di chuyển đến bộ ba mở đầu (AUG), aa mở đầu - tARN tiến vào bộ ba mở đầu (đối mã của nó khớp với mã mở đầu trên mARN theo nguyên tắc bổ sung), sau đó tiểu phần lớn gắn vào tạo ribôxôm ho[r]
Trang 1Chuyên đề 1: CƠ SỞ VẬT CHẤT, CƠ CHẾ DI TRUYỀN
VÀ BIẾN DỊ CẤP PHÂN TƯ
A ADN – ARN – PRÔTÊIN
I ADN (Axit đềôxi ribônuclêic)
1 Chức năng:
+ Mang (lưu trữ) thông tin di truyền (Thông tin di truyền là trình tự sắp xếp các axit nucleotit trên mạch ADN và mang tính đặc trưng cho từng loài Thực chất là thông tin quy định cấu trúc prôtêin được mã hóa trên ADN)
+ Truyền đạt thông tin di truyền: (Truyền đạt từ ADN → ADN nhờ quá trình tự nhân đôi; truyền đạt từ ADN → ARN nhờ quá trình phiên mã).
2 Cấu trúc:
☺Giáo viên dạy về cấu trúc ADN theo hướng phân tích cấu trúc ADN theo 2 nguyên tắc (nguyên tắc đa phân và nguyên tắc bổ sung) từ đó thấy được sự phù hợp của cấu trúc phù hợp với chức năng của ADN.
a) ADN là axit hữu cơ có cấu trúc đa phân gồm nhiều đơn phân là các
Nucleotit
+ Mỗi Nuclêôtit có cấu trúc 3 phần: 1 phân tử axit H3PO4, 1 phân tử đườngdeoxiribozo C5H10O4, 1 bazơ nitơ
Hình: Cấu tạo 1 nuclêôtit
+ Có 4 loại bazơ nitơ là Ađênin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitozin (X) Các bazơnitơ chia làm 2 nhóm: kích thước lớn (purin) gồm A, G và nhóm có kích thước nhỏ(pyrimidine) gồm T, X
Hình: Bốn loại bazơ nitơ của ADN
Trang 2=> Có 4 loại nuclêôtit khác nhau bởi bazơ nitơ.
+ Các Nuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo ra mạch polimenuclêôtit (polinucleotit) có chiều 5’ đến 3’
Hình: Sự hình thành liên kết giữa các nuclêôtit
Hình: Chuỗi polinuclêôtit
Trang 3ᴓ Với cấu trúc đa phân từ các đơn phân là 4 loại nuclêôtit → cho phép tạo racác dạng ADN khác nhau, mỗi dạng ADN (gen) quy định cấu trúc một loại polipeptit
→ thực hiện chức năng mang (lưu trữ) thông tin di truyền
b) Cấu trúc không gian của ADN gồm 2 chuỗi polinuclêôtit, trong đó các nuclêotit giữa 2 mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (NTBS)
Nguyên tắc bổ sung trong cấu trúc ADN: là nguyên tắc một nuclêôtit có
bazơ nitơ lớn (puarin) liên kết với một nuclêôtit có bazơ nitơ nhỏ (pirimidin) bằng liên kết hiđrô Trong cấu trúc ADN thì NTBS thể hiện A liên kết T bằng 2 liên kết hđrô; G liên kết với X bằng 3 liên kết hiđrô và ngược lại.
Hình: Liên kết hiđrô giữa các cặp bazơ nitơ
+ Mỗi phân tử ADN gồm 2 mạch polinuclêôtit chạy song song ngược chiều nhau,xoắn đều đặn quanh 1 trục không gian tưởng tượng theo chiều từ trái sang phải(chuỗi xoắn phải)
+ Mô hình của Watson-Crick dạng B: ADN xoắn theo chu kì, 1 chu kì xoắn cao 34
A0 gồm 10 cặp nuclêôtit, đường kính xoắn 20 A0
Hình: Mô hình ADN của Watson-Crick dạng B
Trang 4ᴓ Với cấu trúc không gian theo NTBS → ADN bền vững tương đối (bảo quản tốt thông tin di truyền nhưng lại thuận lợi cho chức năng truyền đạt thông tin di truyền
do dễ dàng bẻ gãy liên kết hiđrô)
ADN của sinh vật nhân sơ hoặc ADN trong tế bào chất của tế bào nhân thực: có cấu trúc mạch kép dạng vòng không liên kết với prôtêin histon.
