đến làm thay đổi tính trạng ở sinh vật. Ví dụ: Ức chế quá trình dịch mã của gene quy định tổng hợp ethylene ( Latex(C_2)Latex(H_4)) ở cây cà chua tạo ra giống cà chua cho quả chín chậm. Trong tế bào của mỗi cơ thể có chứa hàng nghìn đến hàng vạn gene, hình thành nên hệ gene quy định hệ thống các tính trạng của tế bào và của cơ thể. Mặt khác, thông tin di truyền chứa trong mỗi hệ gene ở các loài sinh vật cũng khác nhau; qua phiên mã, dịch mã đã tạo ra tập hợp các RNA và protein khác nhau ở các loài, từ đó hình thành nên hệ thống tính trạng khác nhau giữa các loài. Đó chính là cơ sở di truyền học của sự đa dạng về tính trạng ở các loài sinh vật.
Câu hỏi
Câu hỏi
Dựa vào kiến thức về mối quan hệ giữa gene và tính trạng, cho biết khi muốn thay đổi một tính trạng ở một loài thực vật, có thể sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào quá trình nào.
Trả lời
Vì gene quy định tính trạng nên khi muốn thay đổi một tính trạng ở một loài thực vật, thường sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào quá trình tái bản DNA
Cảm ơn
Cảm ơn
Ảnh