Bài giảng Sinh học Lớp 12 - Bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

CÔ CHÀO CÁC EM! 
Giới thiệu chương trình sinh 12 CB 
Ph ần năm : Di truy ền h ọc . 
Chương I: Cơ chế di truy ền và bi ến dị 
Chương II: Tính quy lu ật c ủa hi ện tư ợng di truy ền . 
Chương III: Di truy ền h ọc qu ần thể. 
Chương IV: Ứng d ụng di truy ền h ọc . 
Chương V: Di truy ền h ọc ngư ời . 
Ph ần sáu : Ti ến hóa . 
Chương I: B ằng ch ứng và cơ chế ti ến hóa . 
Chương II: Sự phát sinh và phát tri ển c ủa sự s ống trên trái đ ất 
Ph ần b ảy : Sinh thái h ọc 
Chương I: Cá thể và qu ần thể sinh v ật . 
Chương II: Qu ần xã sinh v ật . 
Chương III: Hệ sinh thái , sinh quy ển và b ảo vệ môi trư ờng . 
BÀI 1 
GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
1. Khái niệm : 
 Gen là một đoạn ADN mang thông tin mã hóa cho một chuỗi polipeptit hay một phân tử ARN. 
Ví dụ : Gen hêmôglôbin anpha ( Hb α ) là gen mã hóa chuỗi pôlipeptit α góp phần tạo nên phân tử Hb trong tế bào hồng cầu . Gen tARN mã hóa phân tử ARN vận chuyển , 
Gen là gì ? Kể tên 3 loại gen ? 
2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc : 
Vùng điều hòa 
Vùng mã hóa 
Vùng kết thúc 
Mạch mã gốc 3’ 
Mạch bổ sung 5’ 
Gồm 3 vùng trình tự nucleotit : 
- Vùng điều hòa : nằm ở đầu 3’ của mạch mã gốc của gen , có trình tự Nu đặc biệt giúp ARN polimeraza có thể nhận biết và liên kết để khởi động quá trình phiên mã , đồng thời cũng chứa trình tự Nu điều hòa quá trình phiên mã . 
Vùng mã hóa : mang thông tin mã hóa các axit amin . Các gen ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên tục , xen kẽ các đoạn mã hóa axit amin ( êxôn ) là các đoạn không mã hóa axit amin ( intron ). Vì vậy các gen này được gọi là gen phân mảnh 
Trình bày cấu trúc chung của gen cấu trúc ? 
- Gen không phân mảnh : có vùng mã hóa liên tục , phổ biến ở sinh vật nhân sơ 
- Gen phân mảnh : có vùng mã hóa không liên tục , xen kẽ các đoạn mã hóa aa ( exon ) là các đoạn không mã hóa aa ( intron ), phổ biến ở sinh vật nhân thực . 
- Gen cấu trúc : là gen mang thông tin di truyền mã hóa cho các sản phẩm tạo nên thành phần cấu trúc hay chức năng của tế bào . 
- Gen điều hòa : là những gen tạo ra sản phẩm kiểm soát hoạt động của các gen khác . 
Vùng kết thúc : nằm ở đầu 5’ của mạch mã gốc , mang tín hiệu kết thúc phiên mã . 
Chú ý: Trong hai mạch polinucleotit của gen , 1 mạch chứa thông tin gọi là mạch khuôn có chiều 3’ 5’ ( mạch có nghĩa ), còn mạch kia ( có chiều 5’  3’) là mạch bổ sung ( mạch không phải khuôn ). 
II. MÃ DI TRUYỀN 
 1. Khái niệm : 
 Mã di truyền là trình tự các Nu trong gen quy định trình tự các aa trong phân tử protein 
 2. Đặc điểm của mã di truyền : 
 - Mã di truyền là mã bộ ba ( cứ 3 nucleotit kế tiếp quy định 1 loại axit amin ). 
 - Mã di truyền được đọc liên tục , không gối chồng lên nhau . 
 - Mã di truyền có tính đặc hiệu (1 mã di truyền quy định 1 loại axit amin ). 
 - Mã di truyền có tính thoái hóa ( nhiều mã di truyền khác nhau cùng quy định 1 loại aa ). Trừ triptophan và metionin được quy định bởi 1 mã di truyền . 
