Soạn Sinh 12 Bài 1. Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Bài 1. Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

A. Thuyết gen và mã di truyền

I. Gen

Gen là một đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa chuỗi polypeptit hoặc ARN.

Từ định nghĩa về gen, ta thấy: Gen có bản chất là ADN, trên một phân tử ADN có chứa nhiều gen.

1. Cấu trúc chung của gen cấu trúc

Mỗi gen đều gồm các đơn phân A, T, G, X; có hai chuỗi polynucleotide, nhưng chỉ có sợi mẹ (3 ′ → 5 ′) mang thông tin mã hóa cho các axit amin, sợi còn lại được gọi là sợi bổ sung.

Mỗi gen mã hóa prôtêin bao gồm ba trình tự nuclêôtit:

Vùng điều hòa: nằm ở đầu 3 ‘của gen, mang tín hiệu đặc biệt giúp ARN polymeraza nhận biết và liên kết để bắt đầu phiên mã và chứa trình tự nucleotit kiểm soát và điều hòa quá trình phiên mã.

Vùng mã hoá: chứa các gen cấu trúc mang thông tin mã hoá các axit amin.

Vùng kết thúc: nằm ở đầu 5 ′ của mạch mã gốc mang tín hiệu kết thúc phiên mã.

2. Phân biệt gen ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực

Các gen trong SVNS và SVNT có cấu trúc ba phần giống nhau, nhưng chúng được phân biệt với nhau bởi cấu trúc của vùng mã hóa:

Vùng mã hóa liên tục (gen không phân mảnh): có ở sinh vật nhân sơ.

Vùng mã hoá không liên tục (gen phân mảnh): có ở sinh vật nhân thực. Hầu hết các gen của sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hóa axit amin (exon) và không axit amin (intron).

II. Mã di truyền

1. Các khái niệm

Mã di truyền là trình tự các nuclêôtit trong gen (trong sợi khuôn) quyết định trình tự các axit amin trong prôtêin.

Mã di truyền là mã bộ ba được đọc trên cả ADN và mARN (một trong ba nuclêôtit liên tiếp mã hóa một axit amin).

Ví dụ, mã cơ sở là 3′-TAX-5 ‘→ codon là: 5′-AUG-3’ → mã đối mã (anticodon) là UAX – Met.

2. Đặc điểm của mã di truyền

Mã di truyền là mã bộ ba, có tính phổ biến, đặc hiệu và thoái hóa.

Bằng thực nghiệm, các nhà khoa học đã xác định được chính xác 64 trường hợp sinh ba. Trong đó:

61 bộ ba mã hóa 20 axit amin.

Các bộ ba không mã hóa cho bất kỳ axit amin nào được gọi là bộ ba kết thúc. Trong quá trình dịch mã, khi ribosome tiếp xúc với các bộ ba kết thúc, các tiểu đơn vị của ribosome tách ra và quá trình dịch mã kết thúc.

B. quá trình nhân đôi ADN

I. Các khái niệm

Nhân đôi ADN là quá trình tạo ra hai phân tử ADN con có cấu trúc giống với phân tử ADN mẹ ban đầu.

Sự nhân đôi có thể diễn ra ở pha S trung gian của chu kỳ tế bào (trong nhân của sinh vật nhân thực) hoặc ngoại nhân chất (DNA ngoại nhân: ti thể, lục lạp) để chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào.

Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo các nguyên tắc sau:

Quy tắc bổ sung: A – T, G – X.

Nguyên tắc bán bảo toàn: trong mỗi phân tử ADN con, một sợi được tổng hợp mới và sợi còn lại thuộc về ADN mẹ.

Nguyên tắc nửa gián đoạn: một mạch được tổng hợp liên tục, mạch kia được tổng hợp từng đoạn một, sau đó nối các đoạn mới lại với nhau.

Vai trò: giúp thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác được truyền đi một cách nguyên vẹn.

Thành phần tham gia:

Hai sợi đơn của phân tử ADN mẹ.

Các nucleotit tự do trong môi trường (A, T, G, X) để tổng hợp sợi mới và các ribonucleotit A, U, G, X để tổng hợp đoạn mồi.

Hệ thống các enzym tham gia vào quá trình nhân đôi bao gồm:

II. Quá trình sao chép DNA

Quá trình sao chép DNA diễn ra theo ba bước:

Bước 1: Phân tử DNA mẹ không bị xoắn:

Nhờ enzim giải phóng, hai sợi đơn của phân tử ADN mẹ dần dần tách ra để tạo thành ngã ba Y và để lộ ra hai sợi khuôn, một trong số đó có đầu 3 ‘và sợi còn lại có đầu 5’.

Bước 2: Tổng hợp chuỗi DNA mới:

Enzim ARN-polymeraza tổng hợp đoạn mồi, tiếp theo là enzim ADN – pôlimeraza sẽ lần lượt gắn các nuclêôtit tự do từ môi trường nội bào vào các nuclêôtit trên mỗi sợi khuôn theo nguyên tắc bổ sung. Vì enzim ADN-polymeraza chỉ tổng hợp chuỗi mới theo chiều 5 ‘→ 3’ nên:

Trên một đoạn mạch có đầu 3 ‘, mạch bổ sung được tổng hợp liên tục theo chiều 5’ → 3 ‘cùng chiều với chiều không xoắn.

Trên sợi tiêu bản có đầu 5 ‘, sợi bổ sung được tổng hợp không liên tục để tạo thành các đoạn ngắn gọi là đoạn Okazaki cũng theo chiều 5’ → 3 ‘ngược với hướng không xoắn, sau đó các đoạn này nối với nhau. bởi một loại enzyme tham gia DNA-ligase.

Bước 3: Hai phân tử mới được hình thành

Khi sợi mới được tổng hợp, 2 sợi đơn (một sợi được tổng hợp và sợi cũ của phân tử ban đầu) xoắn lại với nhau để tạo thành hai phân tử ADN con.

Kết thúc quá trình nhân đôi: Hai phân tử ADN con được tạo thành có cấu trúc giống hệt nhau và giống với ADN mẹ ban đầu.

Ở sinh vật nhân thực, quá trình nhân đôi diễn ra ở nhiều vị trí nhân đôi khác nhau (nhiều đơn vị nhân đôi). Ở sinh vật nhân sơ chỉ xảy ra ở một điểm (đơn vị nhân đôi).

Chú ý:

Mỗi đơn vị sao chép bao gồm hai nhánh chữ Y phát sinh từ một điểm xuất phát duy nhất và được sao chép theo cả hai hướng.

Trong một đơn vị nhân đôi số đoạn mồi nhân đôi bằng số đoạn okazaki + 2.

Ý nghĩa của sự trùng lặp:

Sự nhân đôi DNA trong pha S của interphase để chuẩn bị cho quá trình nhân đôi nhiễm sắc thể và phân chia tế bào.

Sự nhân đôi DNA giải thích sự truyền chính xác thông tin di truyền qua các thế hệ.

Đăng bởi: Trường ĐH KD & CN Hà Nội

Chuyên mục: Sinh học lớp 12, Sinh học 12