Hình: ADN dạng vòng, mạch kép
Sự khác nhau giữa ADN ngoài nhân và trong nhân:
Cấu trúc Là phân tử ADN trần
Là phân tử ADN có khả năng liên kếtvới pr histon
Là chuỗi xoắn kép mạch vòng Là chuỗi ADN xoắn kép mạch thẳng
Chức
năng
Chứa các gen quy định tínhtrạng di truyền qua tế bàochất
Lưu trữ, bảo quản, truyền đạt thôngtin di truyền trong nhân tế bào
Đặc điểm Di truyền theo dòng mẹ,không chia đều cho các tế
bào con
Được di truyền theo các quy luật, vaitrò của bố mẹ là ngang nhau
a) Cấu trúc và chức năng các loại ARN
ARN có cấu tạo đa phân giống như ADN
+ Đơn phân của ARN khác đơn phân của ADN là đường ribozơ (C5H10O5)
+ Có nuclêôtit loại U (uraxin) mà không có T
Hình: Các loại bazơ nitơ của ADN và ARN
+ Chỉ được cấu tạo từ 1 chuỗi polinuclêôtit có chiều từ 5’ đến 3’
+ Có cấu trúc không gian đa dạng tùy vào từng loại ARN:
Trang 5Mạch thẳng (mARN) ARN thông tin: không có liên kết hidro
Xoắn cục bộ (rARN) ARN riboxom: có liên kết hidro
Xoắn cuộn thành thùy (t ARN) ARN vận chuyển: có liên kết hidro
mARN 1 chuỗi polinuclêôtit được sao chép từ 1
đoạn ADN (gen) Truyền đạt thông tindi truyền (thông tin về
cấu trúc Prôtêin) từgen (trong nhân tếbào) tới Ribôxôm(trong tế bào chất)
tARN 1 chuỗi polinuclêôtit cuộn xoắn tạo ra các
thùy tròn, trong đó có một thùy tròn mang
bộ ba đối mã (anticodon), đầu 3’ là nơi gắna.a Trong cấu trúc có nhiều chỗ các nuclêôtitliên kết với nhau theo NTBS (A-U; G-X)
Vận chuyển a.a
Trang 6rARN 1 chuỗi polinuclêôtit cuộn xoắn phức tạp, có
nhiều chỗ các nuclêôtit liên kết với nhautheo NTBS (A-U; G-X)
Là 1 thành phần cấutạo nên Ribôxôm
b) Phân biệt ARN và ADN
Hình: Phân biệt ARN và ADN
III PROTEIN
1 Cấu trúc
a) Cấu tạo hóa học:
- Là đại phân tử hữu cơ có cấu trúc đa phân bao gồm nhiều đơn phân là cácaxitamin
Trang 7Hình: Cấu tạo hóa học prôtêin
+ 1aa gồm 3 thành phần: 1 nhóm –COOH (nhóm carboxyl), 1 nhóm amin –NH2, 1gốc -R- (Các aa chỉ khác nhau ở gốc –R-, có hơn 20 loại aa khác nhau)
+ 1aa có khối lượng trung bình là 110 đvC, chiều dài trung bình là 3 A0
+ Các aa liên kết với nhau bằng liên kết peptit giữa nhóm –COOH của aa trướcvới nhóm –NH2 của aa sau tạo thành chuỗi polipeptit
Hình: Sự hình thành liên kết peptit
Hình: Liên kết peptit trong cấu trúc prôtêin
c) Cấu trúc không gian: gồm 4 bậc
Trang 8Hình: Các bậc cấu trúc không gian của prôtêin
+ Cấu trúc bậc 1: là 1 chuỗi polipeptit mạch thẳng
+ Cấu trúc bậc 2: là 1 chuỗi polipeptit xoắn hoặc gấp nếp
+ Cấu trúc bậc 3: là 1 chuỗi polipeptit xoắn cuộn trong không gian 3 chiều nên
có hình cầu, chỉ ở cấu trúc này trở đi protein mới thực hiện được chức năng sinh họccủa mình
+ Cấu trúc bậc 4: gồm 2 hay nhiều chuỗi pp cùng hoặc khác loại xoắn cuộntrong không gian 3 chiều như protein trong hồng cầu (Hb) được cấu tạo từ 4 chuỗi
pp 2 chuỗi xoắn và 2 chuỗi gấp nếp
ᴓ Với cấu trúc đa phân (từ 20 loại axit amin) và cấu trúc không gian (4 bậc) có thể tạo ra nhiều dạng prôtêin khác nhau → ứng với các tính trạng khác nhau
Các phân tử pr vừa có tính đa dạng vừa có tính đặc thù do số lượng, thành phần, trật tự sắp xếp các aa quy định.
