Nội dung Bài 2: Phiên Mã Và Dịch Mã thuộc Chương I: Cơ Chế Di Truyền Và Biến Dị môn Sinh Học Lớp 12. Qua bài học này các bạn cần trình bày được cơ chế phiên mã (tổng hợp mARN trên khuôn ADN). Mô tả được quá trình tổng hợp prôtêin. Mời các bạn theo dõi ngay dưới đây.
Quá trình tổng hợp ARN trên mạch khuôn ADN được gọi là quá trình phiên mã. Mặc dù gen được cấu tạo từ 2 mạch nuclêôtit nhưng trong mỗi gen chỉ có một mạch được dùng làm khuôn (mạch mã gốc) để tổng hợp nên phân tử ARN.
– ARN thông tin (mARN) được dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã ở ribôxôm. Ở đầu 5′ của phân tử mARN có một trình tự nuclêôtit đặc hiệu (không được dịch mã) nằm gần côđon mở đầu để ribôxôm nhận biết và gắn vào. Vì được dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin nên mARN có cấu tạo mạch thẳng. Sau khi tổng hợp xong prôtêin, mARN thường được các enzim phân huỷ.
– ARN vận chuyển (tARN) có chức năng mang axit amin tới ribôxôm và đóng vai trò như “một người phiên dịch” tham gia dịch mã trên mARN thành trình tự các axit amin trên chuỗi pôlipeptit. Để đảm nhiệm được chức năng này, mỗi phân tử tARN đều có một bộ ba đối mã đặc hiệu (anticôđon) có thể nhận ra và bắt đổi bổ sung với côđon tương ứng trên mARN (hình 2.1). Trong tế bào thường có nhiều loại tARN khác nhau.
– ARN ribôxôm (rARN) kết hợp với protein tạo nên ribôxôm (nơi tổng hợp prôtêin). Ribôxôm gồm hai tiểu đơn vị tồn tại riêng rẽ trong tế bào chất. Chỉ khi tổng hợp prôtêin, chúng mới liên kết với nhau thành ribôxôm hoạt động chức năng.
Trong quá trình phiên mã, trước hết enzim ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch mã gốc có chiều 3′ → 5′ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã).
Sau đó, ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3′ → 5′ để tổng hợp nên phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung (A bắt đối với U, T bắt đôi với A, G bắt đôi với X và ngược lại) theo chiều 5′ → 3′ (hình 2.2). Khi enzim di chuyển tới cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã và phân tử mARN vừa tổng hợp được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn đóng xoắn ngay lại.
Ở tế bào nhân sơ, mARN sau phiên mã được trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin. Còn ở tế bào nhân thực, mARN sau phiên mã phải được cắt bỏ các intron, nối các exôn lại với nhau thành mARN trưởng thành rồi đi qua màng nhận ra tế bào chất làm khuôn tổng hợp prôtêin.
Dịch mã là quá trình tổng hợp prôtêin. Quá trình này có thể chia thành hai giai đoạn là hoạt hoá axit amin và tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
Trong tế bào chết, nhờ các enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, mỗi axit amin được hoạt hoá và gắn với tARN tương ứng tạo nên phức hợp axit amin – tARN (aa – tARN).
Hình 2.3 là ví dụ minh hoạ các bước chính của quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
– Mở đầu (hình 2.3a):
Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Vị trí này nằm gần côđon mở đầu. Bộ ba đối mã của phức hợp mở đầu Met – tARN (UAX) bổ sung chính xác với côđon mở đầu (AUG) trên mARN. Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm kết hợp tạo ribôxôm hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi pôlipeptit.
– Kéo dài chuỗi pôlipeptit (hình 2.3b):
Côđon thứ hai trên mARN (GAA) gắn bổ sung với anticôđon của phức hợp Glu-tARN (XUU). Ribôxôm giữ vai trò như một khung đỡ mARN và phức hợp aa-tARN với nhau, đến khi hai axit amin Met và Glu tạo nên liên kết peptit giữa chúng. Ribôxôm dịch đi một côđon trên mARN để đỡ phức hợp côđon-anticôđon tiếp theo cho đến khi axit amin thứ ba (Arg) gắn với axit amin thứ hai (Glu) bằng liên kết peptit. Ribôxôm lại dịch chuyển đi một côđon trên | mARN và cứ tiếp tục như vậy đến cuối mARN.
– Kết thúc (hình 2.3c):
Khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc trên mARN (UAG) thì quá trình dịch mã hoàn tất.
