Giải bài tập KHTN 9 Bài 40: Dịch mã và mối quan hệ từ gene đến tính trạng
Mở đầu trang 173 Bài 40 KHTN 9: Thông tin di truyền trên gene được phiên mã thành trình tự các nucleotide trên mRNA. mRNA tham gia quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình đó diễn ra như thế nào?
Trả lời:
Thông tin di truyền trên gene được phiên mã thành trình tự các nucleotide trên mRNA, mRNA tham gia quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Quá trình đó diễn ra như sau:
– Ở quá trình phiên mã: Trình tự mã di truyền trên gene được bản phiên mã thành mRNA theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với U, T liên kết với A, G liên kết với C và C liên kết với G).
– Ở quá trình dịch mã: Mã di truyền trên mRNA sẽ quy định loại amino acid trên chuỗi polypeptide. Trình tự các mã di truyền (codon) trên mRNA quy định thành phần và trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide, từ đó quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein.
I. Mã di truyền là gì
Hoạt động trang 173 KHTN 9: Giả thiết mã di truyền là các đoạn ngắn nucleotide liên kề trên mRNA (có cùng số lượng nucleotide, kí hiệu là n) quy định loại amino acid tương ứng trên chuỗi polypeptide.
a) Xác định số loại mã di truyền và số loại amino acid tương ứng tối đa có thể có với mỗi n. Hoàn thành vào vở theo mẫu Bảng 40.1.
Bảng 40.1. Số loại mã di truyền tương ứng số lượng nucleotide (n) trong mã
|
Số nucleotide trong mã (n) |
Số loại mã có thể có |
Số loại amino acid tối đa có thể được mã hóa |
|
1 |
4 (41) |
4 |
|
2 |
? |
? |
|
3 |
? |
? |
|
4 |
256 (44) |
256 |
b) Nếu các tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa để thực hiện chức năng sinh học thì mã di truyền gồm bao nhiêu nucleotide? Biết rằng có 20 loại amino acid cấu tạo nên protein.
Trả lời:
a)
Bảng 40.1. Số loại mã di truyền tương ứng số lượng nucleotide (n) trong mã
|
Số nucleotide trong mã (n) |
Số loại mã có thể có |
Số loại amino acid tối đa có thể được mã hóa |
|
1 |
4 (41) |
4 |
|
2 |
16 (42) |
16 |
|
3 |
64 (43) |
64 |
|
4 |
256 (44) |
256 |
b) Nếu các tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa để thực hiện chức năng sinh học thì mã di truyền gồm 3 nucleotide: Có 20 loại amino acid, vậy cần có ít nhất 20 loại mã di truyền mã hóa (nếu mỗi mã di truyền mã hóa một amino acid), vậy với số loại mã tìm được trong bảng trên thì chỉ có 64 và 256 mã là thỏa mãn. Tuy nhiên, tế bào có xu hướng tiết kiệm tối đa nên số loại mã di truyền phù hợp là 64, tương ứng mỗi mã di truyền có 3 nucleotide.
Câu hỏi trang 174 KHTN 9: Quan sát Hình 40.1 các codon cùng nghĩa (cùng mã hóa cho một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau về loại nucleotide tại vị trí nào của codon?
Trả lời:
Các codon cùng nghĩa (cùng mã hóa cho một loại amino acid hoặc các codon kết thúc) thường giống nhau về loại nucleotide tại vị trí đầu tiên của codon.
II. Mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein
Câu hỏi 1 trang 175 KHTN 9: Quan sát Hình 40.3 cho biết mã di truyền quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein như thế nào.
Trả lời:
Mã di truyền sẽ quy định loại amino acid trên chuỗi polypeptide. Trình tự các mã di truyền (codon) trên mRNA sẽ quy định thành phần và trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide, từ đó quy định thành phần hóa học và cấu trúc của protein.
Câu hỏi 2 trang 175 KHTN 9: Nêu ý nghĩa của đa dạng mã di truyền.
Trả lời:
Ý nghĩa của đa dạng mã di truyền: Mã di truyền đa dạng (64 mã di truyền) quy định 20 loại amino acid dẫn đến hiện tượng nhiều mã di truyền cùng mã hóa một amino aicd. Điều này có ý nghĩa trong trường hợp đột biến. Đột biến điểm thay thế một cặp nucleotide dẫn đến thay đổi mã bộ ba tương ứng. Trong trường hợp bộ ba ban đầu và bộ ba sau đột biến cùng quy định một amino aicd thì thành phần cấu trúc và chức năng của protein không bị thay đổi.
III. Quá trình dịch mã
Hoạt động trang 176 KHTN 9: Đọc thông tin trên và quan sát Hình 40.4, trả lời các câu hỏi sau:
1. Có những thành phần nào tham gia quá trình dịch mã? Nêu vai trò của mỗi thành phần trong quá trình dịch mã.
2. Quá trình dịch mã gồm những giai đoạn nào? Mô tả khái quát diễn biến quá trình dịch mã.
3. Dịch mã là gì?
Trả lời:
1. Những thành phần và vai trò của chúng trong quá trình dịch mã là:
– mRNA: làm mạch khuôn, mang thông tin mã hóa chuỗi polypeptide.
