Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 12 Bài 1 Gen, Mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN
Bài tập 1 trang 10 SGK Sinh học 12
Gen là gì? Cho ví dụ minh hoạ?
Gen là một đoạn ADN (axit deoxyribonucleic) có chức năng quy định một hoặc nhiều tính trạng của cơ thể. Gen là đơn vị di truyền cơ bản, mang thông tin di truyền được truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác qua sự nhân đôi và phân chia tế bào. Gen được mã hóa bởi các chuỗi nucleotide (bao gồm các đơn vị cơ bản là adenine (A), thymine (T), cytosine (C) và guanine (G)) với một trình tự xác định. Mỗi gen có một chức năng riêng biệt, như mã hóa cho một protein hoặc RNA, góp phần vào việc kiểm soát các quá trình sinh học trong tế bào.
Ví dụ về gen là gen mã hóa cho protein hemoglobin, có nhiệm vụ vận chuyển oxy trong máu. Gen này sẽ tạo ra chuỗi polypeptide của hemoglobin thông qua quá trình dịch mã và dịch nghĩa.
Bài tập 2 trang 10 SGK Sinh học 12
Trình bày cấu trúc chung của các gen mã hoá prôtêin?
Gen mã hóa protein có cấu trúc chung bao gồm ba phần chính: phần điều hòa, phần mã hóa và phần kết thúc.
Phần điều hòa (promoter): Đây là vùng điều khiển quá trình sao chép gen. Promoter nằm ở phía 5' của gen, là nơi enzim ARN polimerase gắn kết để bắt đầu quá trình sao chép.
Phần mã hóa (coding sequence): Đây là phần chứa thông tin di truyền quy định cấu trúc của protein. Phần này được chia thành các exon và intron. Exon là các đoạn mã di truyền chứa thông tin mã hóa cho protein, còn intron là các đoạn không mã hóa và sẽ được cắt bỏ trong quá trình xử lý ARN trước khi tạo ra protein.
Phần kết thúc (terminator): Đây là vùng kết thúc quá trình sao chép, giúp enzim ARN polimerase dừng lại và kết thúc quá trình tổng hợp ARN.
Cấu trúc này là đặc trưng của gen mã hóa cho protein ở cả sinh vật nhân sơ và nhân thực, mặc dù có sự khác biệt về cách thức hoạt động trong từng loài.
Bài tập 3 trang 10 SGK Sinh học 12
Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn trong quá trình nhân đôi ADN. Nêu ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN.
Nguyên tắc bổ sung: Nguyên tắc bổ sung trong quá trình nhân đôi ADN nói rằng mỗi nucleotide trên một mạch khuôn của ADN sẽ tạo ra một mạch bổ sung mới theo nguyên tắc: A (adenine) sẽ liên kết với T (thymine), C (cytosine) sẽ liên kết với G (guanine). Sự bổ sung này đảm bảo rằng mạch ADN mới được tạo ra có thông tin di truyền chính xác giống như mạch ADN gốc.
Nguyên tắc bán bảo tồn: Nguyên tắc bán bảo tồn trong quá trình nhân đôi ADN cho rằng mỗi phân tử ADN mới sẽ gồm một mạch cũ (gốc) và một mạch mới. Điều này có nghĩa là khi phân tử ADN nhân đôi, một nửa cấu trúc ADN sẽ được giữ lại từ phân tử cũ, còn nửa còn lại là mạch mới được tổng hợp từ các nucleotide tự do. Nguyên tắc này giúp đảm bảo tính ổn định và độ chính xác cao của quá trình nhân đôi, vì mỗi tế bào con sẽ nhận được một bản sao chính xác của ADN từ tế bào mẹ.
Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN rất quan trọng trong việc duy trì tính ổn định của thông tin di truyền. Nó cho phép tế bào phân chia và tạo ra hai tế bào con có bộ gen giống hệt nhau, giúp các sinh vật duy trì sự sống và phát triển.
Bài tập 4 trang 10 SGK Sinh học 12
Mã di truyền có các đặc điểm gì?
Mã di truyền là hệ thống mã hóa thông tin di truyền trong các phân tử ADN và ARN. Mã di truyền có những đặc điểm chính sau:
Tính đặc hiệu: Mỗi bộ ba nucleotide (codon) trong mã di truyền mã hóa cho một axit amin nhất định. Mỗi axit amin chỉ được mã hóa bởi một hoặc một vài bộ ba codon.