Nhờ một loại enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu (Met) được cắt khỏi chuỗi pôlipeptit vừa tổng hợp. Chuỗi pôlipeptit tiếp tục hình thành các cấu trúc bậc cao hơn, trở thành prôtêin có hoạt tính sinh học.
Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm (gọi tắt là pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin (hình 2.4).
Tóm lại, cơ chế phân tử của hiện tượng di truyền được thể hiện theo sơ đồ sau:
Vật liệu di truyền là ADN được truyền lại cho đời sau thông qua cơ chế nhân đôi của ADN.
Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua cơ chế phiên mã từ ADN sang mARN rồi dịch mã từ mARN sang prôtêin và từ prôtêin biểu hiện thành tính trạng.
Hướng dẫn giải bài tập SGK Bài 2: Phiên Mã Và Dịch Mã thuộc Chương I: Cơ Chế Di Truyền Và Biến Dị môn Sinh Học Lớp 12. Các bài giải có kèm theo phương pháp giải và cách giải khác nhau.
Hãy trình bày diễn biến và kết quả của quá trình phiên mã.
Quá trình dịch mã tại ribôxôm diễn ra như thế nào?
Nêu vai trò của pôliribôxôm trong quá trình tổng hợp prôtêin.
Một đoạn gen có trình tự các nuclêôtit như sau:
3′ XGA GAA TTT XGA 5′ (mạch mã gốc)
5′ GXT XTT AAA GXT 3′
a. Hãy xác định trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp từ đoạn gen trên.
b. Một đoạn phân tử prôtêin có trình tự axit amin như sau:
– lơxin – alanin – valin – lizin –
Hãy xác định trình tự các cặp nuclêôtit trong đoạn gen mang thông tin quy định cấu trúc đoạn prôtêin đó.
Hãy chọn phương án trả lời đúng nhất.
Các prôtêin được tổng hợp trong tế bào nhân thực đều
A. bắt đầu bằng axit amin Met.
B. bắt đầu bằng axit amin foocmin mêtiônin.
C. có Met ở vị trí đầu tiên bị cắt bởi enzim.
D. cả A và C.
Lý thuyết Bài 2: Phiên mã và dịch mã Sách giáo khoa Sinh học 12 ngắn gọn, đầy đủ, dễ hiểu có sơ đồ tư duy.
Phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử AND mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn.
| Các loại | Cấu trúc | Chức năng |
| mARN | – Mạch thẳng chứa thông tin quy định chuỗi polypeptit. – Đầu 5’P có vị trí đặc hiệu gần codon mở đầu để ribôxôm nhận biết và gắn vào. |
Làm khuôn mẫu cho quá trình dịch mã ở ribôxôm. |
| tARN | – Mạch quấn cuộc 1 đầu có liên kết bổ dung.
– Đoạn không bổ sung quấn thành 3 thùy tròn, 1 thùy mang bộ 3 đối mã. – Đầu 5’P tự do, đầu 3’OH tận cụng XXA liên kết axit amin đặc hiệu. |
Vận chuyển axit amin đến ribôxôm tham gia dịch mã. |
| rARN | Cấu trúc cuốn có liên kết bổ sung giống tARN. | Kết hợp prôtêin tạo ribôxôm. |
* Thời điểm: xảy ra trước khi tế bào tổng hợp prôtêin
* Diễn biến:
– Đầu tiên ARN – pôlimeraza bám vào vùng điều hoà của gen à gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3′ → 5′ và bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu
– Sau đó ARN – pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen à tổng hợp nên mARN (theo chiều 5′ → 3′) theo nguyên tắc bổ sung (A-U; G-X)
– Khi enzim di chuyển đến cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng. Vùng nào trên gen vừa phiên mã xong thì 2 mạch đơn của gen xoắn ngay lại.
* Ở sinh vật nhân sơ: mARN sau phiên mã được sử dụng trực tiếp dùng làm khuôn để tổng hợp prôtêin.
* Ở tế bào nhân thực: mARN sau phiên mã phải được chế biến lại bằng cách loại bỏ các đoạn không mã hoá (intrôn), nối các đoạn mã hoá (êxon) tạo ra mARN trưởng thành.
Axit amin + ATP + tARN → aa-tARN
* Mở đầu:
– Tiểu đơn vị bé gắn với đầu 5′ trên mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu gần côđon mở đầu.
– Anticôđon của phức hợp mở đầu Met – tARN là UAX bổ sung với côđon mở đầu trên mARN là AUG.
– Tiểu đơn vị lớn kết hợp với phức hợp Met – tARN tương ứng ở vị trí P, tạo ribôxôm hoàn chỉnh sẵn sàng dịch mã.