Nêu định nghĩa mã di truyền ? Tại sao mã di truyền là mã bộ ba ? 
Kể 5 đặc điểm của mã di truyền ? 
Mã di truyền có tính phổ biến ( đa số các loài sinh vật đều dùng chung bộ mã di truyền ). 
Chú ý: Trong 64 mã di truyền có 3 bộ ba không mã hóa aa ( mã kết thúc ): UAA, UAG, UGA. Bộ ba mở đầu AUG quyết định aa metiônin ở sinh vật nhân thực , còn ở sinh vật nhân sơ là foocmin metiônin . 
Quan sát bảng mã di truyền và cho biết axit amin mêtiônin được mã hóa bởi bộ ba nào ? 
III.QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN ( tái bản ADN) 
Quá trình nhân đôi của AND diễn ra ngay trước khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia ( xảy ra ở kì trung gian – kéo dài 6 - 10 giờ . 
Quá trình này tạo ra 2 crômatit trong NST để chuẩn bị phân chia tế bào . 
Từ nguyên tắc nhân đôi AND, hiện nay người ta đã đề xuất phương pháp có thể nhân một đoạn AND nào đó trong ống nghiệm thành vô số bản sao trong thời gian ngắn phục vụ cho nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn . 
Qt nhân đôi AND diễn ra vào thời điểm nào ? Kết quả của quá trình này ? 
Hoàn thành phiếu học tập 
ADN nhân đôi qua những bước nào ? 
( Mỗi nhóm cử 1 đại diện trình bày một bước sau khi chuẩn bị ) 
Bước 2: Tổng hợp các mạch AND mới . Enzim AND – pôlimeraza sử dụng một mạch làm khuôn tổng hợp nên mạch mới , trong đó A lk với T, G lk với X (NTBS) Vì AND pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’-3’ nên trên mạch khuôn 3’-5’, mạch bổ sung được tổng hợp liên tục , còn trên mạch 5’-3’, mạch bổ sung được tổng hợp ngắt quãng tạo nên các đoạn ngắn ( okazaki ). Sau đó , các đoạn okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối . 
Bước 3: Hai phân tử AND con được tạo thành . Trong mỗi pt AND con có 1 mạch mới được tổng hợp , mạch kia là của AND ban đầu (NT bán bảo tồn ). 
Quan sát sơ đồ minh họa qt nhân đôi AND (h1.2 SGK/tr9), hãy mô tả 3 bước của quá trình này . Qt này có những thành phần nào tham gia ? 
Bước 1: Tháo xoắn phân tử AND mẹ . Nhờ các enzim tháo xoắn , 2 mạch đơn của pt AND tách nhau ra dần tạo nên chạc hình chữ Y, để lộ ra 2 mạch khuôn (ở sv nhân sơ , ở sv nhân thực , sự nhân đôi AND xảy ra ở nhiều điểm trong mỗi AND tạo ra nhiều đơn vị nhân đôi và có nhiều loại enzim tham gia ). 
Nguyên tắc bổ sung trong nhân đôi AND: 
A trên mạch khuôn liên kết với T tự do trong môi trường nội bào để tạo nên mạch mới ( mạch con hay mạch bổ sung). 
G trên mạch khuôn liên kết với X tự do trong môi trường nội bào và ngược lại . 
Thế nào là nguyên tắc bổ sung? 
Nguyên tắc bán bảo tồn trong nhân đôi AND: 
Trong mỗi phân tử AND con có một mạch là mạch cũ ( mạch mẹ ) và một mạch mới tổng hợp . 
Ý nghĩa của quá trình nhân đôi AND: 
Đảm bảo tính ổn định về vật liệu di truyền giữa các tế bào . 
Thế nào là nguyên tắc bán bảo tồn ? 
Qt nhân đôi AND có ý nghĩa gì về mặt di truyền ? 
Hãy giải thích vì sao trên mỗi chạc chữ Y chỉ có một mạch của phân tử AND được tổng hợp liên tục , mạch còn lại được tổng hợp một cách gián đoạn ? 
