Hướng dẫn giải bài tập SGK Cơ bản và Nâng cao Sinh học 9 chương ADN và gen Bài 19: Mối quan hệ giữa gen và tính trạng
Bài tập 1 trang 59 SGK Sinh học 9
Nêu mối quan hệ giữa gen và ARN, giữa ARN và prôtêin.
Mối quan hệ giữa gen và ARN thể hiện qua quá trình phiên mã. Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa để tổng hợp ARN. Trong quá trình này, chuỗi ADN mở ra, tạo điều kiện cho enzyme ARN polymerase bám vào một mạch khuôn của ADN và tổng hợp chuỗi ARN dựa trên nguyên tắc bổ sung (NTBS). Các nucleotide của ARN được ghép theo NTBS như sau: adenine (A) trên ADN liên kết với uracil (U) trên ARN, thymine (T) trên ADN liên kết với adenine (A) trên ARN, cytosine (C) liên kết với guanine (G), và ngược lại. Kết quả của quá trình phiên mã là tạo ra phân tử ARN, trong đó có thể là mARN (mang thông tin mã hóa protein), tARN (vận chuyển axit amin), hoặc rARN (cấu trúc ribosome).
Mối quan hệ giữa ARN và prôtêin được thể hiện qua quá trình dịch mã. Trong giai đoạn này, mARN rời khỏi nhân tế bào và gắn vào ribosome, nơi nó được đọc bởi các tARN. tARN mang các axit amin phù hợp với bộ ba mã trên mARN (codon) nhờ NTBS giữa codon trên mARN và anticodon trên tARN. Các axit amin này được nối với nhau tạo thành chuỗi polypeptide, sau đó gấp cuộn và hoàn chỉnh cấu trúc để trở thành prôtêin. Do đó, ARN đóng vai trò trung gian quan trọng, chuyển tải thông tin từ gen đến việc hình thành prôtêin – những phân tử đảm nhận chức năng sinh học đặc trưng trong tế bào.
Bài tập 2 trang 59 SGK Sinh học 9
NTBS được biểu hiện trong mối quan hệ ở sơ đồ dưới đây như thế nào?
Nguyên tắc bổ sung (NTBS) là nền tảng trong các mối quan hệ gen – ARN – prôtêin. NTBS quy định cách các nucleotide trên các mạch ADN và ARN ghép đôi với nhau trong quá trình truyền đạt thông tin di truyền. Cụ thể, NTBS được biểu hiện ở các bước sau:
Trong quá trình nhân đôi ADN: NTBS đảm bảo mỗi nucleotide trên mạch khuôn ADN được ghép đôi chính xác với nucleotide bổ sung trên mạch mới. Ví dụ, A trên mạch khuôn ghép với T, G ghép với C, và ngược lại. Điều này giúp duy trì sự chính xác về thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào.
Trong quá trình phiên mã từ ADN sang ARN: NTBS quyết định các nucleotide của ARN được tổng hợp dựa trên mạch khuôn ADN. Tại đây, A trên ADN ghép với U trên ARN, T ghép với A, G ghép với C, và ngược lại. NTBS giúp tạo ra phân tử mARN chính xác về trình tự mã hóa.
Trong quá trình dịch mã từ mARN sang prôtêin: NTBS diễn ra giữa codon trên mARN và anticodon trên tARN. Bộ ba codon của mARN xác định loại anticodon trên tARN sẽ khớp nối, qua đó xác định loại axit amin được bổ sung vào chuỗi polypeptide.
Như vậy, NTBS là nguyên tắc hóa học giúp các phân tử liên kết chính xác, đảm bảo sự truyền đạt và biểu hiện thông tin di truyền từ gen đến tính trạng.
Bài tập 3 trang 59 SGK Sinh học 9
Nêu bản chất mối quan hệ giữa gen và tính trạng qua sơ đồ: Gen (một đoạn ADN) → mARN → Prôtêin → Tính trạng.
Bản chất mối quan hệ giữa gen và tính trạng thể hiện qua quá trình từ thông tin di truyền đến sự biểu hiện cụ thể trong cơ thể sinh vật. Để hiểu rõ, ta phân tích từng giai đoạn trong sơ đồ:
Gen (một đoạn ADN): Gen là đơn vị cơ bản của di truyền, chứa trình tự các nucleotide mã hóa cho một hoặc nhiều loại ARN. Gen nằm trên ADN, được tổ chức thành các locus trên nhiễm sắc thể. Thông tin trong gen được lưu trữ dưới dạng trình tự các nucleotide theo mã di truyền. Đoạn ADN này chứa các bộ ba mã hóa (triplet) quy định loại axit amin trong quá trình tổng hợp prôtêin.
mARN: mARN là sản phẩm trung gian của quá trình phiên mã. Từ một đoạn gen, enzyme ARN polymerase sẽ tổng hợp mARN dựa trên mạch khuôn ADN và NTBS. mARN chứa các codon, mỗi codon mã hóa một loại axit amin cụ thể. Sau khi được tổng hợp, mARN rời khỏi nhân tế bào và đến ribosome để tham gia dịch mã.
Prôtêin: Prôtêin được tổng hợp tại ribosome nhờ thông tin mã hóa trên mARN. Dựa vào trình tự các codon trên mARN, các tARN mang các axit amin tương ứng đến ribosome. Các axit amin này được liên kết với nhau tạo thành chuỗi polypeptide. Chuỗi polypeptide sau đó gấp cuộn, hình thành cấu trúc không gian ba chiều đặc trưng và trở thành prôtêin hoàn chỉnh. Prôtêin chính là những phân tử thực hiện chức năng sinh học cụ thể trong tế bào, từ enzyme, hormone đến cấu trúc tế bào.
Tính trạng: Tính trạng là biểu hiện bên ngoài của gen, như màu sắc, hình dạng, kích thước hoặc hoạt động sinh lý. Tính trạng được quyết định bởi chức năng của các prôtêin được tổng hợp. Ví dụ, prôtêin melanin trong da quyết định màu da; hemoglobin trong máu quyết định khả năng vận chuyển oxy. Do đó, thông qua prôtêin, gen ảnh hưởng trực tiếp đến tính trạng của sinh vật.
Bản chất mối quan hệ: Mối quan hệ giữa gen và tính trạng là sự liên kết giữa thông tin di truyền (trên ADN) với biểu hiện cụ thể của các đặc điểm sinh học trong cơ thể. Quá trình này bao gồm sự truyền đạt thông tin qua các bước: từ gen → mARN → prôtêin → tính trạng. Trong đó, prôtêin đóng vai trò cầu nối quan trọng, chuyển hóa thông tin mã hóa trong gen thành những đặc điểm sinh học cụ thể. Mọi sai sót hoặc đột biến trong gen có thể làm thay đổi prôtêin, từ đó ảnh hưởng đến tính trạng.