* Kéo dài:
– Anticôđon của phức hợp \(\)\(aa_1 – tARN\) bổ sung với côđon thứ nhất của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh.
– Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa aa mở đầu và \(aa_1\).
– Ribôxôm dịch một côđon theo chiều 5′ → 3′ trên mARN, tARN rời khỏi ribôxôm và \(aa_1 – tARN\) chuyển sang vị trí P.
– Anticôđon của phức hợp \(aa_2 – tARN\) bổ sung với côđon thứ hai của mARN tương ứng ở vị trí A bên cạnh. Enzim xúc tác hình thành liên kết peptit giữa \(aa_1\) và \(aa_2\).
– Ribôxôm dịch một côđon trên mARN và chu kì trên được lặp lại.
* Kết thúc:
– Khi ribôxôm tiếp xúc mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã hoàn tất.
– Ribôxôm tách khỏi mARN và chuỗi pôlipeptit được giải phóng.
– Enzim đặc hiệu cắt axit amin mở đầu chuỗi pôlipeptit.
– Chuỗi pôlipeptit hình thành cấu trúc bậc cao hơn thành prôtêin có hoạt tính sinh học.
* Chú ý:
– Ribôxôm dịch chuyển trên mARN theo chiều 5′ → 3’ theo từng nấc, mỗi nấc ứng với 1 côđon.
– Chỉ có phức hợp Met – tARN liên kết với ribôxôm ở vị trí P, còn tất cả các acid amine khác đều liên kết ở vị trí A.
– Trong quá trình dịch mã, mARN thường không gắn với từng ribôxôm riêng rẽ mà đồng thời gắn với một nhóm ribôxôm gọi là pôliribôxôm.
– Các nuclêôtit ở bộ ba đối mã trên tARN liên kết bổ sung với các nuclêôtit trên mARN theo nguyên tắc bổ sung.
| 1. Số aa cung cấp cho quá trình tổng hợp một phân tử prôtêin | \(\frac{N}{2.3} -1\) |
| 2. Số aa của một phân tử prôtêin | \(\frac{N}{2.3} – 2\) |
| 3. Số phân tử nước được giải phóng bằng số liên kết peptit được hình thành trong quá trình tổng hợp một phân tử prôtêin. | \(\frac{N}{2.3} – 2\) |
| 4. Số â cung cấp cho n ribôxôm cùng trượt trên mARN ở một thời điểm nhất định theo quy luật cấp số cộng | \(s = \frac{n}{2}(u_1 + u_n)\)
Trong đó:
|
Câu 1: Ở cấp độ phân tử nguyên tắc khuôn mẫu được thể hiện trong cơ chế
A. tổng hợp ADN, dịch mã.
B. tổng hợp ADN, ARN.
C. tự sao, tổng hợp ARN.
D. tự sao, tổng hợp ARN, dịch mã.
Câu 2: Quá trình phiên mã ở vi khuẩn E.coli xảy ra trong
A. ribôxôm.
B. tế bào chất.
C. nhân tế bào.
D. ti thể.
Câu 3: Làm khuôn mẫu cho quá trình phiên mã là nhiệm vụ của
A. mạch mã hoá.
B. mARN.
C. mạch mã gốc.
D. tARN
Câu 4: Đơn vị được sử dụng để giải mã cho thông tin di truyền nằm trong chuỗi polipeptit là
A. anticodon.
B. axit amin.
C. codon.
C. triplet.
Câu 5: Đặc điểm nào dưới đây thuộc về cấu trúc của mARN?
A. mARN có cấu trúc mạch kép, vòng, gồm 4 loại đơn phân A, T, G, X.
B. mARN có cấu trúc mạch kép, gồm 4 loại đơn phân A, T, G, X.
C. mARN có cấu trúc mạch đơn, gồm 4 loại đơn phân A, U, G, X.
D. mARN có cấu trúc mạch đơn, thẳng, gồm 4 loại đơn phân A, U, G, X.
Câu 6: Quá trình phiên mã xảy ra ở
A. sinh vật nhân chuẩn, vi khuẩn.
B. sinh vật có ADN mạch kép.
C. sinh vật nhân chuẩn, vi rút.
D. vi rút, vi khuẩn.
Câu 7: Trong quá trình dịch mã, mARN thường gắn với một nhóm ribôxôm gọi là poliribôxôm giúp
A. tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin.
B. điều hoà sự tổng hợp prôtêin.
C. tổng hợp các pr cùng loại.
D. tổng hợp được nhiều loại pr.
Câu 8: Đối mã đặc hiệu trên phân tử tARN được gọi là
A. codon.
B. axit amin.
C. anticodon.
D. triplet.
Câu 9: ARN được tổng hợp từ mạch nào của gen?
