Tài liệu Bồi dưỡng hsg phần di truyền học

I. CHUẨN KIẾN THỨC HỌC PHẦN DI TRUYỀN HỌC 01 Số đơn vị học trình: 04 Chương 1: Vật chất di truyền 1.1. Các tiêu chuẩn của vật chất di truyền 1.2. Axit Nucleic - Vật chất mang thông tin di truyền: Cấu trúc, bằng chứng, tái bản DNA, RNA 1.3. Nhiễm sắc thể: - Khái niệm, chức năng, các dạng nhiễm sắc thể mang thông tin di truyền. - Cấu trúc nhiễm sắc thể ở Phage, vi khuẩn và ở Eukaryota. - Nhiễm sắc thể nhân tạo. - Hoạt động của nhiễm sắc thể trong nguyên phân và giảm phân. 1.4. Mối quan hệ DNA – RNA – Protein – Tính trạng Chương 2: Khái niệm và phân loại đột biến 2.1. Khái niệm và phân loại biến dị 2.1. Khái niệm và phân loại đột biến: Đột biến tự nhiên, đột biến nhân tạo, đột biến trội, đột biến lặn, đột biến thuận nghịch, đột biến Xoma, đột biến sinh dục… 2.3. Phương pháp nghiên cứu và phát hiện đột biến 2.4. Những biến đổi trước đột biến, sự phục hồi vật chất di truyền bị biến đổi. Chương 3: Gen và đột biến gen 3.1. Các quan niệm về gen: Quan niệm cổ điển, quan niệm hiện đại 3.2. Cấu trúc và chức năng của gen 3.3. Các loại gen 3.4. Khái niệm và phân loại đột biến gen 3.5. Nguyên nhân, cơ chế xuất hiện, hậu quả của đột biến gen, hiện tượng đa alen Chương 4: Đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể 4.1. Đột biến mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn 4.2. Đột biến chuyển vị trí trong giới hạn một nhiễm sắc thể và giữa các nhiễm sắc thể không tương ứng. 4.3. Hiệu quả vị trí của sự biến đổi cấu trúc nhiễm sắc thể, cơ chế tái tổ hợp của sự sai hình nhiễm sắc thể Chương 5: Đột biến số lượng nhiễm sắc thể 5.1. Khái niệm và phân loại 5.2. Hiện tượng đa bội và thể đa bội 5.3. Thể dị bội, thể đơn bội Chương 6: Mã di truyền 6.1. Khái niệm 6.2. Khái niệm về hiện tượng mã hoá thông tin, codon, anticodon 6.3. Chứng minh mã bộ ba, theo lý thuyết, giải mã di truyền bằng thực nghiệm 6.4. Đặc điểm của mã di truyền Chương 7: Tổ hợp vật liệu di truyền 7.1. Vòng đời và quá trình dẫn đến tái tổ hợp vật chất di truyền ở virus, vi khuẩn 7.2. Vòng đời và các quá trình dẫn đến tái tổ hợp vật chất di truyền ở sinh vật nhân chuẩn 7.3. Cơ chế tái tổ hợp 1 Chương 8: Các quy luật của hiện tượng di truyền 8.1. Một số khái niệm chung 8.2. Các quy luật di truyền của Menden 8.3. Quan hệ giữa các gen alen và không alen Chương 9: Thuyết di truyền nhiễm sắc thể 9.1. Thuyết di truyền nhiễm sắc thể của T.Morgan 9.2. Cơ chế nhiễm sắc thể xác định giới tính 9.3. Sự di truyền liên kết với giới tính 9.4. Tính trạng giới hạn và tính trạng phụ thuộc giới tính Chương 10: Di truyền ngoài nhiễm sắc thể 10.1. Khái niệm chung 10.2. Di truyền tính bất dục tế bào chất 10.3. Di truyền lạp thể, di truyền ty thể II. HÌNH THỨC THI Thi tự luận kết hợp với thi trắc nghiệm III. CÔNG THỨC XÁC LẬP ĐỀ Một đề gồm 2 phần thi: - Phần 1: Trắc nghiệm (3 điểm) = 12 câu x 0.25 điểm - Phần 2: Tự luận (7 điểm) = 1 câu 1.5 điểm + 1 câu 2.5 điểm + 1 câu 3 điểm IV. ĐỀ THI PHẦN TỰ LUẬN 1. Nhóm câu 1.5 điểm (Số câu: 1 x 4 x 3 = 12 câu) Câu 1. Câu 2. Câu 3. Câu 4. Cấu tạo mạch đơn của phân tử axit nucleic? So sánh cấu trúc DNA và protein? Nêu vai trò của các yếu tố tham gia quá trình tái bản DNA? Hãy nêu bản chất của mối liên hệ DNA - RNA - Protein, tính đặc trưng của protein do yếu tố nào quy định? Câu 5. Nêu khái niệm và những đặc điểm cơ bản của mã di truyền. Câu 6. Bằng thực nghiệm, hãy chứng minh: - Mã di truyền là mã bộ ba - Dịch mã di truyền. Câu 7. Phân tích ví dụ kháng DDT của ruồi giấm để thấy được đặc điểm và vai trò của đột biến gen? Câu 8. Thường biến là gì? Cơ sở phân tử và đặc điểm biểu hiện của thường biến? Câu 9. Phân biệt cơ thể đa bội và cơ thể lưỡng bội khởi nguyên? Ứng dụng của phương pháp gây đa bội trong chọn giống. Câu 10. Phân tích bản chất mối quan hệ giữa các gen alen? Cho ví dụ minh hoạ. Câu 11. Phân tích cơ sở tế bào học của hiện tượng di truyền liên kết gen. Câu 12. Phát biểu và giải thích nội dung định luật phân ly tính trạng của Mendel. 2. Nhóm câu 2.5 điểm (Số câu: 1 x 4 x 3 = 12 câu) Câu 13. Trình bày các giai đoạn chính của hoạt động phiên mã ở sinh vật nhân sơ (Prokaryote)? Câu 14. Vai trò của enzyme trong các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử? Câu 15. Trình bày cơ chế tái bản DNA ở sinh vật nhân sơ (Prokaryote). Câu 16. So sánh cơ chế tái bản DNA ở sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote) với sinh vật nhân sơ (Prokaryote). Ý nghĩa của cơ chế tái bản DNA? 2 Câu 17. Trình bày mối quan hệ về cấu trúc giữa nhiễm sắc thể và phân tử DNA ở các kỳ trong quá trình giảm phân? Câu 18. Trình bày các cơ chế phục hồi DNA bị biến đổi trong khi tái bản? Câu 19. Trình bày các cơ chế phục hồi DNA bị biến đổi khi không tái bản? Câu 20. Trình bày các dạng đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể, cơ chế và hậu quả của mỗi dạng? Câu 21. Hãy làm rõ quan điểm cho rằng: “đột biến đảo đoạn gây ức chế quá trình trao đổi chéo trong đoạn bị đảo ở kỳ đầu của giảm phân I”? Câu 22. Khái niệm hiện tượng đa bội và thể đa bội? Các dạng đa bội và cơ chế phát sinh thể đa bội? Câu 23. Lai phân tích là gì? Vì sao sử dụng phép lai phân tích lại phát hiện được hiện tượng di truyền liên kết, hoán vị gen? Nếu không dùng phép lai phân tích thì có thể xác định được tần số hoán vị gen không? Minh hoạ bằng ví dụ? Câu 24. Cho ví dụ để xác định vai trò của tế bào chất trong di truyền. Phân biệt di truyền gen ngoài nhân với gen trong nhân và mối quan hệ giữa chúng. 