– amino acid tự do trong môi trường nội bào: là nguyên liệu tổng hợp chuỗi polypeptide.
– tRNA: thực hiện chức năng “phiên dịch” mã di truyền trên mRNA (mang đúng loại amino acid tương ứng với bộ ba trên mRNA quy định).
– Ribosome: là nơi các tRNA đã được gắn amino acid đọc và giải mã các bộ ba, tại đây hình thành liên kết giữa các amino acid.
2. Quá trình dịch mã gồm các giai đoạn sau:
– Giai đoạn 1 (Mở đầu): Tiểu đơn vị bé của ribosome gắn với mRNA ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Vị trí này nằm gần codon mở đầu. tRNA mang bộ ba đối mã với codon AUG và amino acid Met khớp bổ sung với codon mở đầu (AUG) trên mRNA. Tiểu đơn vị lớn của ribosome tiến vào khớp với tiểu đơn vị bé hình thành ribosome hoàn chỉnh sẵn sàng tổng hợp chuỗi polypeptide.
– Giai đoạn 2 (Kéo dài): tRNA mang bộ ba đối mã với codon thứ 2 và amino acid thứ nhất tương ứng khớp bổ sung với codon thứ 2 trên mRNA. Ribosome giữ vai trò như một khung đỡ amino acid cho đến khi một liên kết peptide được hình thành giữa amino acid Met và amino acid thứ nhất. Sau đó, ribosome dịch đi một codon, tRNA mang bộ ba đối mã với codon thứ 3 và amino acid thứ 2 tương ứng khớp bổ sung với codon thứ 3 trên mRNA, một liên kết peptide được hình thành giữa amino acid thứ nhất và amino acid thứ 2. Rồi ribosome lại dịch đi một codon. Cứ như vậy, ribosome dịch chuyển trên mRNA theo chiều 5’ → 3’, các tRNA chứa các bộ ba đối mã và amino acid tương ứng với codon trên mRNA tiếp tục tiến vào ribosome, hình thành liên kết peptide giữa các amino acid được mang đến.
– Giai đoạn 3 (Kết thúc): Khi ribosome chuyển dịch sang bộ ba kết thúc (UAA/ UAG / UGA) thì quá trình dịch mã ngừng lại, ribosome rời khỏi mRNA, giải phóng chuỗi polypeptide.
3. Dịch mã là quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide (protein) dựa trên trình tự nucleotide trên bản phiên mã của gene (mRNA).
IV. Mối quan hệ giữa gene và tính trạng
Hoạt động trang 176 KHTN 9: Dựa vào kiến thức đã học kết hợp quan sát Hình 40.5, thực hiện các yêu cầu sau:
1. Nêu tên và sản phẩm của quá trình 1, quá trình 2.
2. Giải thích mối quan hệ giữa gene (DNA), mRNA, protein và tính trạng.
Trả lời:
1. Tên và sản phẩm của quá trình 1, quá trình 2:
|
|
Quá trình 1 |
Quá trình 2 |
|
Tên |
Quá trình phiên mã |
Quá trình dịch mã |
|
Sản phẩm |
mRNA |
Chuỗi polypeptide (protein) |
2. Mối quan hệ giữa gene (DNA), mRNA, protein và tính trạng: Trình tự các nucleotide trên mạch đơn của gene (DNA) quy định trình tự các nucleotide trên mRNA, trình tự các nucleotide trên mRNA quy định trình tự amino acid trên chuỗi polypeptide (protein), protein quy định tính trạng. Như vậy, trong tế bào, gene không trực tiếp hình thành tính trạng mà phải thông qua sự tương tác giữa các phân tử mRNA, protein và có thể chịu tác động của các nhân tố môi trường.
Câu hỏi trang 177 KHTN 9: Dựa vào kiến thức về mối quan hệ giữa gene và tính trạng, cho biết khi muốn thay đổi một tính trạng ở một loài thực vật, có thể sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào quá trình nào.
Trả lời:
Vì gene quy định tính trạng nên khi muốn thay đổi một tính trạng ở một loài thực vật, thường sử dụng tác nhân nhân tạo tác động vào quá trình tái bản DNA
Xem thêm các bài giải bài tập Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:
Bài 39. Tái bản DNA và phiên mã tạo RNA
Bài 40. Dịch mã và mối quan hệ từ gene đến tính trạng
Bài 41. Đột biến gene
Bài 42. Nhiễm sắc thể và bộ nhiễm sắc thể
Bài 43. Nguyên phân và giảm phân
Bài 44. Nhiễm sắc thể giới tính và cơ chế xác định giới tính