Trang chủ Kỹ Thuật Số Mã di truyền là gì? Lý thuyết về gen và mã di truyền – Sinh 12

Mã di truyền là gì? Lý thuyết về gen và mã di truyền – Sinh 12

Mã di truyền là gì ? Khái niệm về gen. Lý thuyết về gen và mã di truyền. Phương pháp giải những dạng bài tập về Gen .

    Gen, mã di truyền và quy trình nhân đôi ADN mạng lưới hệ thống những nội dung cơ bản trong chương trình Sinh học 12. Gen, đơn vị chức năng cơ bản của di truyền, là một đoạn DNA chứa tổng thể những thông tin thiết yếu để tổng hợp một polypeptide ( protein ). Điều này tạo nên tính phong phú và đặc trưng của từng loại protein từ đó bảo vệ cấu trúc và hoạt động giải trí từng phần của khung hình. Con người có khoảng chừng 20.000 đến 23.000 gen tùy thuộc vào cách xác lập gen. Các gen được tàng trữ ở những nhiễm sắc thể trong nhân tế bào và ty thể. Để điều tra và nghiên cứu về chính sách di truyền và biến dị cần những khái niệm cơ bản, thế cho nên tất cả chúng ta tìm hiểu và khám phá những triết lý về gen và mã di truyền. Các bạn hoàn toàn có thể tìm hiểu thêm trong bài viết dưới đây.

    1. Mã di truyền là gì?

    1.1. Khái niệm gen:

    Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho một chuỗi pôlitpeptit hay phân tử ARN. Gen có thực chất là ADN, trên một phân tử ADN chứa rất nhiều gen.

    1.2. Khái niệm mã di truyền:

    Mã di truyền là trình tự sắp xếp những nucleotit có trong gen ( trong sợi khuôn ) sẽ quyết định hành động trình tự những axit amin có trong protein. Mã di truyền là mã bộ ba được đọc trên cả ADN và ARN theo chiều 5 ′ – 3 ′ ( cứ ba nucleotit đứng liền nhau thì mã hóa cho một axit amin ) hay một trong ba của nucleotit liên tục mã hóa có một axit amin. Ví dụ : mã gốc là 3 ’ – TAX-5 ’ → mã sao ( codon ) là : 5 ’ – AUG-3 ’ → mã đối mã ( anticodon ) là UAX – Met.

    Xem thêm: Đa dạng sinh học là gì? Vai trò và ý nghĩa của đa dạng sinh học?

    2. Lý thuyết về gen và mã di truyền:

    2.1. Lý thuyết về Gen :

    a. Cấu trúc chung của gen:

    * Mỗi gen cấu tạo bởi:

    – Các đơn phân A, T, G, X. Các gen gồm có DNA. Chiều dài của gen quyết định hành động chiều dài của protein được tổng hợp từ mã gen. DNA là một chuỗi xoắn kép, trong đó những nucleotide ( những bazơ ) link với nhau : + Adenine ( A ) link với thymine ( T ) + Guanine ( G ) link với cytosine ( C ) – Có hai mạch polinucleotit, nhưng chỉ có mạch gốc ( 3 ′ → 5 ′ ) mang thông tin mã hóa cho những axit amin, mạch còn lại được gọi là mạch bổ trợ .

    * Mỗi gen mã hóa prôtêin gồm 3 vùng trình tự nuclêôtit:

    – Vùng điều hòa : Nằm ở đầu 3 ′ của mạch mã gốc – Có trình tự Nucleotit đặc biệt quan trọng giúp ARN pôlimeraza hoàn toàn có thể nhận ra và link để khởi động quy trình phiên mã, đồng thời là trình tự điều hòa. – Vùng mã hóa : Nằm ở giữa gen – Mang thông tin mã hóa những axit min – Vùng mã hóa ở gen của sinh vật nhân sơ là vùng mã hóa liên tục ( gen không phân mảnh ), ở sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục, xen kẽ những đoạn mã hóa axit amin với những đoạn không mã hóa axit amin ( gen phân mảnh ). – Vùng kết thúc : Nằm ở đầu 5 ′ của mạch mã gốc – Mang tín hiệu kết thúc phiên mã.

    b. Chức năng của Gen: 