A. Từ mạch có chiều 5′ → 3′.
B. Từ cả hai mạch đơn.
C. Khi thì từ mạch 1, khi thì từ mạch 2.
D. Từ mạch mang mã gốc.
Câu 10: Loại axit nuclêic tham gia vào thành phần cấu tạo nên ribôxôm là:
A. rARN.
B. mARN.
C. tARN.
D. ADN.
Câu 11: Ở cấp độ p.tử nguyên tắc khuôn mẫu được thể hiện trong cơ chế
A. tự sao, tổng hợp ARN, dịch mã.
B. tổng hợp ADN, dịch mã.
C. tự sao, tổng hợp ARN.
D. tổng hợp ADN, ARN.
Câu 12: Các chuỗi polipeptit được tổng hợp trong TB nhân thực đều:
A. kết thúc bằng Met.
B. bắt đầu bằng axit amin Met.
C. bắt đầu bằng foocmin-Met.
D. bắt đầu từ một phức hợp aa-tARN.
Câu 13: Dịch mã thông tin di truyền trên bản mã sao thành trình tự axit amin trong chuỗi polipeptit là chức năng của
A. rARN.
B. mARN.
C. tARN.
D. ARN
Câu 14: Làm khuôn mẫu cho quá trình dịch mã là nhiệm vụ của
A. mạch mã hoá.
B. mARN.
C. tARN.
D. mạch mã gốc.
Câu 15: Phiên mã là quá trình tổng hợp nên phân tử
A. ADN và ARN
B. prôtêin
C. ARN
D. ADN
Câu 16: Trong quá trình phiên mã, ARN-polimeraza sẽ tương tác với vùng nào để làm gen tháo xoắn?
A. Vùng khởi động.
B. Vùng mã hoá.
C. Vùng kết thúc.
D. Vùng vận hành.
Câu 17: Trong quá trình phiên mã, chuỗi poliribônuclêôtit được tổng hợp theo chiều nào?
A. 3′ → 3′.
B. 3′ → 5′.
C. 5′ → 3′.
D. 5′ → 5′.
Câu 18: Giai đoạn hoạt hoá axit amin của quá trình dịch mã diễn ra ở:
A. nhân con
B. tế bào chất
C. nhân
D. màng nhân
Câu 19: Sản phẩm của giai đoạn hoạt hoá axit amin là
A. axit amin hoạt hoá.
B. axit amin tự do.
C. chuỗi polipeptit.
D. phức hợp aa-tARN.
Câu 20: Giai đoạn hoạt hoá axit amin của quá trình dịch mã nhờ năng lượng từ sự phân giải:
A. lipit
B. ADP
C. ATP
D. glucôzơ
Câu 21: Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng trong đời cá thể nhờ cơ chế
A. nhân đôi ADN và phiên mã.
B. nhân đôi ADN và dịch mã.
C. phiên mã và dịch mã
D. nhân đôi ADN, phiên mã và dịch mã.
Câu 22: Cặp bazơ nitơ nào sau đây không có l.kết hidrô bổ sung?
A. U và T
B. T và A
C. A và U
D. G và X
Câu 23: Nhận định nào sau đây là đúng về phân tử ARN?
A. Tất cả các loại ARN đều có cấu tạo mạch thẳng.
B. tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm.
C. mARN được sao y khuôn từ mạch gốc của ADN.
D. Trên các tARN có các anticodon giống nhau.
Câu 24: Dịch mã là quá trình tổng hợp nên phân tử
A. mARN
B. ADN
C. prôtêin
D. mARN và prôtêin
Câu 25: Enzim chính tham gia vào quá trình phiên mã là
A. ADN-polimeraza.
B. restrictaza.
C. ADN-ligaza.
D. ARN-polimeraza.
Câu 26: Trong quá trình dịch mã, liên kết peptit đầu tiên được hình thành giữa:
A. hai axit amin kế nhau.
B. axit amin thứ nhất với axit amin thứ hai.
C. axit amin mở đầu với axit amin thứ nhất.
D. hai axit amin cùng loại hay khác loại.
Câu 27: Đơn vị mã hoá cho thông tin di truyền trên mARN được gọi là:
A. anticodon.
B. codon.
C. triplet.
D. axit amin.
Câu 28: Cho dữ kiện về các diễn biến trong quá trình dịch mã:
1- Sự hình thành liên kết peptit giữa axit amin mở đầu với axit amin thứ nhất.
2- Hạt bé của ribôxôm gắn với mARN tại mã mở đầu
3- tARN có anticodon là 3′ UAX 5′ rời khỏi ribôxôm.
