Mở đầu SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 5): Một phân tử hữu cơ cần phải có các đặc điểm cấu trúc như thế nào để có thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền?
Trả lời:
- Để có thể vận hành như một vật chất di truyền trong cơ thể sống, một phân tử hữu cơ bắt buộc phải đáp ứng được các tiêu chuẩn về mặt cấu trúc và chức năng sau đây:
+ Có khả năng lưu trữ đồng thời truyền tải được các thông tin di truyền qua nhiều thế hệ.
+ Có cấu trúc bền vững cao.
+ Được hình thành dựa trên nguyên tắc đa phân.
I. Chức năng của DNA
Câu hỏi 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 6): Nêu
các đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của DNA.
Trả lời:
- Chức năng lưu trữ dữ liệu di truyền:
+ Nhờ cấu trúc đa phân từ 4 loại đơn phân (A, T, G, C), DNA có thể biến đổi số lượng, thành phần và thứ tự sắp xếp. Điều này cho phép nó mang tải được khối lượng thông tin lớn về đặc điểm cấu trúc và chức năng của tế bào.
- Chức năng bảo quản thông tin:
+ Sự ổn định và ít sai hỏng do có cấu trúc mạch kép.
+ Các liên kết phosphodiester (cộng hóa trị) cực kỳ bền vững giúp liên kết các nucleotide trên cùng một mạch.
+ Dù liên kết hydrogen giữa hai mạch là liên kết yếu, nhưng số lượng lớn giúp phân tử duy trì cấu trúc vững chắc.
+ Cơ chế bổ sung (NTBS) cho phép các enzyme sử dụng mạch bình thường để làm khuôn sửa chữa sai hỏng khi mạch còn lại gặp sự cố.
- Chức năng truyền đạt thông tin:
+ Tính chất yếu của liên kết hydrogen là loại liên kết yếu nên có thể bị phá vỡ trong điều kiện nhất định, cho phép DNA dễ dàng tách mạch để thực hiện truyền đạt thông tin di truyền.
+ Nguyên tắc bổ sung nên thông tin trong DNA có thể truyền đạt sang mRNA qua quá trình phiên mã, từ đó dịch mã thành protein để biểu hiện tính trạng.
+ Sự kết hợp đặc hiệu A – T và G – C trong quá trình tái bản đảm bảo dữ liệu di truyền được kế thừa gần như tuyệt đối qua các thế hệ.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 6): Tại sao protein tạo nên các tính trạng của sinh
vật nhưng không thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền?
Trả lời:
- Mặc dù protein trực tiếp hình thành nên các tính trạng của sinh vật, nó không thể đóng vai trò vật chất di truyền. Nguyên nhân chính là do cấu tạo của protein không tuân theo nguyên tắc bổ sung, dẫn đến việc thông tin không thể được sao chép và truyền đạt ổn định từ gene đến các thế hệ tế bào sau này.
II. Tái bản DNA
Câu hỏi 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Nêu ý nghĩa của kết cặp đặc hiệu A – T và G - C
phù hợp với chức năng của DNA.
Trả lời:
- Đóng vai trò sống còn trong việc duy trì tính chính xác của dữ liệu di truyền. Nhờ tuân thủ NTBS, mỗi mạch DNA con sau khi hình thành sẽ có cấu trúc giống hệt với DNA mẹ, giúp thông tin được truyền đạt như nguyên vẹn qua các thế hệ.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Trình bày quá trình tái bản DNA thể hiện sự sao
chép thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể.
Trả lời:
- Tháo xoắn ADN và tạo chạc ba sao chép: Các enzyme tháo xoắn chia thành hai loại: Gyrase giúp duỗi thẳng và Helicase giúp bẻ gãy liên kết hydrogen. Hai chất này sẽ tách đôi sợi kép, tạo ra chạc ba sao chép để lộ mạch khuôn.
+ Trên mạch khuôn mang chiều 3'-5': Mạch mới được liên tục tổng hợp hướng vào chạc sao chép.
+ Trên mạch khuôn 5'-3': Do DNA polymerase chỉ gắn được vào đầu 3'-OH, mạch mới được tổng hợp gián đoạn theo chiều 5'-3', tạo ra các đoạn okazaki ngắn (1000-2000 đơn phân) và sau đó được kết hợp lại với nhau nhờ enzim ADN ligaza.
- Quá trình tạo thành hai phân tử DNA.
+ Enzyme exonuclease sẽ xóa bỏ các đoạn mồi và thay thế bằng nucleotide phù hợp. DNA ligase gắn kết hoàn toàn các đoạn để tạo thành hai phân tử DNA kép. Hai phân tử này sẽ tự động chuyển về dạng chuỗi xoắn kép mang cấu trúc giống y hệt DNA mẹ.
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và vận dụng
1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Tỉ lệ các cặp G - C và A - T trong phân tử DNA có ảnh hưởng
đến độ bền vững của phân tử DNA không? Giải thích.
Lời giải:
- Giữa G và C có 3 liên kết hydrogen, trong khi A và T chỉ có 2. Vì vậy, nếu mật độ cặp G-C càng nhiều thì số lượng liên kết hydrogen càng lớn. Tỉ lệ này ảnh hưởng trực tiếp đến sự bền vững. Thực tế, vi khuẩn ở suối nước nóng thường sở hữu tỉ lệ G-C cao hơn bình thường để chịu được nhiệt độ.
Luyện tập và vận dụng 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Kẻ và hoàn thành bảng tóm tắt quá trình tái bản DNA vào vở theo mẫu sau:
Lời giải:
Luyện tập và vận dụng 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 1 (trang 8): Nhiều enzyme tham gia
vào bộ máy tái bản DNA ở vi khuẩn khác biệt với các enzyme và protein cùng loại
ở tế bào người. Dựa vào thông tin trên, hãy đề xuất hướng sản xuất thuốc trị
bệnh nhiễm khuẩn ở người, giảm thiểu tối đa tác dụng không mong muốn của thuốc
kháng sinh.
Lời giải:
- Dựa vào sự khác biệt giữa hệ thống enzyme tái bản của vi khuẩn và con người, chúng ta có thể nghiên cứu các loại thuốc gây ức chế hoặc làm bất hoạt cụ thể các enzyme nhân đôi của vi khuẩn. Phương pháp này giúp tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh mà không làm tổn hại đến cơ thể, giảm thiểu tối đa tác dụng không mong muốn.