    DNA được phiên mã trong quy trình tổng hợp protein, trong đó một sợi ADN được dùng làm khuôn mẫu tổng hợp RNA thông tin ( mRNA ). RNA có những base như DNA, ngoại trừ uracil ( U ) sửa chữa thay thế thymine ( T ). Các phần của mRNA đi từ nhân đến tế bào chất và sau đó đến ribosome, nơi tổng hợp protein xảy ra. RNA luân chuyển ( tRNA ) mang những axit amin đến ribosome, và gắn axit amin vào chuỗi polypeptide đang tăng trưởng theo một trình tự xác lập bởi mRNA. Khi một chuỗi axit amin được lắp ráp, nó tự gấp nếp cuộn xoắn để tạo ra một cấu trúc protein ba chiều phức tạp dưới ảnh hưởng tác động của những phân tử đi kèm lân cận. DNA được mã hóa bằng mã bộ ba, chứa 3 trong số 4 nucleotides A, T, G, C. Các axit amin đơn cử được mã hóa bởi những bộ ba đơn cử gọi là codon. Vì có 4 nucleotide, nên số lượng mã bộ ba hoàn toàn có thể có là 43 ( 64 ). Tuy nhiên chỉ có 20 axit amin, nên có một số ít mã bộ ba dư thừa. Bởi vậy, một số ít mã bộ ba cùng mã hóa một axit amin. Các bộ ba khác hoàn toàn có thể mã hóa những yếu tố khởi đầu hoặc kết thúc quy trình tổng hợp protein và sắp xếp, lắp ráp những axit amin. Gen gồm có exon và intron. Exons mã hóa cho những axit amin cấu thành protein. Còn introns chứa những thông tin chi phối việc trấn áp và vận tốc sản xuất protein. Exons và intron cùng được sao chép vào mRNA, nhưng những đoạn được sao chép từ intron được vô hiệu sau đó. Nhiều yếu tố điều hòa việc phiên mã, gồm có RNA antisense, được tổng hợp từ chuỗi DNA không được mã hóa thành mRNA. Ngoài DNA, những nhiễm sắc thể chứa histon và những protein khác cũng ảnh hưởng tác động đến sự biểu lộ gen ( protein và số lượng protein được tổng hợp từ một gen nhất định ). Kiểu gen cho biết thành phần và trình tự di truyền đơn cử ; nó lao lý những protein nào được mã hóa để sản xuất. trái lại, bộ gen nói đến hàng loạt thành phần toàn bộ của những nhiễm sắc thể đơn bội, gồm có những gen mà chúng chứa. Kiểu hình hướng tới bộc lộ khung hình, sinh hóa và sinh lý của một người – nghĩa là, làm thế nào những tế bào ( hay khung hình ) triển khai công dụng. Kiểu hình được xác lập bởi loại và số lượng protein tổng hợp, tức là, sự bộc lộ của những gen ra môi trường tự nhiên như thế nào. Kiểu gen đơn cử hoàn toàn có thể có hoặc không đối sánh tương quan tốt với kiểu hình .

    Biểu hiện đề cập đến quy trình điều hòa thông tin được mã hóa trong một gen được dịch mã từ một phân tử ( thường là protein hoặc RNA ). Sự bộc lộ gen phụ thuộc vào vào nhiều yếu tố như tính trạng đó trội hay lặn, mức ngoại hiện và biểu lộ của gen ( xem Các yếu tố ảnh hưởng tác động đến sự bộc lộ gen ), mức độ phân hóa mô ( xác lập theo loại mô và tuổi ), những yếu tố thiên nhiên và môi trường, giới tính hoặc sự bất hoạt của nhiễm sắc thể và những yếu tố khác chưa biết.

    c. Phân biệt gen ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực:

    Gen ở SVNS và SVNT đều có cấu trúc 3 phần như nhau nhưng chúng phân biệt với nhau bởi cấu trúc vùng mã hóa : – Vùng mã hóa liên tục ( gen không phân mảnh ) : có ở sinh vật nhân sơ. – Vùng mã hóa không liên tục ( gen phân mảnh ) : có ở sinh vật nhân thực. Phần lớn những gen của sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục, những đoạn mã hóa axit amin ( exon ) và không mã hóa axit amin ( intron ) xen kẽ nhau.

