BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI MÔN SINH 9 CÂU HỎI LÝ THUYẾT CHƯƠNG III AND, GEN, ARN VÀ PRÔTÊIN Câu 1 So sánh những điểm khác nhau giữa gen với mARN về cấu trúc và chức năng Hướng dẫn giải a Về cấu trúc Gen mARN Gồm hai mạch đơn Đơn phân là nuclêôtit 4 loại nuclêôtit là A, T, G, X Mỗi đơn phân có đường đêôxiribôzơ (C5H10O4) Có T không có và U Có liên kết Hiđrô và biểu hiện nguyên tắc bổ sung Một mạch đơn Đơn phân là ribônuclêôtit Có 4 loại ribônuclêôtit A, U, G, X Mỗi đơn phân có đường ribôzơ (C5H10O5.
Trang 1BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI
MÔN SINH 9 CÂU HỎI LÝ THUYẾT
CHƯƠNG III: AND, GEN, ARN
VÀ PRÔTÊIN
Trang 2Câu 1 So sánh những điểm khác nhau giữa gen với mARN về cấu trúc và chức năng.
Hướng dẫn giải:
a/ Về cấu trúc:
- Gồm hai mạch đơn
- Đơn phân là nuclêôtit
- 4 loại nuclêôtit là A, T, G, X
- Mỗi đơn phân có đường đêôxiribôzơ
(C5H10O4)
- Có T không có và U
- Có liên kết Hiđrô và biểu hiện nguyên
tắc bổ sung
- Một mạch đơn
- Đơn phân là ribônuclêôtit
- Có 4 loại ribônuclêôtit A, U, G, X
- Mỗi đơn phân có đường ribôzơ (C5H10O5)
- Có U không có T
- Không có
b/ Về chức năng:
- Là bản mật mã có vai trò chủ đạo trong
quá trình tổng hợp protein qua cơ chế
phiên mã
- Có khả năng tự nhân đôi, phân li và tổ
hợp trong quá trình di truyền
- Gen tự nhân đôi cần nguyên liệu các
nucleotit tự do
- Là phiên mã có vai trò chủ động trong việc qui định trình tự các axit amin trong phân tử qua cơ chế dịch mã
- Không có khả năng tự nhân đôi, phân
li và tổ hợp trong quá trình di truyền
- ARN giải mã cần nguyên liệu là các axit amin
Câu 2 Dựa vào quá trình tự nhân đôi của AND hãy giải thích về nguyên tắc
bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn của quá trình Nêu ý nghĩa của quá trình trên.
Hướng dẫn giải:
a/ Quá trình nhân đôi của AND:
- Xảy ra ở kì trung gian, lúc NST tháo xoắn hoàn toàn
Trang 3- Do được cung cấp năng lượng là ATP và xúc tác bởi một loại enzim đặc hiệu,
AND ban đầu tách làm hai mạch từ đầu đến cuối
- Khi tách đến đâu cả hai mạch đều dùng làm mạch khuôn kết hợp các nucleotit tự
do theo NTBS sau:
Mạch khuôn
- Sau khi tự nhân đôi xong, từ một phân tử AND ban đầu hình thành hai phân tử
AND con giống hệt AND ban đầu, mỗi AND con gồm một mạch của AND ban đầu
và một mạch được hình thành bởi các nucleotit tự do theo nguyên tắc giữ lại một
nửa, còn gọi là bán bảo toàn
b/ Ý nghĩa của quá trình nhân đôi AND:
- Đảm bảo cho NST tự nhân đôi
- Đảm bảo giữ nguyên về cấu trúc và hàm lượng AND qua các thế hệ
- Góp phần với các cơ chế di truyền khác, ổn định các đặc điểm của loài từ thế hệ
này sang thế hệ khác
Câu 3:
3.1 Hãy giải thích về tính đặc thù, tính đa dạng và tính ổn dịnh của protein.
3.2 Nêu các chức năng cơ bản của protein.
Hướng dẫn giải:
3.1 Tính đặc thù, tính đa dạng và tính ổn dịnh của protein
a/ Tính đặc thù:
- Mỗi loại protein đặc thù được quy định bởi các yếu tố:
Trang 4+ Thành phần axit amin trong phân tử protein
+ Số lượng axit amin trong phân tử protein đó
+ Trình tự sắp xếp các axit amin trong phân tử protein đó
+ Cấu trúc không gian của phân tử protein đó
- Trong các yếu tố trên, trình tự sắp xếp các axit amin là yếu tố quan trọng nhất b/ Tính đa dạng của protein:
+ Với 20 loại axit amin sẽ có vô số kiểu tổ hợp khác nhau về thành phần, số lượng
và trình tự để tạo ra vô số loại protein có cấu trúc khác nhau
+ Tính đa dạng của protein có cơ sở từ tính đa dạng của gen
c/ Tính ổn định của protein:
+ Trong tế bào cơ thể, protein luôn được đổi mới Tuy nhiên cấu trúc đặc thù của
nó vẫn được duy trì ổn định
+ Sở dĩ là nhờ cơ chế nhân đôi ADN, làm cho gen có tính ổn định
3.2 Chức năng của protein:
- Protein là thành phần cấu tạo của NST
- Protein loại Histon nối các vòng xoắn làm tăng hoạt tính của ADN
- Protein là men xúc tác các cơ chế di truyền như men ADN polymera, xúc tác ở cơ chế tự sao mã
- Protein là kích tố điều hòa trao đổi chất, thực chất là điều tiết hoạt động của gen trong quá trình trao đổi chất
- Protein còn là chất kiến tạo chất sống, riboxom, màng các bào quan như nhân, ti thể
- Axit amin là nguồn nguyên liệu cung cấp quá trình tổng hợp protein
Trang 5- Protein là nguyên liệu cung cấp năng lượng khi cơ thể thiếu hụt lipit và gluxit.
Vậy protein là thành phần cấu trúc bên trong, bên ngoài tế bào, cơ thể và đảm nhận các chức năng sinh lý liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào
Câu 4: So sánh giữa ADN và protein về mặt cấu tạo và chức năng.
Hướng dẫn giải:
4.1 Những điểm giống nhau:
a/ Về cấu tạo:
- Đều là hợp chất hữu cơ, cấu tạo bởi 4 loại nguyên tố chính là: C, H, O, N
- Đều là hợp chất cao phân tử sinh học cấu tạo theo nguyên tắc đa phân
- Đều là thành phần cấu tạo chủ yếu của NST
- Trong cấu trúc mỗi loại các đơn phân đều nối nhau bằng các liên kết hóa học
- Tính đặc thù và đa dạng đều được quy định bởi thành phần, số lượng, trình tự sắp xếp các đơn phân
b/ Về chức năng:
Đều góp phần truyền đạt thông tin di truyền và ổn định các tính trạng từ thế hệ trước sang thế hệ sau: ADN quy định cấu trúc của protein, ngược lại protein (enzim, axit amin, năng lượng ) tham gia vào các quá trình nhân đôi ADN, tổng hợp ARN, tổng hợp protein
4.2 Những điểm khác nhau:
Dấu hiệu
so sánh
ADN Protein
Nguyên tố
chính
Các nguyên tố chính là: C, H, O,
N, P
Các nguyên tố chính là: C, H, O, N
Số mạch Hai mạch xoắn kép Một chuỗi hoặc nhiều chuỗi
polypeptit
Trang 6Chiều dài
và khối
lượng
Chiều dài và khối lượng lớn hơn protein nhiều lần
Chiều dài và khối lượng bé hơn ADN nhiều lần
Đơn phân Đơn phân là nucleotit Đơn phân là axit amin
Cấu tạo
đơn phân
Mỗi đơn phân có 3 thành phần chính là axitphotphoric (H3PO4), đường deoxiribozo (C5H10O4), bazo nitric (A hoặc T hoặc G hoặc X)