3. Nhóm câu 3 điểm (Số câu: 1 x 4 x 3 = 12 câu) Câu 25. Hãy chứng minh DNA là vật chất mang thông tin di truyền? Câu 26. Nêu vai trò của các enzyme và protein tham gia quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ (Prokaryote)? Câu 27. Nêu những nguyên nhân phát sinh đột biến gen. Phân tích cơ chế tác động của tác nhân vật lý gây đột biến gen. Câu 28. Phân tích cơ chế tác động gây đột biến gen của các tác nhân hoá học và sinh học? Câu 29. Các giả thuyết phân tử về cơ chế phát sinh đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể? Câu 30. So sánh hoạt động phiên mã ở sinh vật nhân sơ (Prokaryote) và sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote)? Câu 31. Trình bày các cơ chế tái tổ hợp vật chất di truyền ở sinh vật nhân sơ (Prokaryote)? Câu 32. Giải thích cơ sở tế bào học của hiện tượng di truyền mỗi cặp tính trạng không phụ thuộc vào nhau? Câu 33. Trình bày sự tương tác giữa các gen không alen. Cho ví dụ minh hoạ. Câu 34. Trình bày các yếu tố di truyền vận động của sinh vật nhân sơ (Prokaryote) và cơ chế chuyển vị trí của nó. Câu 35. Vai trò của nhiễm sắc thể giới tính đối với di truyền? Ý nghĩa thực tiễn của việc nghiên cứu di truyền giới tính và di truyền liên kết với giới tính? Câu 36. Phân tích những cơ chế bảo đảm cho sự ổn định bộ nhiễm sắc thể của loài qua các thế hệ? V. ĐÁP ÁN PHẦN TỰ LUẬN NHÓM CÂU 1.5 ĐIỂM Câu 1.: Nội dung Ý 1 Các thành phần cấu tạo của một đơn phân Điểm 0.5 Phân tử axit nucleic được cấu tạo từ 3 thành phần chính là các bazơ nitơ nitơ, đường pentose và axit phosphoric. Khi thuỷ phân hoàn toàn axit nucleic bằng enzyme hoặc bằng axit thì thu được ba thành phần chính là bazơ nitơ nitơ, đường pentose và axit phosphoric. * Bazơ nitơ: Có 2 nhóm bazơ nitơ nitơ là purine và pyrimidine 3 - Bazơ nitơ pyrimidine là một vòng 6 cạnh có chứa hai nguyên tử nitơ. Các bazơ nitơ có nhân pyrimidine là Cytozine (C), Thymine (T) và Uracil (U). 0.25 - Bazơ nitơ purine là hợp chất nitơ dị vòng. Vòng purine được nhà hoá học Đức E. Fischer gọi lần đầu tiên, trong đó, bao gồm một vòng pyrimidine và một vòng imidazol ghép lại. Các bazơ nitơ có nhân purine là Adenine (A) và guanine (G). Mỗi bazơ nitơ đều có 2 dạng đồng phân. 0.25 * Đường pentose (5C) gồm 2 loại: ribose và deoxyribose 0.25 Trong RNA chứa gốc đường ribose (C5H10O5). Trong DNA có chứa gốc đường deoxyribose (C5H10O4) nằm dưới dạng vòng, công thức cấu tạo là : 0.25 * Axit phosphoric (H3PO4) có công thức cấu tạo là: 2 4 Sự liên kết của các thành phần trong một đơn phân 0.25 3 Trong một đơn phân, nhóm phosphat gắn vào vị trí carbon số 5’, bazơ nitơ gắn vào vị trí carbon số 1’ của đường pentose như hình sau: 0.25 Liên kết thực hiện giữa các đơn phân trong một mạch đơn axit nucleic 0.5 Trên mạch đơn, các đơn phân liên kết với nhau bằng cách: nhóm 5’-phosphat của nucleotide này liên kết với nhóm 3’-OH của nucleotide kế tiếp bằng liên kết phosphoester (hoặc các nucleosid cạnh nhau thực hiện liên kết phosphodiester). Đây là liên kết bền vững đảm bảo thông tin di truyền trên mỗi mạch đơn ổn định kể cả khi DNA tái bản và phiên mã. Mạch đơn có chiều định hướng xác định là chiều từ 5’ - 3’, đầu 5’- P và đầu 3’-OH 0.25 0.25 5' 3' Câu 2.: Nội dung Ý 1 Điểm giống nhau giữa DNA và protein Điểm 0.25 - Đều được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân - Đều được cấu tạo từ các nguyên tử C, H, O, N - Đều có cấu trúc xoắn nhiều bậc - Đều được đặc trưng bởi số lượng, thành phần, trình tự phân bố các đơn phân. - Đều là 2 thành phần cơ bản tạo nên cấu trúc nhiễm sắc thể. 2 Điểm khác nhau của DNA và Protein 1.25 5 DNA Protein - Có cấu trúc xoắn kép, gồm 2 mạch - Có cấu tạo xoắn, có thể có từ 1 - 4 chuỗi đơn đối song song (3’ - 5’ và 5’ - 3’) polypeptid mức độ xoắn tuỳ thuộc vào các bậc cấu trúc 0.25 - DNA là đại phân tử chiều dài có tới - Protein cũng là đại phân tử kích thước bé hơn hàng trăm micromet, khối lượng phân DNA, phân tử protein lớn nhất chỉ tới 0.1μm, khối tử từ 4 đến 8 triệu đvC lượng phân tử 1.5 triệu đvC - Được cấu tạo từ 4 loại nucleotide (A, - Được cấu tạo từ 20 loại axit amin, phân biệt nhau T, G, C), phân biệt nhau ở gốc bazơ nitơ ở gốc R nitơ 0.25 - Liên kết trên mỗi mạch đơn DNA là liên kết phosphoester (thực hiện giữa vị trí 3’-OH của đường C5H10O4 nucleotide này với phân tử H3PO4 của nucleotide bên cạnh). Nhiều liên kết phosphoester tạo thành mạch polynucleotide - Trong phân tử protein, các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid (giữa nhóm carboxyl của axit amin đứng trước với nhóm amin của axit amin đứng sau cùng nhau giải phóng 1 phân tử nước). Nhiều axit amin liên kết tạo thành chuỗi polypeptid. Mỗi phân tử protein có thể gồm 1 hoặc một số chuỗi polypeptid cùng hay khác loại. 0.25 - Mạch kép phân tử DNA (hình thành liên kết hydro giữa 2 nucleotid của 2 mạch theo nguyên tắc bổ sung) tạo nên cấu trúc DNA chiều rộng 20Å, khoảng cách mỗi nucleotid là 3.4Å. Mỗi chu kỳ xoắn (xoắn phải) gồm 10 cặp nucleotide có chiều cao 34Å trong cấu trúc phổ biến dạng B, từ đó hình thành 3 hay 4 bậc cấu trúc cao hơn tuỳ nhóm sinh vật: - Phân tử protein có 4 bậc cấu trúc: 0.25 + Sinh vật nhân sơ có 3 bậc cấu trúc: bậc 1 - DNA kép dạng vòng, bậc 2 xoắn không gian có RNA tham gia, bậc 3 - siêu xoắn tạo thể nhân (nucleoid) + Bậc 1: các axit amin liên kết với nhau bằng liên kết peptid tạo thành chuỗi polypeptid + Bậc 2: mạch đơn xoắn không gian theo kiểu xoắn alpha, dạng phiến beta và xoắn colagen + Bậc 3: là hình dạng phân tử protein trong không gian 3 chiều tạo thành những khối hình cầu. + Bậc 4: là những protein gồm 2 hay nhiều polypepid kết hợp với nhau. + Sinh vật nhân chuẩn có 4 bậc cấu trúc: bậc 1 - mạch polynucleosome, Sợi cơ bản cuộn xoắn bậc 2 (solenoid) tạo nên sợi nhiễm