b) Chức năng của prôtêin
+ Cấu tạo tế bào và cơ thể
+ Dự trữ các aa
+ Vận chuyển các chất (hemôglôbin)
+ Bảo vệ cơ thể (kháng thể)
+ Thu nhận thông tin (thụ thể)
+ Xúc tác cho các phản ứng hóa sinh (enzim)
+ Điều hòa (hoocmôn)
+ Vận động (prôtêin cơ)
NỘI DUNG TRỌNG TÂM VẬN DỤNG VÀO GIẢI BÀI TẬP
1 Bài tập về cấu trúc ADN:
•Đơn phân: nuclêôtit (A,T,G,X)
•Liên kết giữa các đơn phân: liên kết cộng hóa trị (OH-C3 với P-C5) tạo thành 2chuỗi polinuclêôtit ngược chiều nhau
- Cấu trúc không gian gồm 2 mạch xoắn đều
1.1 Chiều dài (L):
Trang 9⇒
N: là tổng số nuclêôtit của phân tử ADN
3,4 Ao : kích thước trung bình của 1 nuclêôtit
L: chiều dài của phân tử ADN
Chiều dài trung bình của một phân tử ADN mạch kép:
(1Ao = 10-1nm = 10-4µm = 10-7mm)
1.2 Khối lượng (M):
Khối lượng trung bình của một nuclêôtit: 300 đ.v.C
Khối lượng trung bình của một phân tử ADN: M = N 300 đ.v.C
1.3 Số vòng xoắn (C):
⇒ ⇒
1.4 Liên kết hóa học:
a Liên kết phôtphođieste có trong ADN kép, thẳng
Ta có:
* Giữa hai nuclêôtit liền kề trên một mạch được nối với nhau bởi 1 liên kết phôtphođieste
* ⇒ : Tổng số nuclêôtit trên một mạch
⇒ Liên kết phôtphođieste có trong 1 mạch = ⇒
⇒ Liên kết phôtphođieste có trong ADN: ⇒ = N - 2
- Theo nguyên tắc bổ sung ta có:
Trang 10Vì %A=%T; %G=%X => %A+%G = %T + %X = 50%
- Số liên kết hóa trị giữa các Nu = số liên kết hóa trị trên mỗi mạch x 2= (N/2 -1)
x 2 = N - 2
- Số liên kết phôtpho đieste giữa các phân tử đường trong ADN = N – 2
- Số liên kết hidro: H= 2A+3G = 2T + 3X
2 Bài tập về cấu trúc ARN
- ARN chỉ có 1 mạch, do đó không được áp dụng NTBS (A = U; G=X) mặc dù
tARN và rARN vẫn có những chỗ có các nuclêôtit liên kết với nhau theo NTBS
3 Bài tập về cấu trúc protein
- Chiều dài protein: L = Số aa trên phân tử pr x 3 A0
- Khối lượng protein: m pr = số aa trên phân tử pr x 110 đvC
- Số liên kết peptit = số aa-1 = số phân tử nước được giải phóng
HƯỚNG DẪN TRẢ LỜI CÁC CÂU HỎI ĐỀ THI Câu 87: MĐ201 - THPT QG 2018
Loại axit nuclêic nào sau đây là thành phần cấu tạo của ribôxôm?
A rARN B mARN C tARN D ADN.
Loại axit nuclêic nào sau đây là thành phần cấu tạo của ribôxôm?
A mARN B ADN C tARN D rARN.
Câu 96: MĐ207 - THPT QG 2018
Trang 11Một phân tử ADN ở vi khuẩn có tỉ lệ (A + T)/(G + X) = 1/4 Theo lí thuyết, tỉ lệ nuclêôtit loại A của phân
Loại axit nuclêic nào sau đây là thành phần cấu tạo của ribôxôm?
A mARN B ADN C tARN D rARN.
Trang 12Một phân tử ADN ở vi khuẩn có tỉ lệ (A + T)/(G + X) = 2/3 Theo lí thuyết, tỉ lệ nuclêôtit loại G của phân
Loại axit nuclêic nào sau đây là thành phần cấu tạo của ribôxôm?
A rARN B mARN C ADN D tARN.
Trong phân tử mARN không có loại đơn phân nào sau đây?