Mỗi đơn phân gồm có 3 thành phần chính là gốc hóa trị 1 (R); nhóm cacboxin (COOH); nhóm amin (NH2)
pH Có tính axit Vừa có tính axit (do nhóm
COOH) vừa có tính kiềm (do nhóm NH2)
Số lượng
đơn phân
Số lượng đơn phân rất lớn (hàng triệu)
Số lượng đơn phân bé hơn (hàng trăm)
Liên kết
hóa học
Liên kết hóa học gồm liên kết hidro và liên kết photphodieste
Liên kết hóa học là liên kết peptit
Nguyên tắc
bổ sung
Có biểu hiện nguyên tắc bổ sung (A-T, G-X)
Không thể hiện nguyên tắc bổ sung
Chức năng - Mang thông tin di truyền tổng
hợp protein và điều hòa tổng hợp protein
- Có khả năng nhân đôi
- Cấu trúc bào quan, tế bào, tham gia mọi hoạt động sinh lí của tế bào
- Không có khả năng nhân đôi
Câu 5: So sánh giữa mARN và protein về mặt cấu tạo và chức năng.
Hướng dẫn giải:
5.1 Những điểm giống nhau:
- Đều là hợp chất hữu cơ, cấu tạo bởi 4 nguyên tố chính C, H, O, N
- Đều được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân
- Các đơn phân đều nối nhau bằng liên kết hóa học
- Đều có vai trò truyền đạt thông tin di truyền, quy định tính trạng cho cơ thể sinh vật
Trang 75.2 Những điểm khác nhau:
Dấu hiệu so
sánh
mARN protein
Các nguyên tố
chính
C, H, O, N, P C, H, O, N
Số mạch 1 mạch đơn Một chuỗi hoặc nhiều chuỗi
polypeptit Chiều dài và
khối lượng
Lớn hơn protein Bé hơn ARN
Đơn phân Nucleotit Axit amin
Cấu tạo đơn
phân
Mỗi đơn phân có 3 thành phần chính là axitphotphoric (H3PO4), đường ribozo (C5H10O5), bazo nitric (A hoặc
U hoặc G hoặc X)
Mỗi đơn phân gồm có 3 thành phần chính là gốc hóa trị 1 (R); nhóm cacboxin (COOH); nhóm amin (NH2)
pH Có tính axit Vừa có tính axit (do nhóm
COOH) vừa có tính kiềm (do nhóm NH2)
Số lượng đơn
phân
Nhiều hơn Ít hơn (khoảng 1/3 so với
mARN) Liên kết hóa
học
Liên kết photphodieste Liên kết hóa học là liên kết
peptit Chức năng Trực tiếp quy định trình tự sắp
xếp các axit amin của phân tử protein
Là thành phần cấu trúc và tham gia mọi hoạt động sinh lí của tế bào
Câu 6: Giải thích tốm tắt mối quan hệ giữa các thành phần trong sơ đồ sau:
Gen (a) ARN (b) protein (c) Tính
trạng
Hướng dẫn giải:
a/ Gen → ARN:
- Đây là quá trình tổng hợp các loại ARN xảy ra trong nhân dựa trên khuôn mẫu của 1 đoạn ADN gọi là gen
Trang 8- Trình tự các nucleotit trong mạch khuôn của gen quy định trình tự các nucleotit trong phân tử mARN theo nguyên tắc bổ sung sau:
- Từ mARN sẽ được chế bản thành cấu trúc của tARN và rARN
b/ ARN → protein:
- Đây là quá trình dịch mã, xảy ra ở tế bào chất
- Trình tự các nucleotit của mARN quy định trình tự các nucleotit của tARN từ đó quy định trình tự các axit amin trong phân tử protein theo nguyên tắc bổ sung sau:
- Như vậy, trình tự nucleotit trong mạch khuôn của gen quy định trình tự nucleotit của các ARN Trình tự này lại quy định trình tự các axit amin của một loại protein đặc thù, tương ứng với cấu trúc của gen
c/ Protein → tính trạng:
- Ban đầu, phân tử protein vừa được tổng hợp có cấu trúc bậc 1, mạch thẳng
- Sau đó, protein biến đổi thành bậc cao hơn, thực hiện chức năng của nó và biểu hiện thành tính trạng tương ứng với cấu trúc của gen
Câu 7: Hãy so sánh cơ chế tự nhân đôiADN với cơ chế tổng hợp ARN.