sắc. Solenoid cuộn xoắn bậc 3 tạo nên một ống rỗng. Lần cuộn xoắn cuối cùng tạo cấu trúc bậc 4, đây là các cromatid ở kỳ giữa của phân bào. - Mỗi phân tử DNA gồm nhiều gen sắp - Mỗi phân tử protein gồm một nhiều chuỗi xếp thẳng hàng polypeptid liên kết không gian với nhau 0.25 Câu 3.: Ý 1 6 Nội dung DNA mẹ: Điểm 0.25 + Làm khuôn mẫu cho tổng hợp các DNA con: do các enzyme không thể sắp xếp các nucleotide tự do theo một trật tự ngẫu nhiên hay có khả năng định hướng trật tự sắp xếp trình tự nucleotide nên một khuôn mẫu DNA là điều thiết yếu phải có. + Theo nguyên tắc bán bảo toàn, DNA mẹ góp 50% vật chất di truyền cho cấu tạo DNA con. 2 Các loại enzyme: 0.75 - Enzyme DNA gyrase: tham gia phức hệ topoisomerase mở xoắn thứ cấp nhiễm sắc thể, DNA 0.25 - Enzyme DNA helicase: cắt đứt các liên kết hydro giữa 2 mạch, để lộ ra 2 sợi đơn làm khuôn cho tái bản - Enzyme RNA primase: xúc tác tạo các đoạn mồi (primer) bản chất RNA khởi đầu cho sự tái bản - Enzyme DNA polymerase: + Ở E.coli gồm 3 loại: Loại I có hoạt tính exonuclease (3’ - 5’ và 5’ - 3’) và hoạt tính polynuclease 5’ - 3’ nên giữ vai trò đọc sửa và loại bỏ + tổng hợp thay thế mồi, loại II có hoạt tính exonuclease 3’→ 5’ thấp nhất, loại III chỉ có hoạt tính polynuclease 5’ - 3’ tham gia chủ yếu tổng hợp DNA. 0.25 + Ở Eukaryote gồm 5 loại (α, β, γ, δ và ε) khác nhau về phân tử lượng và một số đặc tính hoá học. Polymerase γ phân bố trong ty thể và tham gia tái bản DNA ở đó. Các polymerase còn lại ở trong nhân. Polymerase δ và polymerase ε là hai enzyme chính tham gia tổng hợp cho hai sợi khuôn dẫn đầu và ra chậm, mỗi phân tử cho một sợi của một chạc. Polymerase β và tiểu đơn vị bé của polymerase δ có hoạt tính đọc sửa và lấp đầy khoảng trống của đoạn mồi. Vai trò của loại α hiện chưa được sáng tỏ. 0.25 - Enzyme DNA ligase: nối các đoạn ngắn DNA (đoạn Okazaki), hàn liền các khe hở trên phân tử DNA bằng xúc tác hình thành các liên kết phosphoester. 3 Các loại protein 0.25 - Ở E.coli: + dnaA, dnaB, dnaC nhận biết và tương tác với điểm khởi đầu tái bản + Protein bám sợi đơn (protein SSB): giữ cho các sợi đơn tách nhau trước khi được tái bản. Mỗi phân tử SSB bám đặc hiệu với 8 nucleotide. - Ở Eukaryote: Do DNA có nhiều bậc cấu trúc, do đặc điểm đặc trưng phức tạp của hệ gen... đòi hỏi quá trình tái bản phải có rất nhiều nhân tố là protein tham gia (với các vai trò là bám mạch đơn, nhân tố trượt, nhân tố xúc tác tháo xoắn nucleosome...): + RF-A: bám mạch đơn + RF-B, RF-C: tương tác với DNA polymerase trong khi trượt + PCNA: giữ DNA polymerase không trượt khỏi mạch khuôn DNA. 4 Nguyên liệu từ môi trường nội bào 0.25 - Các deroxyribonucleotide sau khi được hoạt hoá bằng năng lượng ATP thành dạng triphosphate được sử dụng để tái bản DNA: ATP, TTP, GTP, CTP. - Các ribonucleotide sử dụng để tổng hợp các đoạn mồi RNA (iRNA) mang nhóm 3’-OH, khởi điểm cho DNA polymerase hoạt động. Câu 4.: 7 Ý 1 Nội dung Điểm Bản chất của mối liên hệ DNA - RNA - Protein: 0.75 - Sơ đồ “Giáo lý trung tâm của Sinh học phân tử” thể hiện: 0.25 - DNA là bản mã gốc chứa thông tin di truyền được mã hoá bởi trình tự phân bố các nucleotide. - DNA thực hiện quá trình phiên mã trong nhân tế bào. Enzyme RNA polymerase làm tách 2 mạch đơn của DNA, nucleotide trên mạch mã gốc (mạch 3’ - 5’) đã liên kết các ribonucleotide trong môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung (A = U, G ≡ C, T = A và ngược lại) tạo ra phân tử hnRNA (tiền mRNA). 0.25 - Nhờ hoạt động của phức hệ spliceosome, hnRNA được loại bỏ các đoạn vô nghĩa intron, nối các đoạn có nghĩa exon lại với nhau để trở thành mRNA - RNA thông tin rời nhân ra tế bào chất. Ribosome tiếp xúc với mRNA và chuyển dịch từng bước trên mRNA, mỗi bước là một bộ ba. Các axit amin tự do trong môi trường sau khi được hoạt hoá bằng ATP gắn vào tRNA. Các phức aa~tRNA tiến vào ribosome thành dòng liên tục, đối mã của nó khớp với mã bộ ba trên mRNA theo nguyên tắc bổ sung nhờ đó các axit amin được đặt đúng chỗ trong phân tử protein. Các axit amin được liên kết với nhau bằng các liên kết peptid. 0.25 - Bộ ba kết thúc trên bản mã phiên (UAA, UAG hoặc UGA) không mã hoá axit amin. Sau khi ribosome trượt qua bộ ba này, các nhân tố giải phóng tác động cắt đứt chuỗi polypeptid khỏi tRNA cuối cùng, tách rời hai tiểu phần ribosome. Đa số các polypeptid hoàn chỉnh không chứa axit amin mở đầu, một số chuỗi polypeptid hoàn chỉnh vẫn chứa axit amin mở đầu. 0.25 - Sự phiên mã và dịch mã đòi hỏi sự xúc tác của hệ enzyme và năng lượng. - Mỗi phân tử DNA có nhiều gen cấu trúc chi phối tính đặc trưng về cấu trúc hoá học của mRNA, của protein. 0.25 - Khi DNA thay đổi cấu trúc do đột biến sẽ dẫn tới thay đổi cấu trúc hoá học của mRNA, của protein. 2 Tính đặc trưng của protein 0.25 - Về cấu trúc hoá học: Do gen quy định thành phần, số lượng và trật tự phân bố các đơn phân là những axit amin - Về cấu tạo không gian: Do thành phần cấu tạo các axit amin liên kết cho các cấu trúc không gian khác nhau → xác định chức năng sinh học của các loại protein đó. Câu 5.: Ý 1 8 Nội dung Điểm Khái niệm mã di truyền 0.5 - Mật mã di truyền là hệ thống đặc trưng cho các cơ thể sống. Trong đó, toàn bộ thông tin di truyền - thông tin về cấu trúc protein được ghi trong axit nucleic dưới dạng trình tự sắp xếp các nucleotide, trình tự này quy định trình tự các axit amin trong phân tử protein. 