Tính lặp lại: Một số axit amin có thể được mã hóa bởi nhiều bộ ba codon khác nhau. Đây là nguyên nhân dẫn đến tính chất thoái hóa của mã di truyền.
Tính không chồng chéo: Các codon mã hóa cho các axit amin khác nhau không có sự chồng chéo. Mỗi bộ ba codon chỉ mã hóa một axit amin duy nhất.
Tính liên tục: Các codon trong mã di truyền được đọc liên tiếp, không có khoảng cách giữa chúng.
Mã di truyền giúp các tế bào hiểu được cách thức tổng hợp protein từ thông tin di truyền chứa trong ADN.
Bài tập 5 trang 10 SGK Sinh học 12
Hãy giải thích vì sao trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp một cách gián đoạn.
Quá trình nhân đôi ADN diễn ra tại các điểm nhân đôi, tạo ra cấu trúc gọi là "chạc chữ Y" do các mạch ADN đang mở ra để sao chép. Trong quá trình nhân đôi ADN, có hai loại mạch khác nhau được tổng hợp:
Mạch liên tục: Mạch này được tổng hợp theo chiều 5' → 3' một cách liên tục, vì enzim ADN polimerase di chuyển theo chiều của chạc chữ Y mà không gặp trở ngại.
Mạch gián đoạn: Mạch này được tổng hợp theo chiều 3' → 5', nhưng vì ADN polimerase chỉ có thể tổng hợp mạch theo chiều 5' → 3', mạch này phải được tổng hợp gián đoạn thành các đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki. Sau đó, các đoạn này sẽ được nối lại bởi enzim ligase.
Lý do mạch còn lại phải được tổng hợp gián đoạn là do tính chất của enzim ADN polimerase chỉ có thể thêm các nucleotide vào đầu 3' của mạch đang tổng hợp.
Bài tập 6 trang 10 SGK Sinh học 12
Hãy chọn phương án trả lời đúng: Vai trò của enzim ADN polimeraza trong quá trình nhân đôi ADN là?
Phương án trả lời đúng là C. Lắp ráp các nuclêôtit tự do theo nguyên tắc bổ sung với mỗi mạch khuôn của ADN. Enzim ADN polimerase có vai trò chính trong việc tổng hợp mạch ADN mới bằng cách nối các nuclêôtit tự do vào mạch ADN đang hình thành theo nguyên tắc bổ sung.
Bài tập 4 trang 10 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Nêu những điểm giống và khác nhau giữa tự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ (E.coli) với tự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực.
Điểm giống nhau:
Cả ở sinh vật nhân sơ và nhân thực, quá trình nhân đôi ADN đều diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn.Các enzyme cơ bản như ADN polimerase đều tham gia vào quá trình này.Sự tổng hợp ADN đều bắt đầu tại các điểm nhân đôi.
Điểm khác nhau:
Ở sinh vật nhân sơ, quá trình nhân đôi ADN diễn ra nhanh chóng, còn ở sinh vật nhân thực, quá trình này phức tạp hơn và kéo dài.Sinh vật nhân sơ chỉ có một điểm nhân đôi trên mỗi phân tử ADN, trong khi đó sinh vật nhân thực có nhiều điểm nhân đôi trên mỗi phân tử ADN.Các enzim tham gia vào quá trình nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực phức tạp hơn và có sự tham gia của nhiều loại enzyme phụ trợ.
Bài tập 5 trang 10 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Hãy chọn phương án trả lời đúng. Sự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực có sự phân biệt với sự nhân đôi của ADN ở E.coli về:
Phương án trả lời đúng là B. 2,3. Sự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực có sự tham gia của nhiều enzim hơn và có sự khác biệt về thành phần tham gia, trong khi đó ở E.coli, quá trình nhân đôi đơn giản hơn và ít enzyme hơn.
Bài tập 6 trang 10 SGK Sinh học 12 Nâng cao
Hãy chọn phương án trả lời đúng. Mã di truyền mang tính chất thoái hóa nghĩa là:
Phương án trả lời đúng là B. Một axit amin có thể được mã hóa bởi hai hay nhiều bộ ba. Tính chất thoái hóa của mã di truyền cho phép một axit amin có thể được mã hóa bởi nhiều bộ ba khác nhau, điều này giúp giảm thiểu những tác động tiêu cực khi xảy ra đột biến.