Hướng dẫn giải:
a/ Giống nhau: Cả hai quá trình đều:
Trang 9- Là cơ chế di truyền cấp độ phân tử
- Xảy ra trong nhân tế bào và vào kì trung gian lúc NST tháo xoắn tối đa
- Dựa vào ADN làm mạch khuôn
- Đều sử dụng enzim đặc hiệu và cần được cung cấp năng lượng là ATP Có hiện tượng ADN tách làm đôi và sử dụng nguyên liệu là các nucleotit tự do trong môi trường tế bào chất để kết hợp vào mạch khuôn theo NTBS
- Đều góp phần vào sự ổn định tính trạng của loài từ thế hệ trước sang sau
b/ Khác nhau:
Dấu hiệu so
sánh
Nhân đôi ADN Tổng hợp ARN
Thời điểm Trước khi phân bào Trước khi tổng hợp protein
Cơ chế ADN tách Từ đầu đến cuối Một đoạn tương ứng 1 gen
cấu trúc
Số mạch
khuôn
Cả hai Chỉ 1 trong 2
Nguyên liệu Các nucleotit tự do Các ribonucleotit tự do
Số lượng Nu
cần
NTBS A hợp với T A hợp với U
Kết quả Từ 1 ADN khuôn, qua 1 lần nhân
đôi tạo 2 ADN con giống hệt nhau và giống hệt với ADN ban đầu
Từ 1 ADN khuôn có thể tổng hợp nhiều ADN giống nhau (nếu phiên mã nhiều lần từ cùng 1 gen) hay nhiều ARN khác nhau (nếu phiên mã từ nhiều gen khác nhau)
Thời gian tồn
tại
Sau khi ADN con được hình thành theo nguyên tắc bán bảo tồn chúng đều tham gia vào việc tạo cấu trúc của nhân tế bào mới
Sau khi được tổng hợp xong, các ARN tham gia quá trình dịch mã và bị tan rã sau khi tổng hợp vài chục phân tử protein
Trang 10Câu 8: So sánh giữa các loại ARN về cấu tạo và chức năng.
Hướng dẫn giải
Tùy vào chức năng người ta phân biệt 3 loại ARN: ARN thông tin (mARN); ARN vận chuyển (tARN); ARN riboxom (rARN)
8.1 Giống nhau:
a/ Về cấu tạo:
- Đều là thành phần cấu trúc của nhân tế bào
- Đều có 1 mạch đơn
- Đơn phân đề là nucleotit
- Mỗi nucleotit đều có 3 thành phần chính
+ Axit photphoric (H3PO4)
+ Đường ribozo (C5H10O5)
+ Bazo nitric có tính kiềm yếu
- Có 4 loại đơn phân: Adenin (A), Uraxin (U), Guanin (G), Xitozin (X)
- Các đơn phân đều nối nhau bằng liên kết photphodieste
b/ Về chức năng: Đều có vai trò nhất định trong quá trình tổng hợp protein
8.2 Những điểm khác nhau:
Dấu
hiệu so
sánh
mARN tARN rARN
Về cấu
tạo
Có từ 600 đến 1500
đơn phân
Là chuỗi polinucleotit
Có từ 80 đến 100 đơn phân
Chuỗi polinucleotit
Là mạch ngắn nhất Chuỗi polinucleotit
Trang 11mạch thẳng
Không có liên kết
hidro và không biểu
hiện nguyên tắc bổ
sung
Trình tự các nucleotit
được quy định bởi các