0.25 - Thành phần protein có khoảng 20 loại axit amin trong khi đó ở axit nucleic chỉ có 4 loại nucleotide. bằng cách, cứ ba nucleotide mã hoá cho một axit amin tạo ra 64 tổ hợp bộ ba, đủ và dư thừa để mã hoá cho 20 loại axit amin khác nhau (đã được chứng minh bằng thực nghiệm). Ngoài ra còn có một số kiểu mã hoá khác như mã bộ 4, mã bộ 5 nhưng không cơ bản. 0.25 - Mã di truyền bộ ba được gọi là codon. Codon là tổ hợp 3 nucleotide giống hay khác nhau nằm kế tiếp trên mRNA quy định cho 1 axit amin. 2 Các đặc tính của mã di truyền 1.0 - Mã di truyền là mã bộ ba. Nghĩa là cứ 3 nucleotide kế tiếp nhau trên mRNA mã hoá cho 1 axit amin và tạo thành một codon. 0.25 - Mã di truyền không chồng chéo, cùng một nucleotide không thể tham gia vào - thành phần của 2 codon gần nhau. - Mã di truyền không có “dấu phảy” (không ngắt quãng), thông tin di truyền được đọc theo 1 chiều. Trình tự đọc thông tin di truyền chỉ phụ thuộc vào điểm bắt đầu, từ đó việc đọc được tiến hành liên tục theo từng bộ ba, chiều 5’ - 3’. 0.25 - Mã di truyền mang tính “thoái hoá”, cùng một axit amin có thể được mã hoá bởi một số bộ ba khác nhau. Mã di truyền mang tính thoái hoá mạnh. Thể hiện: chỉ có 2 loại axit amin là methionin và triptophan có 1 bộ ba mã hoá; 9 loại axit amin được mã hoá bởi 2 bộ ba; 1 loại axit amin được mã hoá bởi 3 bộ ba; 5 loại axit amin được mã hoá bởi 4 bộ ba; 3 loại axit amin được mã hoá bởi 6 bộ ba. - Mã di truyền có tính chất phổ biến. Các loài sinh vật đều được mã hoá theo nguyên tắc chung. Gen tách từ một cơ thể sinh vật đem giải mã trong bất kỳ cơ thể nào cũng chỉ cho một loại protein. 0.25 - Mã di truyền có bộ ba khởi đầu và kết thúc đặc hiệu. Mã khởi đầu AUG nằm trên đầu 5’ của mRNA thực hiện hai chức năng: vừa tạo ra sự bắt đầu dịch mã vừa mã hoá axit amin là methionin (Formin Methionin ở sinh vật nhân sơ). Mã kết thúc (UAA, UAG hoặc UGA) nằm ở đầu 3’ của mRNA không quy định axit amin còn được gọi là những bộ ba vô nghĩa (non sense). 0.25 - Ngoài các đặc tính vạn năng phổ biến trên, mã di truyền còn có một số ngoại lệ xảy ra ở ty thể người, nấm men và một số loài khác. Chẳng hạn, bộ ba UGA ở ty thể động thực vật cao và Protozoa không mang nghĩa kết thúc mà xác định Tryp, bộ ba AUA không xác định Isoleucin mà xác định Methionine... Câu 6.: Ý 1 Nội dung Điểm Chứng minh mã di truyền gồm 3 nucleotide kế tiếp nhau trên mRNA: 0.75 * Dùng chất gây đột biến acrydin tác động lên phage T4. Các đột biến ở T4 được chia làm 2 loại là đột biến mất (mất 1 nucleotide) và đột biến thêm (thêm 1 nucleotide). Ký hiệu: đột biến thêm (+) và đột biến mất (-): 0.25 + Nếu T4 xảy ra 1 đột biến (+) hoặc 1 đột biến (-) thì phage T4 có dạng đột biến. + Nếu T4 xảy ra 2 hoặc 4 hoặc 5 đột biến (+) hoặc (-) thì phage T4 cũng có dạng đột biến. + Trường hợp T4 mang cùng lúc 1 đột biến (+) và 1 đột biến (-) thì phage T4 có dạng dại. 9 + Nếu T4 mang 3 hay bội số của 3 đột biến (-) hoặc (+), phage T4 cũng có dạng dại. Điều này chứng tỏ mã di truyền là mã bộ ba. * Giả sử phân tử mRNA chỉ có thành phần CAG và trong phân tử protein chỉ có một loại axit amin: mRNA --CAG CAG CAG CAG CAG-- Protein ---Gln---Gln---Gln--Gln---Gln--- 0.25 + Nếu đột biến làm mất C(-) ở vị trí mã số 2 trên mRNA: mRNA --CAG AGC AGC AGC AGC-- Protein ---Gln---Ser---Ser----Ser---Ser---- + Nếu đột biến (+) thêm G vào giữa bộ ba thứ hai và thứ ba trên mRNA: mRNA --CAG AGC GAG CAG CAG-- Protein ---Gln---Ser---Glu---Gln---Gln---- 0.25 Các số liệu thực nghiệm thu được trên thí nghiệm ở thực khuẩn T4 đã chứng tỏ lập luận trên là đúng. Vậy mã di truyền là mã bộ ba. 2 Giải mã di truyền 0.75 Mục tiêu của giải mã di truyền là xác định bộ ba (codon) nào quy định một axit amin nào cụ thể. Năm 1961, Nirenberg sử dụng hai công cụ sau để giải mã di truyền bằng thực nghiệm: - Hệ thống vô bào: được chiết từ tế bào chất E. coli có chứa ribosom, RNA, enzyme aminoacyl - tRNA - synthetase, các tRNA, mRNA, các axit amin và một số phụ gia khác. Phản ứng tổng hợp protein diễn ra trong vài phút rồi dừng lại (do hết mRNA). Nếu bổ sung thêm mRNA thì việc tổng hợp lại tiếp diễn. 0.25 - RNA thông tin nhân tạo: Nirenberg đã tổng hợp nhân tạo mRNA kiểm soát được thành phần và trình tự các ribonu đưa vào hệ thống vô bào để giải mã di truyền: + Nếu mRNA có thành phần toàn U thì thu được chuỗi polypeptid chứa toàn phenylalanin, chứng tỏ bộ ba UUU mã hoá phenylalanin. 0.25 + Nếu mRNA có thành phần toàn A thì thu được chuỗi polypeptid chứa toàn lysin, chứng tỏ bộ ba AAA mã hoá lysin. + Nếu mRNA có thành phần toàn C thì thu được chuỗi polypeptid chứa toàn prolin, chứng tỏ bộ ba CCC mã hoá prolin. + Nếu mRNA có thành phần toàn UCU thì thu được chuỗi polypeptid chứa toàn serin, chứng tỏ bộ ba UCU mã hoá serin… Bằng cách như vậy, người ta đã tìm ra 61 bộ ba mã hoá cho 20 loại axit amin khác nhau, 3 bộ ba còn lại (UAA, UAG và UGA) không mã hoá cho axit amin nào mà là tín hiệu kết thúc quá trình tổng hợp chuỗi polypeptid. 0.25 Câu 7.: Ý 1 10 Nội dung Điểm Ví dụ về sự kháng DDT của ruồi giấm: 0.5 - Xử lý ruồi giấm bằng DDT lần đầu, tỷ lệ ruồi chết rất cao (gần 100%). Những lần xử lý sau, tỷ lệ ruồi chết giảm dần, thậm chí có những cá thể còn sinh trưởng phát triển tốt (những ruồi mang đột biến kháng DDT). 