Mở đầu SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 36): Tổng chiều dài 46 phân tử DNA trong tế bào người khoảng 2 m. Làm thế nào các phân tử này có thể nằm gọn trong nhân tế bào nhưng vẫn đảm bảo cho các gene có thể phiên mã?
Trả lời:
- Để có thể nằm gọn trong không gian nhỏ hẹp của nhân tế bào, các phân tử DNA đã liên kết với protein histone tạo thành cấu trúc nhiễm sắc thể (NST) có khả năng co xoắn cực đại. Trạng thái cuộn xoắn này giúp chiều dài của NST có thể được rút ngắn 15000 - 20000 lần so với cấu trúc thực tế của DNA. Đến khi gene cần phiên mã, tính linh hoạt của cấu trúc này cho phép NST dãn xoắn giúp NST nằm gọn trong nhân tế bào, vừa duy trì chức năng di truyền.
I. Cấu trúc siêu hiển vi của nhiễm sắc thể
Câu hỏi SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 37): Dựa vào Hình 7.1, hãy mô tả cấu trúc siêu hiển vi của NST qua các kì trung gian, kì đầu và kì giữa.
Trả lời:
Cấu trúc siêu hiển vi của
NST qua các kì trung gian, kì đầu và kì giữa:
- Kì trung gian: NST có dạng chuỗi nucleosome (đường kính 10 nm), gồm 146 cặp nucleotide quấn quanh lõi với 8 phân tử protein histone (chia làm 4 loại). Trong giai đoạn này, NST phân hóa thành hai vùng rõ rệt:
+ Dị nhiễm sắc: Các nucleosome nằm sát nhau, không chứa gene hoặc chứa các gene bị bất hoạt
+ Nguyên nhiễm sắc: Các nucleosome cách xa nhau, chứa các gene đang trong trạng thái hoạt động.
- Kì đầu: Dưới tác động của protein condensin, sợi nhiễm sắc 10 nm tạo ra các vòng nhô ra phía ngoài khung NST. Quá trình nén và xếp chồng sát bên nhau của các vòng sợi này khiến NST giảm mạnh về chiều dài nhưng lại tăng dần về chiều rộng.
- Kì giữa: Nhiễm sắc thể ở trạng thái co xoắn cực đại với cấu trúc kép gồm 2 chromatid. Lúc này, mỗi chromatid có đường kính đạt khoảng 700 nm, giúp NST có hình dạng và kích thước đặc trưng cho loài.
II. Chức năng của nhiễm sắc thể
Câu hỏi 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 39): Mô tả cách sắp xếp gene
trên NST.
Trả lời:
- Vị trí cụ thể của mỗi gene trên NST được xác định là một locus. Các gene được phân bố liên tiếp dọc theo chiều dài của NST. Tùy vào từng loại NST mà mật độ và số lượng gene sẽ có sự khác biệt: Có NST chứa nhiều gene và mật độ khá dày, trong khi số khác lại thưa thớt với các gene nằm cách xa nhau. Tại cùng một locus trên cặp NST tương đồng, các trình tự nucleotide có thể biến đổi khác nhau, tạo nên các allele của cùng một gene.
Câu hỏi 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 39): Giải thích vai trò của
nguyên phân, giảm phân và thụ tinh trong quá trình truyền đạt thông tin di
truyền giữa các thế hệ tế bào và thế hệ cơ thể.
Trả lời:
- Trong nguyên phân, thông qua cơ chế nhân đôi NST và sự phân chia đồng đều các chromatid về một cực, thông tin di truyền được sao chép nguyên vẹn, uy trì sự ổn định qua các thế hệ tế bào và cơ thể (loài sinh sản vô tính).
- Đối với các sinh vật đa bào có hình thức sinh sản hữu tính, thông tin di truyền được truyền đạt ổn định qua các thế hệ cơ thể nhờ sự kết hợp của các quá trình là nguyên phân, giảm phân và thụ tinh:
+ Ở cơ thể trưởng thành, các tế bào sinh dục chín thực hiện một lần nhân đôi nhưng có hai lần phân chia, tạo ra các giao tử có bộ nhiễm sắc thể giảm đi một nửa so với tế bào ban đầu. Sự kết hợp giữa giao tử đực (n) và giao tử cái (n) trong thụ tinh đã khôi phục lại bộ NST 2n trong các hợp tử được tạo thành.
+ Từ hợp tử 2n, quá trình nguyên phân kết hợp với biệt hóa tế bào bào đã hình thành các mô và cơ quan đều mang thông tin di truyền đặc trưng của loài. (các cá thể cùng loài có những đặc điểm đặc trưng giống nhau).
+ Ngoài ra, trong giảm phân, sự trao đổi chéo giữa các chromatid khác nguồn cùng sự phân li độc lập và tổ hợp tự do ở kì sau I của giảm phân đã tạo ra các tổ hợp gene mới. Khi thụ tinh, sự kết hợp giữa các giao tử mang các tổ hợp gene khác nhau đã tạo nên nhiều biến dị tổ hợp, giúp loài trở nên đa dạng hơn.
Luyện tập và vận dụng
Luyện tập và Vận dụng 1 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 39): Giải thích tại sao ở kì trung gian, NST lại cần được dãn xoắn tối đa tạo ra các vùng nguyên nhiễm sắc có các nucleosome tách rời nhau?
Trả lời:
- NST cần được dãn xoắn tối đa để bộc lộ các mạch DNA. Trạng thái này tạo điều kiện cho các enzyme tiếp cận, tách mạch và tự nhân đôi thành 2 phân tử ADN mới, làm cơ sở cho sự nhân đôi của NST.
Luyện tập và Vận dụng 2 SGK Sinh 12 Kết nối tri thức Bài 7 (trang 39): Tại sao NST cần được co xoắn tối đa ở kì giữa của nguyên
phân và giảm phân?
Trả lời:
- Giúp các chromatid tách biệt rõ ràng, đảm bảo phân li đồng đều vật chất di truyền về hai tế bào con diễn ra không sai sót.
- Giúp NST thu gọn lại 15.000 - 20.000 lần, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình phân li NST diễn ra chính xác.
---------------------------------------
>>> Full lời giải SGK Sinh học 12 - Kết nối tri thức: Xem ngay!