A Xitôzin B Uraxin C Timin D Ađênin.
Câu 117- MĐ201 - THPT QG 2017:
Một gen có 1200 cặp nuclêôtit và số nuclêôtit loại G chiếm 20% tổng số nuclêôtit của gen Mạch 1của gen có 200 nuclêôtit loại T và số nuclêôtit loại X chiếm 15% tổng số nuclêôtit của mạch
Có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I Mạch 1 của gen có A/G = 15/26
II Mạch 1 của gen có (T + X)/(A + G) = 19/41
III Mạch 2 của gen có A/X = 2/3
IV Mạch 2 của gen có (A + X)/(T + G) = 5/7
A 4 B 2 C.3 D 1.
Câu 118- MĐ202 -Thi THPT QG 2017:
Một gen ở sinh vật nhân sơ có 1500 cặp nuclêôtit và số nuclêôtit loại A chiếm 15% tổng số nuclêôtit
của gen Mạch 1 có 150 nuclêôtit loại T và số nuclêôtit loại G chiếm 30% tổng số nuclêôtit của mạch
Có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I Mạch 1 của gen có G/X = 3/4
II Mạch 1 của gen có (A + G) = (T + X)
III.Mạch 2 của gen có T = 2A
IV Mạch 2 của gen có (A + X)/(T + G) = 2/3
A.2 B.1 C.3 D.4.
Câu 119- MĐ203 -Thi THPT QG 2017:
Một gen có 2500 nuclêôtit và 3250 liên kết hiđrô Mạch 1 của gen có 275 nuclêôtit loại X và số
Trang 13nuclêôtit loại T chiếm 30% tổng số nuclêôtit của mạch
Có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I Mạch 1 của gen có X/G = 15/19
II Mạch 1 của gen có (T + X)/(A + G) = 12/13
III Mạch 2 của gen có T/G = 5/19
IV Mạch 2 của gen có 38% số nuclêôtit loại X
A 4 B 3 1.C D.2.
Câu 120- MĐ204 -Thi THPT QG 2017:
Một gen dài 425 nm và có tổng số nuclêôtit loại A và nuclếôtit loại T chiếm 40%tổng số nuclêôtit của gen Mạch 1 của gen có 220 nuclêôtit loại T và số nuclêôtit loại
X chiếm 20% tổng số nuclêôtit của mạch
Theo lí thuyết, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
I Mạch 1 của gen có G/X = 2/3
II Mạch 2 của gen có (A + X)/(T + G) = 53/72
III Mạch 2 của gen có G/T = 25/28
IV Mạch 2 của gen có 20% số nuclêôtit loại X
A 4 B 2 C 1 D 3
Câu 18 -MĐ 147 – Thi THPT QG 2016:
Năm 1957, Franken và Conrat đã tiến hành thí nghiệm tách lõi axit nuclêic ra khỏi vỏ prôtêin củachủng virut A và chủng virut B (cả hai chủng đều gây bệnh cho cây thuốc lá nhưng khác nhau ở những vếttổn thương mà chúng gây ra trên lá) Sau đó lấy axit nuclêic của chủng A trộn với prôtêin của chủng B thìchúng sẽ tự lắp ráp để tạo thành virut lai Nhiễm virut lai này vào các cây thuốc lá chưa bị bệnh thì các câythuốc lá này bị nhiễm bệnh Phân lập từ dịch chiết lá của cây bị bệnh này sẽ thu được
A chủng virut lai B chủng virut A và chủng virut B.
C chủng virut B D chủng virut A.
Câu 22-MĐ 147 – Thi THPT QG 2016:
Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu đúng về ADN ở tế bào nhân thực?
(1) ADN tồn tại ở cả trong nhân và trong tế bào chất
(2) Các tác nhân đột biến chỉ tác động lên ADN trong nhân tế bào mà không tác động lên ADN trong tếbào chất
(3) Các phân tử ADN trong nhân tế bào có cấu trúc kép, mạch thẳng còn các phân tử ADN trong tế bàochất có cấu trúc kép, mạch vòng
(4) Khi tế bào giảm phân, hàm lượng ADN trong nhân và hàm lượng ADN trong tế bào chất của giao tửluôn giảm đi một nửa so với tế bào ban đầu
A 3 B 1 C 4 D 2.
Trang 14Câu 1 - Thi THPT QUỐC GIA NĂM 2015 _MĐ 159:
Loại nuclêôtit nào sau đây không phải là đơn phân cấu tạo nên phân tử ADN?