0.25 2 - Trong môi trường không có DDT thì dạng ruồi mang đột biến kháng DDT sinh trưởng chậm hơn dạng ruồi bình thường, nhưng khi phun thuốc DDT thì đột biến này có lợi cho ruồi. 0.25 Phân tích thí nghiệm trên: 1.0 - Khả năng chống thuốc DDT có thể không phải do sự thích ứng sinh lý khi tiếp xúc với DDT gây ra mà liên quan đến các đột biến phát sinh từ trước. Có thể alen đột biến là alen lặn và tồn tại bên cạnh alen trội tương ứng ở thể dị hợp, do đó không biểu hiện thành kiểu hình. 0.25 - Xử lý ruồi giấm bằng DDT lần đầu, tỷ lệ ruồi chết không đạt 100% vì có những cá thể ruồi trong quần thể mang đột biến kháng lại DDT (do gen đột biến có cơ hội biểu hiện kiểu hình). - Đột biến nhanh chóng phát tán trong quần thể qua giao phối, các alen lặn được nhân lên, có điều kiện gặp gỡ nhau tạo nên thể đồng hợp và được biểu hiện thành kiểu hình. Do đó ở những lần xử lý sau, tỷ lệ ruồi chết giảm dần. 0.25 - Tuy nhiên qua quá trình giao phối, các đột biến được phát tán trong quần thể tạo ra vô số biến dị tổ hợp. Gen đột biến kháng DDT nằm trong tổ hợp này là có lợi nhưng tồn tại trong tổ hợp khác lại trở nên có hại. Vì vậy vẫn có ruồi giấm chết ở những lần xử lý sau. - Trong môi trường không có DDT, những ruồi mang đột biến kháng DDT tỏ ra có sức sống kém hơn so với dạng gốc chứng tỏ giá trị của một đột biến thay đổi trong những môi trường khác nhau: 0.25 + Trong môi trường quen thuộc, thể đột biến thường tỏ ra có sức sống kém hoặc kém thích nghi so với dạng gốc. + Đặt vào điều kiện mới, nó có thể tỏ ra thích nghi hơn, có sức sống cao hơn. Có thể nói, phần lớn đột biến gen trong tự nhiên là có hại cho cơ thể vì chúng phá vỡ mối quan hệ hài hoà trong kiểu gen, trong nội bộ cơ thể, giữa cơ thể với môi trường đã được hình thành qua chọn lọc tự nhiên. 0.25 - KL: đột biến gen là nguồn nguyên liệu sơ cấp còn biến dị tổ hợp là nguồn nguyên liệu thứ cấp của chọn lọc tự nhiên, cả hai loại biến dị đó tạo nên vốn gen của quần thể. Câu 8.: Ý 1 2 Nội dung Điểm Khái niệm thường biến 0.25 Là những biến đổi kiểu hình của cùng một kiểu gen, phát sinh trong quá trình phát triển cá thể dưới ảnh hưởng của môi trường, không liên quan đến sự biến đổi trong kiểu gen. 0.25 Cơ sở phân tử của thường biến 0.5 - Cơ chế ức chế và cảm ứng enzyme (cho thường biến thích ứng): ví dụ đại diện cho thường biến dạng này là hoạt động của hệ thống SOS của tế bào. Bình thường, các gen của hệ thống này không hoạt động mà ở trạng thái ngủ nghỉ. Khi tái bản DNA gặp phải sai hỏng trên DNA khuôn và dừng lại thì hệ thống này hoạt động sinh các loại protein thúc đẩy DNA polymerase tăng hoạt tính, nhảy qua sai sót để hoàn thành quá trình tái bản. 0.25 - Cơ chế phá huỷ ngẫu nhiên hoạt động của gen: là sự phá huỷ biểu hiện thông tin di truyền ở những giai đoạn khác nhau từ phiên mã đến phản ứng enzyme của protein và xa hơn nữa là phá huỷ quá trình phát sinh hình thái. 0.25 11 - Cơ chế biến đổi tạm thời không di truyền xảy ra trong vật chất di truyền được loại bỏ nhờ hệ thống sửa chữa: DNA sai sót có thể phát sinh những kiểu hình của alen mới. Sau đó sai sót được rà soát và sửa chữa, cơ thể phục hồi lại kiểu hình ban đầu. 3 Đặc điểm biểu hiện của thường biến 0.75 - Cùng một kiểu gen trong các môi trường khác nhau có thể hình thành những kiểu hình khác nhau. 0.25 - Thường biến thể hiện qua những biến đổi đồng loạt theo cùng một hướng xác định, trong cùng một điều kiện môi trường giống nhau với một nhóm cá thể, các biến đổi này tương ứng với điều kiện môi trường. Điểm này khác biệt đột biến. - Thường biến do kiểu gen quy định. Mỗi kiểu gen có một giới hạn thường biến nhất định. Giới hạn thường biến càng rộng sinh vật càng thích nghi. Khi điều kiện sinh thái vượt ngưỡng giới hạn thường biến, sinh vật đứng trước 2 lựa chọn, hoặc chết hoặc biến đổi vật chất di truyền để thích nghi và như thế là một giá trị thường biến mới được xác lập. 0.25 - Thường biến chỉ biến đổi kiểu hình, không biến đổi kiểu gen nên không di truyền được. - Cùng một kiểu gen trong từng giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau của cơ thể cho những thường biến khác nhau. 0.25 - Giới hạn thường biến của kiểu gen sẽ thay đổi khi kiểu gen thay đổi do lai giống và do kết quả của đột biến. Câu 9.: Ý 1 Nội dung Điểm Điểm khác nhau giữa cơ thể đa bội với cơ thể lưỡng bội khởi nguyên Cơ thể đa bội 1.0 Cơ thể lưỡng bội - Bộ nhiễm sắc thể tăng lên một số - Bộ nhiễm sắc thể 2n nguyên lần bộ nhiễm sắc thể đơn bội (nhưng lớn hơn 2n) 0.25 - Mỗi cặp gen tương ứng tồn tại trên - Mỗi cặp gen tương ứng tồn tại trên một cặp nhiễm nhiễm sắc thể có số lượng alen tăng lên sắc thể tương đồng gồm 2 alen, một từ bố và một từ theo mức tăng bội mẹ - Tế bào có kích thước lớn do có sự thay - Tế bào có kích thước bình thường đổi tương quan giữa nhân và tế bào chất - Các cơ quan sinh dưỡng, cơ quan sinh - Các cơ quan sinh dưỡng, cơ quan sinh sản có kích sản có kích thước lớn thước bình thường 0.25 - Thời gian sinh trưởng và phát triển dài - Thời gian sinh trưởng và phát triển bình thường hơn thể lưỡng bội. - Chống chịu tốt với những điều kiện - Sức chống chịu với các điều kiện bất lợi của môi bất lợi trường kém hơn - Trao đổi chất mạnh - Trao đổi chất bình thường - Hàm lượng các chất dinh dưỡng tích - Hàm lượng các chất dinh dưỡng tích luỹ bình luỹ nhiều thường. - Sự phân ly trong di truyền đời sau - Sự phân ly di truyền đời sau cao, (ví dụ: Aa x Aa thấp, (AAaa x AAaa → tỷ lệ 35 : 1) → tỷ lệ 3 : 1) 12 0.25 2 - Tính bất thụ cao, kể cả dạng đa bội - Tính bất thụ thấp, khả năng kết hạt cao chẵn, do xảy ra sự bất thường trong tiếp hợp và phân ly trong giảm phân 0.25 Ứng dụng của phương pháp gây đa bội trong chọn giống 0.5 - Tạo ra các giống cây trồng đa bội có giá trị: cây ăn quả, cây lấy hạt, cây lấy lá, cây lấy củ... có năng suất, phẩm chất cao, thích nghi tốt với điều kiện bất lợi của môi trường. (Lấy dẫn chứng minh hoạ như dưa hấu tam bội, hồng không hạt,...) 0.25 - Khắc phục hiện tượng bất thụ của cơ thể lai xa trở thành một phương pháp đặc thù trong chọn tạo giống cây trồng. 