Do cấu trúc của phân tử AND là có hai mạch pôlinuclêôtit đối song song (3’ → 5’; 5’ → 3’), mà enzim pôlimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’ → 3’ nên sự tổng hợp liên tục của cả hai mạch là không thể , mà đối với mạch khuôn 5’ → 3’ xảy ra sự tổng hợp ngắt quãng với các đoạn ngắn ( okazaki ) theo chiều 5’ → 3 ’, ngược với chiều phát triển của chạc nhân đôi , rồi sau đó được nối lại nhờ enzim AND ligaza để hai phân tử AND đều có cấu trúc hai mạch đối song song 
Tóm tắt toàn bài 
Gen là một đoạn AND mang thông tin mã hóa một chuỗi polipeptit hay một phân tử ARN. 
Mã di truyền là mã bộ ba và được đọc liên tục bắt đầu từ một điểm xác định theo từng cụm ba Nu . Mỗi bộ ba mã hóa một aa . Mã di truyền được dùng chung cho tất cả các loài sinh vật . Mã di truyền mang tính thoái hóa . 
Quá trình nhân đôi AND diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo tồn . Nhờ đó , hai phân tử AND con được tạo ra hoàn toàn giống nhau và giống với phân tử AND mẹ . 
Em học được gì qua bài này ? 
Em hãy lưu ý một số công thức để giải các bài tập về gen 
Củng cố 
1. Gen là : 
 A . một đoạn AND mang thông tin mã hóa một chuỗi 
 polipeptit hay một phân tử ARN. 
 B . một phân tử AND mang thông tin mã hóa một chuỗi 
 polipeptit hay một phân tử ARN. 
 C. một đoạn AND mang thông tin mã hóa nhiều chuỗi 
 polipeptit hay một phân tử ARN 
 D. một đoạn ADN mang thông tin mã hóa nhiều chuỗi 
polipeptit hay nhiều phân tử ADN. 
2. Điều nào không đúng với cấu trúc của gen : 
 A. Tất cả các gen ở sinh vật nhân thực đều phân mảnh 
 B. Các gen ở sinh vật nhân sơ không phân mảnh 
 C. Các gen ở sinh vật nhân thực có sự đan xen các đoạn mã hóa ( êxôn ) và không mã hóa aa ( intron ). 
 D. Phần lớn các gen ở sinh vật nhân thực có phân mảnh 
 3. Mã di truyền không có đặc điểm sau : 
 A. MDT là mã bộ ba , nghĩa là cứ 3 Nu kế tiếp nhau quy định 1 aa . 
 B. MDT được đọc từ 1 điểm xác định và liên tục theo từng cụm 3 
Nu không gối lên nhau . 
 C. MDT mang tính riêng biệt , mỗi loài sinh vật đều có 1 bộ mã di 
truyền riêng . 
 D. MDT mang tính thoái hóa nghĩa là 1 loại aa được mã hóa bởi 2 
hay nhiều bộ ba . 
4. Trong quá trình nhân đôi AND, enzim ADNpôlimeraza có vai trò : 
 A.Tháo xoắn phân tử ADN. 
 B.Bẻ gãy các liên kết hidro giữa 2 mạch ADN. 
 C.Lắp ráp các nucleotit tu do theo nguyên tắc bổ sung với mỗi mạch khuôn của ADN. 
 D.Lắp ráp các nucleotit tu do theo nguyên tắc bán bảo tồn với mỗi mạch khuôn của ADN. 
5. Sự nhân đôi AND xảy ra ở những bộ phận nào trong tế bào nhân thực : 
 A. Lục lạp , trung thể , ti thể . 
 B. Nhân , trung thể , ti thể . 
 C. Ti thể , nhân , lục lạp . 
 D. Lục lạp , nhân , trung thể . 
6. Việc nhân đôi xảy ra tại nhiều vị trí trên AND cùng 1 lần ở sinh vật nhân thực giúp : 
 A. Tiết kiệm nguyên liệu , enzim và năng lượng . 
 B. Sự nhân đôi xảy ra nhanh chóng ở sinh vật nhân thực . 
 C. Sự nhân đôi khỏi xảy ra nhiều lần . 
 D. Sự nhân đôi diễn ra chính xác . 
EM NHỚ 
* Học kĩ bài này 
* Chuẩn bị bài 2 theo 5 câu hỏi ở trang 14 SGK 
Chào các em! 
Chúc các em học tốt!