A Ađênin B Timin C.Uraxin D Xitôzin.
Câu 44 - ĐẠI HỌC 2012_ MĐ 279:
Một gen có tổng số 2128 liên kết hiđrô Trên mạch 1 của gen có số nuclêôtit loại A bằng số nuclêôtitloại T; số nuclêôtit loại G gấp 2 lần số nuclêôtit loại A; số nuclêôtit loại X gấp 3 lần số nuclêôtit loại T Sốnuclêôtit loại A của gen là
A 112 B 448 C 224 D 336
Câu 53 - ĐẠI HỌC 2012_ MĐ 279:
Một phân tử ADN có cấu trúc xoắn kép, giả sử phân tử ADN này có tỉ lệ (A+T)/(G+X) = 1/4 thì tỉ
lệ nuclêôtit loại G của phân tử ADN này là
A 20% B 40% C 25% D 10%
Câu 46 - ĐẠI HỌC 2008_MĐ 253:
Trên một mạch của phân tử ADN có tỉ lệ các loại nuclêôtit là (A + G)/ (T + X) = 1/2
Tỉ lệ này ở mạch bổ sung của phân tử ADN nói trên là
A 0,2 B 2,0 C 5,0 D 0,5
Câu 47- ĐẠI HỌC 2007_MĐ 152:
Prôtêin không thực hiện chức năng
A điều hoà các quá trình sinh lý B xúc tác các phản ứng sinh hoá
C bảo vệ tế bào và cơ thể D tích lũy thông tin di truyền.
Chuyên đề 1: CƠ SỞ VẬT CHẤT, CƠ CHẾ DI TRUYỀN
VÀ BIẾN DỊ CẤP PHÂN TƯ
B CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TƯ
I GEN
1 Khái niệm về gen
Gen là một đoạn ADN mang thông tin mã hóa một loại chuỗi polipeptit hay một phân tử ARN
Ví dụ: Sản phẩm của các gen A, B, C sau đây:
2 Cấu trúc của gen
Gen có cấu trúc gồm 3 vùng: Vùng điều hòa, vùng mã hóa và vùng kết thúc
Trang 15Vùng điều hòa có Promotơ (P) và Operatơ (O) (Xem nội dung điều hòa hoạt động của gen đê biết chức năng của P và O).
Vùng mã hóa của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực khác nhau ở cấu trúc phân mảnh (sinh
vật nhân thực) và (không phân mảnh ở sinh vật nhân sơ) Nội dung gen ở sinh vật nhân thực không được dùng ra đề thi theo chủ trương giảm tải, các em chỉ tham khảo đê hiêu về điều hòa của gen ở
Hình : Cấu trúc của gen ở sinh vật nhân thực và sinh vật nhân sơ
II MÃ DI TRUYỀN
1 Khái niệm:
☺Phân tích mối liên quan giữa Gen – mARN – Polipeptit đê hình thành khái niệm
Trang 16Là trình tự các nuclêôtit trong gen quy định trình tự các axit amin (aa) trong phân tử prôtêin (cứ 3 nuclêôtit đứng kế tiếp nhau trong gen quy định 1 aa).
2 Đặc điểm mã di truyền
☺Phân tích cấu tạo bảng mã di truyền đê tìm ra đặc điêm mã di truyền
Nhận xét:
Đặc điểm của mã di truyền:
+ Mã bộ ba đọc liên tục, không chồng gối lên nhau
+ Tính đặc hiệu: 1 codon chỉ mã hóa 1 loại a.a
+ Tính thoái hóa: 1 aa do nhiều codon mã hóa
+ Tính phổ biến: hầu hết các sinh vật đều sử dụng chung mã di truyền
III QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI CỦA ADN.
Trang 17Hình: Một chạc tái bản tổng hợp mạch ADN mới
1 Các enzim tham gia: enzim tháo xoắn, enzim ARN polimeraza, enzim ADN polimeraza,
ligaza.
2 Nguyên tắc nhân đôi: nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn.
a) Nguyên tắc bổ sung: Các nuclêôtit trên mạch khuôn liên kết bổ sung với các nuclêôtit
trong môi trường nội bào bằng liên kết hiđrô
Ak-Tmt; Tk-Amt; Gk-Xmt; Xk-Gmt
Ví dụ:
b) Nguyên tắc bán bảo tồn: ADN con tạo ra có 1 mạch là nguyên liệu cũ của ADN mẹ, còn
1 mạch là nguyên liệu môi trường nội bào