    2.2. Lý thuyết về mã di truyền:

    a. Đặc điểm của mã di truyền:

    – Mã di truyền là mã bộ ba – Có tính phổ cập – Tính đặc hiệu – Tính thoái hóa. Bằng thực nghiệm những nhà khoa học đã xác lập được đúng mực có 64 bộ ba. Trong đó : – 61 bộ ba mã hóa cho 20 axit amin. – 3 bộ ba không mã hóa cho axit amin nào được gọi là bộ ba kết thúc. Trong quy trình dịch mã khi riboxom tiếp xúc với những bộ ba kết thúc thì những tiểu phần của riboxom tách nhau ra và quy trình dịch mã kết thúc.

    b. Khái niệm và quy trình nhân đôi ADN :

    * Khái niệm quá trình nhân đôi ADN:

    Nhân đôi ADN là quy trình tạo ra hai phân tử ADN con có cấu trúc giống hệt phân tử ADN mẹ bắt đầu. Quá trình nhân đôi hoàn toàn có thể diễn ra ở pha S kì trung gian của chu kì tế bào ( trong nhân của sinh vật nhân thực ) hoặc ngoài tế bào chất ( ADN ngoài nhân : ti thể, lục lạp ) để sẵn sàng chuẩn bị cho phân loại tế bào. Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo những nguyên tắc : – Nguyên tắc bổ trợ : A – T, G – X. – Nguyên tắc bán bảo toàn : trong mỗi phân tử ADN con thì một mạch là mới tổng hợp còn mạch kia là của ADN mẹ. – Nguyên tắc nửa gián đoạn : một mạch được tổng hợp liên tục, còn mạch kia bị tổng hợp từng đoạn một sau đó những đoạn mới được nối vào nhau. Vai trò của quy trình nhân đôi ADN : giúp cho thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác được truyền đạt nguyên vẹn.

    * Các thành phần tham gia quá trình nhân đôi ADN:

    – Hai mạch đơn của phân tử ADN mẹ. – Các nucleotit tự do trong thiên nhiên và môi trường ( A, T, G, X ) để tổng hợp mạch mới và những ribonucleotit A, U, G, X để tổng hợp đoạn mồi.

    – Hệ thống các enzyme tham gia vào quá trình tái bản gồm:

    Enzyme Chức năng
    Gyraza, Helicaza Gyraza (tháo xoắn phân tử ADN mẹ), Helicaza (cắt các liên kết hiđrô giữa hai mạch đơn của phân tử ADN mẹ để lộ mạch khuôn, tạo chạc ba tái bản)
    ARN pôlimeraza Tổng hợp đoạn mồi ARN bổ sung với mạch khuôn
    ADN pôlimeraza Gắn các nuclêôtit tự do ngoài môi trường vào liên kết với các nuclêôtit mạch khuôn để tổng hợp mạch mới
    Ligaza Nối các đoạn Okazaki thành mạch mới

    * Các bước của quá trình nhân đôi AND: 

    Quá trình nhân đôi ADN được diễn ra theo trình tự gồm 3 bước sau : Bước 1 : Phân tử ADN mẹ tháo xoắn : Nhờ những enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN mẹ tách nhau dần tạo nên chạc chữ Y và để lộ ra 2 mạch khuôn, trong đó một mạch có đâu 3 ’, còn mạch kia có đầu 5 ’. Bước 2 : Tổng hợp những mạch ADN mới : Enzim ARN-pôlimeraza tổng hợp đoạn mồi, tiếp theo enzim ADN-pôlimeraza lần lượt link những nuclêôtit tự do từ thiên nhiên và môi trường nội bào với những nuclêôtit trên mỗi mạch khuôn theo nguyên tắc bổ trợ. Vì enzim ADN-pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5 ’ → 3 ’ nên : Trên mạch khuôn có đầu 3 ’ thì mạch bổ trợ được tổng hợp liên tục theo chiều 5 ’ → 3 ’ cùng chiều với chiều tháo xoắn. Trên mạch khuôn có đầu 5 ’ thì mạch bổ trợ được tổng hợp ngắt quãng tạo nên những đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki cũng theo chiều 5 ’ → 3 ’ ngược chiều với chiều tháo xoắn, sau đó những đoạn này được nối lại với nhau nhờ enzim nối ADN – ligaza. Bước 3 : Hai phân tử mới được tạo thành : Mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn ( một mạch được tổng hợp và một mạch cũ của phân tử bắt đầu ) đóng xoắn lại với nhau tạo thành hai phân tử ADN con. Kết thúc quy trình nhân đôi : Hai phân tử ADN con được tạo thành có cấu trúc giống hệt nhau và giống ADN mẹ bắt đầu. Ở sinh vật nhân thực, quy trình nhân đôi diễn ra ở nhiều điểm tái bản khác nhau ( nhiều đơn vị chức năng tái bản ). Ở sinh vật nhân sơ chỉ xảy ra tại một điểm ( đơn vị chức năng tái bản ).