0.25 Ví dụ khi lai giữa cải củ và cải bắp tạo được dạng lai có 18 nhiễm sắc thể. Do các nhiễm sắc thể của cải củ và cải bắp trong cơ thể lai không xếp được thành cặp tương đồng, quá trình giảm phân rối loạn, cơ thể lai không tạo được giao tử bình thường hoặc tỷ lệ giao tử có sức sống rất thấp. Tiến hành đa bội hoá cơ thể lai lưỡng bội bằng cách sử dụng hoá chất consixin hoặc chọn lọc và kết hợp giao tử lưỡng bội sẽ làm tăng gấp đôi bộ nhiễm sắc thể của loài bố và loài mẹ tạo điều kiện cho chúng xếp được thành cặp, quá trình giảm phân xảy ra bình thường, cơ thể lai xa trở nên hữu thụ. Câu 10.: Ý 1 Nội dung Điểm + Theo Mendel, khi lai hai dòng thuần chủng khác nhau một cặp tính trạng tương phản, con lai chỉ thể hiện một tính trạng ở bố hoặc mẹ (trong cả phép lai thuận và nghịch). Tính trạng biểu hiện ở F1 là tính trạng trội, tính trạng không được thể hiện là tính trạng lặn. Hiện tượng trên là hiện tượng trội hoàn toàn. 0.25 Hiện tượng trội hoàn toàn + Ví dụ: PTC: F1: Vàng x Xanh Vàng Tính trạng màu sắc hạt (Vàng) thể hiện ở F1 là tính trạng trội hoàn toàn so với tính trạng lặn (Xanh). + Bản chất của hiện tượng: Trường hợp đột biến gen lặn, alen dại mã hoá 1 enzyme, alen đột biến sinh ra một enzyme khác không có hoạt tính hoặc có hoạt tính rất yếu. Trường hợp đột biến gen trội, các alen đột biến xác định enzyme đột biến hình thành ái lực lớn với cơ chất hơn so với enzyme của alen dại, tuy nhiên enzyme đột biến không có khả năng xúc tác phản ứng cơ chất để biểu hiện tính trạng hoặc xúc tác với hiệu quả thấp. Như vậy kiểu hình đột biến sẽ xuất hiện khi alen đột biến ở trạng thái đồng hợp trội hay dị hợp. 2 Hiện tượng trội không hoàn toàn 0.25 + Nhiều nghiên cứu cho thấy, những con lai F1 không phải luôn biểu hiện tính trạng của một bên cơ thể bố hoặc mẹ mà có khi biểu hiện tính trạng trung gian giữa bố và mẹ. Ở F2, tỷ lệ phân ly kiểu hình là 1 : 2 : 1 chứ không phải 3 : 1 như phân ly Mendel thông thường. Hiện tượng này gọi là trội không hoàn toàn. + Ví dụ: Lai hai thứ hoa dạ lan thuần chủng màu đỏ (AA) với thứ hoa trắng (aa), F1 thu được đồng loạt các cây có hoa màu hồng (Aa), ở F2 kiểu hình phân ly theo tỷ lệ 1 đỏ (AA) : 2 hồng (Aa) : 1 trắng (aa). 13 + Bản chất của hiện tượng: A xác định một enzyme hoạt tính mạnh, a xác định một loại enyzme hoạt tính yếu hơn. Các enzyme nói trên tác động cùng hướng lên sự hình thành và phát triển tính trạng. Thể Aa có hàm lượng và hoạt tính enzyme ở mức trung bình nên biểu hiện tính trạng trung gian. 3 Hiện tượng đồng trội 0.25 + Là trường hợp cả hai alen thuộc một gen cùng trội, không gen nào lấn át sự biểu hiện của gen nào. + Ví dụ: Sự di truyền nhóm máu A, B, O do 3 alen I A, IB, IO. Cá thể mang kiểu gen IAIB biểu hiện kiểu hình là nhóm máu AB. + Bản chất của hiện tượng: Cả hai alen đều liên quan tới sự xác định hai loại hemoglobin khác nhau với hoạt tính ngang nhau. Các phân tích định lượng cho thấy ở các thể dị hợp, Hb A và HbB đều chiếm 50% hemoglobin tổng số. 4 Hiện tượng gen gây chết 0.25 Sự tương tác giữa các alen trong trường hợp lai một tính đó là trường hợp gen gây chết. Đây là trường hợp làm biến đổi tỉ lệ theo định luật Mendel đơn giản nhất. Ví dụ: Ở chuột, A: lông vàng (trội); a: đen hoặc sôcôla (lặn) Khi người ta lai chuột vàng × vàng F1: thu được hai loại chuột: 2 lông vàng : 1 lông khác (sô cô la), đồng thời trong các lứa chuột đẻ ra thì số con của nó ít hơn 1/4 so với các tổ hợp lai khác. Các nhận xét này được đưa đến giả thiết là chuột lông vàng có kiểu gen dị hợp tử Aa khi chúng lai với nhau làm xuất hiện chuột AA không có sức sống và chúng bị chết ở giai đoạn sớm của phôi. Như thế chuột đồng hợp tử AA không có sức sống do alen A là alen gây chết không cho thể đồng hợp tử sống được. Tác động của alen A về màu lông là trội so với alen a vì cơ thể dị hợp tử Aa có màu lông vàng. Nhưng về mặt sức sống thì A lại lặn so với a vì tổ hợp Aa vẫn sống bình thường do alen a lấn át sự gây chết của A. Đây là ví dụ về gen có tác động này trội nhưng tác động kia là lặn so với alen tương ứng. 5 KL: Các gen trên nhiễm sắc thể không trực tiếp tương tác với nhau mà các sản phẩm của chúng tương tác với nhau hoặc tác động tới các khâu khác nhau trong quá trình hình thành và phát triển tính trạng. 0.25 Câu 11.: Ý 1 Nội dung Thí nghiệm: Điểm 0.25 - Morgan tiến hành lai ruồi giấm thuần chủng mình xám, cánh dài với ruồi giấm mình đen, cánh cụt. Ở F1 thu được tất cả ruồi mình xám, cánh dài. Tiếp tục tiến hành lai phân tích ruồi đực F1 (mình xám cánh dài) với ruồi cái mình đen, cánh cụt. Ở F B thu được tỷ lệ 50% ruồi mình xám, cánh dài : 50% ruồi mình đen, cánh cụt. 2 14 Giải thích kết quả thí nghiệm trên cơ sở tế bào học: 0.75 - F1 đồng loạt mình xám, cánh dài chứng tỏ: tính trạng mình xám trội so với tính trạng mình đen; tính trạng cánh dài trội so với tính trạng cánh cụt. Do P thuần chủng và khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản nên con lai F1 dị hợp tử về hai cặp gen. 0.25 - Nếu hai cặp gen quy định hai cặp tính trạng trên phân ly độc lập thì ở F B phải thu được 4 phân lớp kiểu hình với tỷ lệ 1 : 1 : 1 : 1 (theo Mendel). Nhưng thực tế chỉ thu được 2 phân lớp kiểu hình với tỷ lệ 1 : 1. Điều này chứng tỏ ruồi giấm đực F 1 đã cho 2 loại giao tử với tỷ lệ bằng nhau, 2 loại giao tử này kết hợp với 1 loại giao tử duy nhất mang 2 gen lặn của cơ thể cái đã hình thành 2 kiểu gen quy định 2 kiểu hình nói trên. Như vậy, các gen quy định màu sắc thân và hình dạng cánh liên kết hoàn toàn trên cùng một cặp nhiễm sắc thể. Chúng phân ly, tổ hợp cùng nhau trong giảm phân và thụ tinh. 0.25 - Quy ước gen: B - mình xám trội b - mình đen; V - cánh dài trội v - cánh cụt. Các cặp gen trên cùng liên kết trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng: B V hoặc b v