4- Hạt lớn của ribôxôm gắn với hạt bé.
5- Phức hợp [fMet-tARN] đi vào vị trí mã mở đầu.
6- Phức hợp [aa2-tARN] đi vào ribôxôm.
7- Mêtionin tách rời khỏi chuổi pôlipeptit
8- Hình thành liên kết peptit giữa aa1 và aa2.
9- Phức hợp [aa1-tARN] đi vào ribôxôm.
Trình tự nào sau đây là đúng?
A. 2-4-1-5-3-6-8-7.
B. 2-5-4-9-1-3-6-8-7.
C. 2-5-1-4-6-3-7-8.
D. 2-4-5-1-3-6-7-8.
Câu 29: Ở cấp độ phân tử, nguyên tắc khuôn mẫu được thể hiện trong cơ chế:
A. tổng hợp ADN, dịch mã.
B. tự sao, tổng hợp ARN.
C. tổng hợp ADN, mARN.
D. tự sao, tổng hợp ARN, dịch mã.
Câu 30: Ở người, gen tổng hợp 1 loại mARN được lặp lại tới 200 lần, đó là biểu hiện điều hoà hoạt động ở cấp độ
A. Sau dịch mã
B. Khi dịch mã
C. Lúc phiên mã
D. Trước phiên mã
Câu 31: Trong bảng mã di truyền, axit amin Valin được mã hóa bởi 4 bộ ba là do tính
A. đặc trưng của mã di truyền.
B. đặc hiệu của mã di truyền.
C. phổ biến của mã di truyền.
D. thoái hóa của mã di truyền.
Câu 32: Mô tả nào dưới đây về quá trình dịch mã là đúng?
A. Quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit chỉ thực sự được bắt đầu khi tARN có bộ ba đối mã là AUG liên kết được với bộ ba khởi đầu trên mARN.
B. Quá trình dịch mã chỉ kết thúc khi tARN mang một axit quan đặc biệt gắn vào với bộ ba kết thúc trên mARN.
C. Quá trình tổng hợp chuỗi pôlipeptit chỉ thực sự được bắt đầu khi tARN có bộ ba đối mã là UAX liên kết được với bộ ba khởi đầu trên mARN.
D. Quá trình dịch mã chỉ kết thúc khi tARN mang bộ ba đối mã đến khớp vào với bộ ba kết thúc trên mARN.
Câu 33: Các chuổi pôlipeptit được tạo ra từ một khuôn mARN giống nhau về
A. cấu trúc chuổi poolipeptit.
B. số lượng các axitamin
C. thành phần các axitamin
D. số lượng và thành phần các axitamin
Câu 34: Mô tả nào sau đây về tARN là đúng
A. tARN là một polinuclêôtit gồm 80-100 nuclêotit cuộn xoắn 1 đầu, trên cơ sở liên kết theo NTBS giữa tất cả các ribônuclêotit, 1 đầu mang axitamin và một đầu mang bộ ba đối mã
B. tARN là một polinuclêôtit gồm 80-100 ribônuclêotit không tạo xoắn, 1 đầu mang axitamin và một đầu mang bộ ba đối mã
C. tARN là một polinuclêôtit gồm 80-100 nuclêotit cuộn xoắn ở 1 đầu có đoạn có cặp bazơnitric liên kết theo NTBS tạo nên các thuỳ tròn, một đầu tự do mang axitamin đặc hiệu và một thuỳ tròn mang bộ ba đối mã
D. tARN là một polinuclêôtit có số nuclêotit tương ứng với số nuclêotit trên 1 mạch của gen cấu trúc
Câu 35: Một phân tử mARN chỉ chứa 3 loại ribônuclêôtit là ađênin, uraxin và guanin. Nhóm các bộ ba nào sau đây có thể có trên mạch bổ sung của gen đã phiên mã ra phân tử mARN nói trên?
A. TAG, GAA, ATA, ATG.
B. AAG, GTT, TXX, XAA.
C. ATX, TAG, GXA, GAA.
D. AAA, XXA, TAA, TXX.
Ở trên là nội dung Bài 2: Phiên Mã Và Dịch Mã thuộc Chương I: Cơ Chế Di Truyền Và Biến Dị môn Sinh Học Lớp 12. Trong bài này các bạn được biết: khái niệm phiên mã, dịch mã, những diễn biến chính trong quá trình phiên mã và dịch mã để hình thành quan niệm đúng đắn về tính chất của hiện tượng di truyền và có cái nhìn khách quan khoa học đối với di truyền trong sinh giới. Chúc các bạn học tốt Sinh Học Lớp 12.