nucleotit trong mạch
khuôn của gen
xoắn
Có liên kết hidro ở nơi
có cấu trúc xoắn tạm thời và có biểu hiện nguyên tắc bổ sung (A-U), (G-X)
Từ mARN chế bản thành cấu trúc tARN bậc cao hơn, có 2 đầu trong đó 1 đầu mang axit amin
xoắn
Có liên kết hidro và
có khoản 70% nucleotit bổ sung (A-U), (G-X)
Từ mARN chế bản thành rARN
Về
chức
năng
Mang thông tin di
truyền từ gen ra tế bào
chất dưới dạng bản
phiên mã
Trực tiếp quy định
trình tự axit amin trong
phân tử protein
Hoạt hóa axit amin tự
do, gắn với axit amin tự
do thành phức hợp tARN – Axit amin
Vận chuyển axit amin đến địa điểm tổng hợp protein và riboxom
Tổng hợp các chuỗi polipeptit đặc biệt cấu thành bào quan riboxom
Câu 9: a/ Một gen ở vi khuẩn có chiều dài 0,51 và có 3600 liên kết hidro Xác định số lượng từng loại nucleotit của gen.
b/ Xét về mặt cấu tạo hóa học, các gen khác nhau phân biệt nhau ở những đặc điểm nào?
c/ Nếu trong quá trình tự nhân đôi của ADN có sự cặp đôi nhầm (ví dụ A cặp đôi với G) thì sẽ dẫn tới hậu quả gì?
Hướng dẫn giải:
a/ Xác định số lượng từng loại nucleotit của gen:
(Nu) b/ Xét về mặt cấu tạo các gen phân biệt nhau ở số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nucleotit
Trang 12c/ Nếu trong quá trình tự nhân đôi của ADN có sự cặp đôi nhầm sẽ dẫn đến hậu quả đột biến gen, thường có hại cho bản thân sinh vật, vì chúng phá vỡ trạng thái cân bằng vốn có đã được hình thành trong quá trình tiến hóa lâu dài của loài
Câu 10: Giải thích vì sao hai ADN con được tạo ra qua cơ chế nhân đôi lại giống hệt ADN mẹ? Có trường hợp nào qua nhân đôi, ADN con lại khác ADN mẹ?
Hướng dẫn giải:
Hai ADN con sau nhân đôi giống ADN mẹ do quá trình nhân đôi diễn ra theo nguyên tắc:
- Nguyên tắc khuôn mẫu: nghĩa là mạch mới tạo ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ
- Nguyên tắc bổ sung: Sự liên kết các Nu ở mạch khuôn với các nu tự do là cố định: A liên kết với T hay ngược lại; G liên kết với X hay ngược lại
- Nguyên tắc giữ lại một nửa (bán bảo toàn): Trong mỗi ADN con có 1 mạch của ADN mẹ (mạch cũ) còn một mạch mới được tổng hợp
- Có trường hợp ADN con khác ADN mẹ nếu xảy ra đột biến trong quá trình nhân đôi
Câu 11: 11.1/ Nêu cấu tạo hóa học và chức năng của gen.
11.2/ Nguyên tắc bổ sung được thể hiện như thế nào trong cơ chế di truyền phân tử.