có thể viết tắt là BV và bv. - Sơ đồ lai: 0.25 Pt: (xám dài) GP: BV x (đen cụt) bv F1: (đồng loạt mình xám cánh dài) Lai phân tích ruồi đực F1: F1: ♂ (xám dài) x G: 0.5 BV : 0.5 bv FB: 3 ♀ (đen cụt) bv 0.5 (xám dài) : 0.5 (đen cụt) Nội dung định luật 0.5 + Các gen nằm trên cùng một nhiễm sắc thể thì phân ly cùng nhau trong quá trình phát sinh giao tử và tạo nên nhóm gen liên kết. + Số nhóm gen liên kết ở mỗi loài tương ứng với số lượng nhiễm sắc thể đơn trong bộ nhiễm sắc thể đơn bội của loài. Số nhóm tính trạng di truyền tương ứng với số nhóm liên kết. 0.25 + Các gen phân bố theo chiều dọc của nhiễm sắc thể và có vị trí xác định trên nhiễm sắc thể gọi là locus, vì thế khi nhiễm sắc thể phân ly trong giảm phân thì các gen phải phân ly cùng nhau. - Giải thích: Trong tế bào, số lượng gen rất lớn (hàng ngàn, hàng vạn gen), số nhiễm sắc thể lại có hạn, do vậy trên cùng một nhiễm sắc thể chứa nhiều gen. 0.25 - Ý nghĩa của di truyền liên kết gen: Liên kết gen làm hạn chế xuất hiện các biến dị tổ hợp, đảm bảo sự di truyền bền vững của từng nhóm tính trạng. Nhờ vậy trong chọn giống, người ta có thể chọn được những cá thể có nhóm tính trạng tốt luôn đi kèm với nhau. Câu 12.: Ý 1 Nội dung Nội dung định luật Điểm 0.25 Khi lai hai cơ thể thuần chủng khác nhau về một cặp tính trạng tương phản, các cơ thể lai F 1 chỉ biểu hiện tính trạng của một bên bố hoặc mẹ và ở F2 phân ly theo tỷ lệ 3 trội : 1 lặn. 2 Giải thích định luật 1.25 * Theo Mendel 15 + Tính trạng được xác định bởi nhân tố di truyền (về sau gọi là gen). Trong cơ thể, các nhân tố di truyền tồn tại thành từng cặp. Nhân tố trội được ký hiệu bằng chữ cái in hoa, nhân tố lặn được ký hiệu bằng chữ in thường. 0.25 + Trong quá trình hình thành giao tử, các nhân tố của mỗi cặp này sẽ phân ly nhau, do vậy mỗi giao tử chỉ mang một nhân tố của mỗi cặp (A hoặc a). Trong thụ tinh, các giao tử phối hợp với nhau một cách ngẫu nhiên tạo nên hợp tử Aa và phát triển thành con lai F 1. Nhân tố di truyền trội lấn át hoàn toàn nhân tố lặn, do vậy tất cả các con lai F1 biểu hiện tính trạng trội. 0.25 + Khi con lai F1 hình thành giao tử, các nhân tố trội và lặn tuy ở cạnh nhau nhưng không trộn lẫn nhau mà sẽ phân ly cho ra một nửa số giao tử mang nhân tố trội, một nửa mang nhân tố lặn. Những giao tử này giữ nguyên tính chất giao tử của bố và mẹ (giao tử thuần khiết). Các giao tử F1 phối hợp với nhau tạo thành các con lai F2 với tỷ lệ 3 trội : 1 lặn. 0.25 * Theo thuyết di truyền nhiễm sắc thể: + Nhân tố di truyền quy định tính trạng được sinh học hiện đại xác định là các gen nằm trên nhiễm sắc thể. + Sự vận động phân ly và tổ hợp của nhiễm sắc thể trong giảm phân và thụ tinh kéo theo sự phân ly và tổ hợp của cặp gen trên cặp nhiễm sắc thể. 0.25 + Gen trội át hoàn toàn sự biểu hiện của gen lặn. + Sơ đồ lai: 0.25 NHÓM CÂU 2.5 ĐIỂM: Câu 13.: Ý 1 16 Nội dung Điểm Giai đoạn khởi đầu: 0.5 - Tiểu đơn vị σ của RNA polymerase nhận biết và gắn enzyme vào promotor để khởi động quá trình phiên mã. Promotor là đoạn phân tử DNA có cấu trúc đặc biệt, giúp RNA polymerase 0.25 nhận biết vị trí bắt đầu của sự phiên mã. - RNA polymerase gắn vào trình tự −35 của promotor, trượt dọc theo phân tử DNA đến trình tự −10 thì mở xoắn, làm lộ sợi làm khuôn, đoạn mở xoắn có độ dài khoảng 12÷17 nucleotide, quá trình phiên mã bắt đầu tại vị trí xác định. 2 - Sau khi tổng hợp được đoạn RNA ngắn khoảng 8÷10 nucleotide thì nhân tố σ tách khỏi enzyme lõi và sợi khuôn DNA, kết thúc giai đoạn mở đầu. Sau đó, nhân tố σ có thể rời đi, kết hợp với một enzyme lõi khác để khởi đầu một sự phiên mã mới. 0.25 Giai đoạn kéo dài: 0.5 - Sau khi nhân tố σ tách khỏi phức hợp, một nhân tố kéo dài là protein Nus A gắn vào và đẩy enzyme RNA - polymerase tiếp tục chuyển dịch dọc theo gen, làm giãn xoắn sợi DNA. 0.25 - Enzyme lõi tiến hành trùng hợp hoá để kéo dài sợi RNA dọc theo sợi khuôn 3’ → 5’, phân tử mRNA được tổng hợp theo nguyên tắc bổ sung với các nguyên liệu từ môi trường nội bào (ATP, UTP, GTP, CTP). 3 4 - Khi phân tử mRNA tổng hợp được khoảng 17 ribonucleotide, phần đầu mRNA tách dần ra khỏi mạch khuôn DNA còn đoạn đầu đang phiên mã khoảng 12 ribonucleotide vẫn gắn với gen. RNA polymerase lõi tiến đến đâu thì DNA được mở xoắn và phiên mã đến đấy. Vùng DNA đã được phiên mã xoắn trở lại như ban đầu. 0.25 Giai đoạn kết thúc: 0.75 - Khi vùng giàu GC được phiên mã sẽ cho ra vùng tương ứng trên RNA có khả năng tự kết cặp (theo nguyên tắc bổ sung G ≡ C) dẫn đến xuất hiện một cấu trúc hình vòng nhỏ, gọi là “nút cài tóc” (hairpin loop). 0.25 - Nhân tố kết thúc phiên mã ρ (Rho) thực hiện liên kết với “nút cài tóc”. Sau khi liên kết, Rho biểu hiện hoạt tính ATPase (thuỷ phân ATP). Năng lượng thuỷ phân nhận được sẽ tách RNA khỏi RNA polymerase đồng thời tách rời phức hệ phiên mã khỏi DNA. 0.25 - Đồng thời khi đó, RNA polymerase vẫn tiếp tục trượt trên vùng giàu AT mà trên sợi đối khuôn gồm 4 - 8 bazơ nitơ Thymine sẽ cho tương ứng ở vùng đuôi RNA là 4 - 8 Uracil. Đoạn lai DNA - RNA có liên kết yếu (A = U là liên kết yếu nhất giữa các bazơ nitơ của axit nucleic) nên dễ dàng đứt gãy, giải phóng RNA ra khỏi DNA khuôn. 