Chương 1. Di truyền phân tử
Bài 2. Gene, quá trình truyền đạt thông tin di truyền và hệ gene
Tìm hiểu về gene, cơ chế truyền đạt thông tin di truyền và hệ gene.
🟡 Trung bình 45 phút
Gene, quá trình truyền đạt thông tin di truyền và hệ gene
1 1. Khái niệm Gene
a) Định nghĩa
- Gene là đơn vị chức năng của thông tin di truyền, có khả năng mang thông tin quy định một tính trạng.
- Gene là một đoạn DNA có trình tự nucleotit đặc hiệu, mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm cụ thể (protein hoặc RNA).
b) Cấu trúc của Gene
- Vùng mã hóa: Chứa thông tin mã hóa axit amin.
- Vùng điều hòa: Vùng khởi động (promoter), vùng kết thúc (terminator).
- Exon: Vùng mã hóa được phiên mã và dịch mã.
- Intron: Vùng không mã hóa, bị cắt bỏ trong quá trình xử lý RNA.
2 2. Quá trình truyền đạt thông tin di truyền
a) Nguyên tắc truyền đạt thông tin
- Dogma trung tâm: DNA → RNA → Protein
- DNA truyền đạt thông tin cho RNA (phiên mã), RNA truyền đạt thông tin cho protein (dịch mã).
b) Phiên mã
- Là quá trình tổng hợp RNA từ DNA theo nguyên tắc bổ sung.
- Diễn ra trong nhân tế bào (đối với tế bào nhân thực).
- Enzyme chính: RNA polymerase.
- Quá trình: Khởi đầu → Kéo dài → Kết thúc.
c) Dịch mã
- Là quá trình tổng hợp protein từ mRNA.
- Diễn ra ở ribosome trong tế bào chất.
- Mã di truyền: 3 nucleotit (1 codon) mã hóa 1 axit amin.
- 64 codon mã hóa 20 loại axit amin (có codon mở đầu và codon kết thúc).
3 3. Hệ Gene
a) Khái niệm hệ gene
- Hệ gene (genome) là toàn bộ gen có trong một tế bào hoặc một sinh vật.
- Ở sinh vật nhân sơ, hệ gene gồm DNA vòng chứa các gene liên kết với nhau.
- Ở sinh vực nhân thực, hệ gene gồm DNA trong nhân và DNA ngoài nhân (mitochondria, lạp thể).
b) Đặc điểm hệ gene
- Kích thước hệ gene khác nhau giữa các loài.
- Hệ gene người khoảng 3,2 tỷ cặp bazơ, chứa khoảng 20.000-25.000 gene.
- Gen chiếm một phần nhỏ trong hệ gene, phần còn lại là DNA không mã hóa.
c) Mối quan hệ giữa các gene
- Các gene có thể tương tác với nhau quy định một tính trạng.
- Một gene có thể ảnh hưởng đến nhiều tính trạng (đa hiệu).
- Nhiều gene cùng quy định một tính trạng (tương tác gen).
Các dạng bài tập
1 Dạng 1: Xác định trình tự mRNA từ DNA
Phương pháp giải
Phương pháp giải
- Xác định mạch DNA được sử dụng làm khuôn.
- Thay T bằng U trong mạch bổ sung (vì RNA sử dụng U thay T).
- Áp dụng nguyên tắc: A↔U, G↔C, T↔A, C↔G.
- Chú ý chiều 5'→3' của RNA.
Ví dụ minh họa
VÍ DỤ 1
Cho mạch khuôn của DNA có trình tự: 3'-TAXGCGTAT-5'. Xác định trình tự mRNA được tổng hợp.
GIẢI
Giải:
Mạch khuôn: 3'-TAXGCGTAT-5'
mRNA (bổ sung): 5'-AUGCGCAUA-3'
Trình tự mRNA: AUGCGCAUA
VÍ DỤ 2
Một đoạn DNA mạch mã có trình tự: 5'-ATG AAC GGA TTT-3'. Xác định trình tự mRNA tương ứng.
GIẢI
Giải:
Mạch mã: 5'-ATG AAC GGA TTT-3'
mRNA (thay T bằng U): 5'-AUG AAC GGA UUU-3'
Trình tự mRNA: AUG AAC GGA UUU
2 Dạng 2: Tính số axit amin trong chuỗi polypeptide
Phương pháp giải
Phương pháp giải
- Xác định số nucleotit trong mRNA từ dữ kiện đề bài.
- Số codon = số nucleotit / 3.
- Số axit amin trong protein = số codon - 1 (trừ codon kết thúc không mã hóa axit amin).
- Chú ý: Codon mở đầu AUG mã hóa Met, codon kết thúc là UAA, UAG, UGA.
Ví dụ minh họa
VÍ DỤ 1
Một mRNA có 450 nucleotit (không tính codon kết thúc). Hỏi chuỗi polypeptide được tổng hợp có bao nhiêu axit amin?
GIẢI
Giải:
Số codon = 450 / 3 = 150 codon
Số axit amin = 150 - 1 = 149 axit amin
(Trừ 1 codon kết thúc không mã hóa axit amin)
VÍ DỤ 2
Gene mã hóa protein có 1500 cặp bazơ, trong đó vùng mã hóa bắt đầu từ codon AUG và kết thúc bằng codon UGA. Tính số axit amin trong protein.
GIẢI
Giải:
Số cặp bazơ mã hóa = 1500
Số nucleotit mã hóa = 1500
Số codon = 1500 / 3 = 500 codon
Số axit amin = 500 - 1 = 499
(Trừ codon kết thúc UGA)
Sẵn sàng thử thách bản thân?
Hoàn thành 9 câu hỏi để củng cố kiến thức và kiểm tra mức độ hiểu bài
Làm bài tập ngay