    Chú ý:

    Mỗi đơn vị chức năng tái bản gồm có hai chạc chữ Y phát sinh từ một điểm khởi đầu và được nhân đôi theo hai hướng. Trong một đơn vị chức năng tái bản số đoạn mồi cung ứng cho quy trình nhân đôi bằng số đoạn okazaki + 2.

    * Ý nghĩa của quá trình nhân đôi: 

    Nhân đôi ADN trong pha S của kì trung gian để sẵn sàng chuẩn bị cho quy trình nhân đôi nhiễm sắc thể và chuẩn bị sẵn sàng cho quy trình phân loại tế bào. Nhân đôi ADN lý giải sự truyền đạt thông tin di truyền một cách đúng mực qua những thế hệ.

    Xem thêm: Suy giảm đa dạng sinh học là gì? Nguyên nhân, biện pháp hạn chế mất đa dạng sinh học?

    3. Phương pháp giải các dạng bài tập về Gen:

    3.1. Bài tập liên hệ giữa tổng nuclêôtit với chiều dài và khối lượng của gen:

    Gen ( hay ADN ) có 2 mạch đơn. Chiều dài gen ( hay ADN ) là chiều dài của 1 mạch đơn và mỗi nuclêôtit xem như có size 3,4 Å. Ta có chiều dài : L = N2 × 3,4 o ( A ) – ( L là chiều dài gen, N là số nuclêôtit của gen ). – Khối lượng trung bình của mỗi nuclêôtit trong gen là 300 đvC. Ta có khối lượng của gen có N nuclêôtit là : M = N × 300

    3.2. Vận dụng nguyên tắc bổ sung để xác định tỷ lệ %, số lượng từng loại nuclêôtit trong gen:

    Gọi A, T, G, X là những loại nuclêôtit của gen. Theo nguyên tắc bổ trợ ( NTBS ), trên hai mạch của gen, những nuclêôtit đứng đối lập từng cặp, nối nhau bằng link hyđrô yếu theo NTBS : A hợp với T ( và ngược lại ) ; G hợp với X ( và ngược lại ). Do vậy, ta có những hệ quả sau :

    * Về số lượng:

    A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2 A = T ; G = X A + T + G + X = N A + G = N2 Vậy : Trong gen tổng số lượng của hai loại nuclêôtit không bổ trợ nhau, luôn luôn bằng số nuclêôtit trong một mạch đơn.

    * Về tỉ lệ %:

    % A = % T ; % G = % X % ( A + T + G + X ) = 100 % % ( A + G ) = 50 % N % A = % T = 50 % − % G

    3.3. Bài tập liên hệ giữa số lượng các loại nuclêôtit của gen với số liên kết hydro, liên kết cộng hóa trị của gen:

    * Về liên kết hyđrô, theo nguyên tắc bổ sung:

    – A nối với T bằng 2 link hyđrô. Do vậy số link hyđrô của cặp A-T là 2A ( hoặc 2T ). – G nối với X bằng 3 link hyđrô. Tương tự, số link hyđrô của cặp G – X là 3G ( hoặc 3X ). – Gọi H là tổng số link hyđrô của gen, N là tổng số nuclêôtit của gen. Ta có : H = 2A + 3G = 2T + 3G = 2T + 3X = 2A + 3X H = 2 % A × N + 3 % G × N

    * Về liên kết cộng hóa trị:

    Trong mỗi nuclêôtit cũng có một link cộng hóa trị. Nếu chỉ xét link cộng hóa trị giữa nuclêôtit này với nuclêôtit khác trong mỗi mạch đơn. + Cứ 2 nuclêôtit sau đó nhau bằng 1 link + Cứ 3 nuclêôtit tiếp nối nhau bằng 2 link.

    + Cứ 4 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 3 liên kết.

    → Mỗi mạch đơn của gen có ( N / 2 – 1 ) link. Gọi Y là tổng link hóa trị giữa những nuclêôtit của gen : Y = 2 ( N2 − 1 ) = N − 2 .

    Trên đây là những kỹ năng và kiến thức cơ bản về Mã di truyền là gì ? Lý thuyết về gen và mã di truyền trong chương trình Sinh học lớp 12. Hi vọng bài viết này sẽ phân phối tới những bạn lượng kỹ năng và kiến thức hữu dụng trong quy trình học tập, điều tra và nghiên cứu và làm bài tập có tương quan.

      Mã di truyền là gì? Lý thuyết về gen và mã di truyền – Sinh 12
      Bài viết liên quan
      Sửa máy giặt
      Bài Mới Nhất
      Hotline 24/7: O984.666.352
      Alternate Text Gọi ngay