0.25 Sơ đồ tổng quát quá trình phiên mã ở sinh vật nhân sơ: 0.75 17 Câu 14.: Ý 1 Nội dung Điểm Tham gia tái bản DNA: 1.25 Sự tái bản DNA xảy ra vào kỳ trung gian giữa 2 lần phân bào có sự tham gia của nhiều loại enzyme, mỗi enzyme giữ chức năng khác nhau: 0.25 - DNA gyrase: tham gia phức hệ topoisomerase mở xoắn thứ cấp nhiễm sắc thể, DNA - DNA helicase: cắt đứt các liên kết hydro giữa 2 mạch, để lộ ra 2 sợi đơn làm khuôn cho tái bản - RNA primase: xúc tác tạo các đoạn mồi (primer) bản chất RNA khởi đầu cho sự tái bản - DNA polymerase: + Ở E.coli gồm 3 loại: Loại I có hoạt tính exonuclease (3’ - 5’ và 5’ - 3’) và hoạt tính polynuclease 5’ - 3’ nên giữ vai trò đọc sửa và loại bỏ + tổng hợp thay thế mồi, loại II có hoạt tính exonuclease 3’→ 5’ thấp nhất, loại III chỉ có hoạt tính polynuclease 5’ - 3’ tham gia chủ yếu tổng hợp DNA. 18 0.25 + Ở Eukaryote gồm 5 loại (α, β, γ, δ và ε) khác nhau về phân tử lượng và một số đặc tính hoá học. Polymerase γ phân bố trong ty thể và tham gia tái bản DNA ở đó. Các polymerase còn lại ở trong nhân. 0.25 Polymerase δ và polymerase ε là hai enzyme chính tham gia tổng hợp cho hai sợi khuôn dẫn đầu và ra chậm, mỗi phân tử cho một sợi của một chạc. Polymerase β và tiểu đơn vị bé của polymerase δ có hoạt tính đọc sửa và loại bỏ - tổng hợp thay thế mồi. Chức năng của polymerase α hiện chưa sáng tỏ. 0.25 - DNA ligase: nối các đoạn ngắn DNA (đoạn Okazaki), hàn liền các khe hở trên phân tử DNA bằng xúc tác hình thành các liên kết phosphoester. - Ngoài ra, hiện nay trong tế bào người ta phát hiện thấy hơn 50 loại enzyme có khả năng rà soát dọc phân tử DNA phát hiện sai hỏng và phục hồi, trả lại DNA ở trạng thái nguyên dạng. 0.25 Nhờ hoạt động của các enzyme nói trên, DNA được tái bản theo đúng mẫu gốc đảm bảo ổn định thông tin di truyền qua các thế hệ. 2 Trong phiên mã: 0.5 - Nhờ hoạt động của RNA polymerase (E.coli chỉ có một loại, Eukaryote có 3 loại là I, II và III xúc tác tổng hợp các loại RNA riêng biệt), liên kết hydro trên gen bị cắt, RNA được tổng hợp trên mạch mã gốc (3’ - 5’) tạo ra RNA có cấu trúc giống mạch gen bổ sung, chỉ khác là T được thay bằng U. Sự tổng hợp RNA là cơ sở để tổng hợp protein. 0.25 - Trong phiên mã, nhiều khi sản phẩm sơ cấp nhận được là các dạng tiền RNA (pre-RNA: m, t, r). Để trở thành các sản phẩm thứ cấp có chức năng sinh học đòi hỏi phải trải qua quá trình cắt nối nhờ phức hệ spliceosome và cell-splicing trong đó có thành phần là các sRNA và các enzyme xúc tác quá trình cắt nối. 0.25 3 Trong quá trình phiên mã ngược của các retrovirus: Sử dụng mạch RNA làm khuôn tổng hợp cDNA theo nguyên tắc bổ sung nhờ enzyme Reverse Transcriptase 0.25 4 Trong tổng hợp protein: 0.5 - Hoạt hoá axit amin cần một loại enzyme là aminoacyl tRNA sythetase để khi các axit amin được hoạt hoá bằng ATP thì mỗi loại axit amin được gắn vào từng tRNA đặc trưng tạo nên phức hợp aa - tRNA. 0.25 - Khi axit amin thứ nhất được tRNA đưa vào ribosome và tRNA đã khớp bộ ba đối mã với bộ ba tương ứng trên bản mã sao, nhờ hoạt động của peptidase (peptidyl transferase), liên kết peptid được hình thành giữa axit amin mở đầu và axit amin thứ nhất. 0.25 Sự kết hợp 3 quá trình tự sao, phiên mã, dịch mã nhờ hoạt động tích cực có hiệu quả của enzyme. Đây là cơ chế của hiện tượng di truyền ở cấp độ phân tử. Câu 15.: Ý 1 Nội dung Giai đoạn khởi đầu tái bản: Nhiễm sắc thể E.coli chỉ chứa một trình tự đặc thù cho phép quá trình tái bản khởi đầu từ vị trí này, gọi là khởi điểm OriC. Vì vậy, nhiễm sắc thể của E.coli chỉ là một đơn vị tái bản (replicon). Khởi điểm là một vùng DNA dài 245 cặp bazơ nitơ nằm tại phút 84 trên bản đồ di truyền E.coli. Quá trình diễn biến tại khởi điểm cho đến lúc hình thành hai chạc tái bản có thể hình dung vắn tắt qua 4 pha sau (theo Z.Kelman và M.O’Donnell, 1994): + Pha 1: Protein dnaA nhận biết và liên kết với vị trí oriC gây ra tương tác, bẻ gãy liên kết Điểm 0.75 0.25 0.25 19 hydro (khoảng 40 liên kết) giữa các cặp bazơ nitơ. Quá trình này cần cung cấp năng lượng lấy từ ATP. Sự liên kết của dnaA làm cho protein dnaB và dnaC dễ dàng gắn vào vị trí oriC hình thành phức hệ tiền khởi đầu (prepriming). + Pha 2: Các enzyme gyrase nhận năng lượng từ ATP giải phóng các sợi DNA kép từ cấu trúc siêu xoắn (mở xoắn thứ cấp) ở hai phía của dnaB. + Pha 3: Enzyme tách sợi kép DNA là helicase đi vào trong phức hợp mở, tách hai mạch của DNA bằng cách phá vỡ các liên kết hydro giữa các bazơ nitơ. Từ khởi điểm diễn ra sự mở xoắn theo cả hai hướng và hai phân tử dnaB được chuyển đến cả hai chạc của phức hợp mở. 0.25 + Pha 4: Khi hai sợi của mỗi chạc được tách ra thì tình trạng mở cục bộ đó được duy trì nhờ các protein bám sợi đơn SSB bám vào. Nhờ đó các sợi được dùng làm khuôn hiệu quả cho các enzyme tái bản hoạt động. 2 Giai đoạn kéo dài: 1.5 Để cho quá trình tái bản của mỗi chạc có thể diễn ra thì tại mỗi chạc tái bản phải có RNA primer và một DNA polymerase cho mỗi sợi khuôn. Các enzyme này đều có hoạt tính polymerase theo chiều 5’→ 3’. Vì hai sợi DNA khuôn là phân cực ngược chiều nhau (5’ → 3’ và 3’ → 5’) mà DNA polymerase III chỉ hoạt động tổng hợp sợi DNA mới theo chiều 5’ → 3’ ngược với chiều của sợi khuôn cho nên sự tổng hợp DNA mới trên hai sợi khuôn là không giống nhau: 0.25 * Trên sợi khuôn có chiều 3’ → 5’ Trước tiên, enzyme primase chỉ tổng hợp một đoạn mồi primer với đầu 3'-OH tự do. Sau đó, enzyme tái bản DNA polymerase III bắt đầu kéo dài chuỗi DNA mới sinh trưởng theo chiều 5'→3' một cách liên tục. DNA tháo xoắn tới đâu thì sự tổng hợp mạch mới thực hiện tới đó. Kết quả tạo thành sợi dẫn đầu (leading strand). 0.25 Diễn biến tái bản DNA trên mỗi chạc: 0.25 * Trên sợi khuôn có chiều 5’→3’ 20 Sự kéo dài diễn ra không liên tục dưới dạng các đoạn Okazaki. Kích thước trung bình mỗi đoạn Okazaki ở E. coli là 1.000 - 2.000 nucleotide (ở các sinh vật nói chung là 100 - 1.000 nucleotide). Quá trình này có tính chu kỳ, đòi hỏi phải được "tái khởi đầu" nhiều lần, với sự tham gia lần lượt của 4 enzyme sau: 0.25 1 - Primase tổng hợp một đoạn mồi RNA bổ sung với DNA; 0.25