Hướng dẫn giải:
11.1/ Cấu tạo hóa học và chức năng của gen:
a/ Cấu tạo hóa học:
- Gen là một đoạn phân tử ADN có chức năng di truyền xác định, được cấu tạo từ 4 loại Nu, mỗi Nu gồm 3 thành phần: H3PO4, C5H10O4, và một trong bốn loại bazo A,
T, G, X
Trang 13- Các Nu liên kết với nhau theo chiều dọc bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành mạch poly Nu Hai mạch poly Nu xoắn song song quanh trục phân tử với đường kính vòng xoắn 20 , một chu kì xoắn dài 34 Các Nu đối diện giữa hai mạch liên kết với nhau bằng liên kết H2 theo nguyên tắc bổ sung
b/ Chức năng của gen:
- Là nơi lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền, mỗi gen giữ một chức năng khác nhau trong việc hình thành tính trạng
11.2/ Nguyên tắc bổ sung trong cơ chế di truyền
- Cơ chế tự nhân đôi ADN: Các Nu tự do trong môi trường liên kết với các Nu trên hai mạch đơn ADN “mẹ” theo nguyên tắc bổ sung A-T, G-X và ngược lại
- Trong tổng hợp ARN: Các Nu tự do trong môi trường tế bào liên kết với các nu trên mạch mã gốc theo nguyên tắc bổ sung (chỉ khác là Agốc – UARN)
- Trong quá trình tạo thành chuỗi axit amin: Các bộ ba đối mã trên tARN khớp với các bộ ba mã hóa trên mARN theo nguyên tắc bổ sung
Câu 12: Trình bày chức năng các thành phần trong tế bào tham gia vào quá trình tổng hợp protein.
Hướng dẫn giải:
Quá trình tổng hợp protein do ADN trong nhân tế bào điều khiển nhưng lại xảy ra ở tế bào chất
1 Trong nhân tế bào:
a/- ADN: Là cơ sở vật chất di truyền, là nơi lưu giữ thông tin di truyền ở dạng các
bộ ba mã hóa, được tổ hợp từ 4 loại nucleotit A, T, G, X
- ADN có vai trò chủ đạo trong việc quy định cấu trúc đặc trưng của protein
- ADN có khả năng tái sinh nhờ đó ổn định tính đặc trưng qua các thế hệ ADN mang 3 loại gen khác nhau cùng phối hợp trong điều hòa tổng hợp protein
Trang 14b/ - Các loại ARN khác nhau như mARN, tARN, mARN được tổng hợp từ ADN, sau đó được phóng thích ra tế bào chất, trong đó mARN có vai trò quan trọng nhất,
là bản phiên mã, mang thông tin di truyền từ ADN trong nhân ra tế bào chất đến riboxom để thực hiện quá trình dịch mã
2 Trong tế bào chất:
- mARN có vai trò chủ động qui định trình tự các axit amin trong phân tử protein
- tARN có vai trò hoạt hóa axit amin và vận chuyển axit amin đến địa điểm tổng hợp protein là riboxom
- rARN có vai trò tổng hợp riboxom
- Riboxom là nơi xảy ra quá trình tổng hợp protein
- Axit amin là nguồn nguyên liệu
- ATP và men cung cấp năng lượng và xúc tác các giai đoạn trong quá trình
- Mạng lưới nội chất có vai trò chuyển phân tử protein được tổng hợp đến nơi tế bào cần thiết
Câu 13: Trình bày cấu trúc không gian của phân tử ADN Hệ quả của nguyên tắc bổ sung được thể hiện ở những điểm nào ?
Hướng dẫn giải:
- Cấu trúc không gian của phân tử ADN: Năm 1953 J Oatxon và F Crick đã công
bố mô hình cấu trúc không gian của phân tử ADN
- Theo mô hình này, ADN là một chuỗi xoắn gồm hai mạch song song xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải), ngược chiều kim đồng hồ Các Nucleotit giữa hai mạch liên kết với nhau bằng các liên kết hidro tạo thành cặp nguyên tắc bổ sung: A-T ; G-X và ngược lại Mỗi chu kì xoắn cao 34 gồm 10 cặp
Nu, đường kính vòng xoắn là 20
- Hệ quả của nguyên tắc bổ sung: Khi biết trình tự sắp xếp các nu trong mạch đơn này thì suy ra trình tự sắp xếp các nu trong mạch đơn kia
