Nêu đặc điểm cấu tạo hoá học của ADN.
Đặc điểm cấu tạo hoá học của ADN:
- ADN (axit đê ôxiribônuclêic) là một loại axit nuclêic được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, N, P.
- ADN thuộc loại đại phân tử, có kích thước lớn, có thể dài tới hàng trăm μm và khối lượng lớn có thể đạt tới hàng chục triệu đơn vị cacbon.
- ADN được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm nhiều đơn phân (A, T, G, X).
- Bốn loại nucl ê ô tit trên liên kết với nhau theo chiều dọc và tùy theo số lượng mà xác định chiều dài của ADN, đồng thời chúng sắp xếp theo nhiều cách khác nhau tạo được vô số loại phân tử ADN khác nhau.
Vì sao ADN có cấu tạo rất đa dạng và đặc thù.
ADN có tính đa dạng và đặc thù vì ADN có cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, nghĩa là gồm nhiều phân tử còn gọi là đơn phân. Đơn phân của ADN là nuclêôtit gồm 4 loại (A, T, G, X). Bốn loại nuclêôtit sắp xếp theo nhiều cách khác nhau tạo ra vô số loại phân tử ADN khác nhau: Chúng khác nhau về trình tự sắp xếp, về số lượng và thành phần các nuclêôtit.
Mô tả cấu trúc không gian của ADN. Hệ quả của nguyên tắc bổ sung được biểu hiện ở những điểm nào?
Cấu trúc không gian của ADN
- ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch song song quấn đều quanh một trục từ trái sang phải (xoắn phải), ngược chiều kim đồng hồ.
- Các nuclêôtit giữa hai mạch liên kết với nhau bằng các liên kết hiđrô tạo thành cặp theo nguyên tắc bổ sung A – T ; G – X và ngược lại .
- Mỗi chu kì xoắn cao 34Å gồm 10 cặp nuclêôtit
- Đường kính vòng xoắn là 20Å.
- Hệ quả của nguyên tắc bổ sung: khi biết trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong mạch này thì suy ra trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong mạch đơn kia.
Tính đặc thù của mỗi ADN do yếu tố nào sau đây quy định?
Số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các nuclêôtit trong phân tử ADN.
Mô tả sơ lược quá trình tự nhân đôi ADN.
- Quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra trong nhân tế bào, tại các NST ở kì trung gian, lúc này NST ở dạng sợi mảnh chưa xoắn.
- Khi bắt đầu quá trình tự nhân đôi, phân tử ADN tháo xoắn, hai mạch đơn tách nhau dần. Các nuclêôtit trên mạch đơn sau khi được tách ra, lần lượt liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để dần hình thành mạch mới. Kết thúc quá trình tự nhân đôi hai phân tử ADN con được tạo thành giống nhau và giống ADN mẹ.
Giải thích vì sao hai ADN con được tạo ra qua cơ chế nhân đôi lại giống ADN mẹ.
Quá trình nhân đôi tạo ra 2 ADN con giống ADN mẹ vì quá trình nhân đôi diễn ra theo những nguyên tắc:
- Nguyên tắc bổ sung: Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuân của ADN mẹ. Các nuclêôtit ở mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc: A liên kết với T, G liên kết với X và ngược lại.
- Nguyên tắc giữ lại một nửa (bán bảo toàn): Trong mỗi ADN con có 1 mạch của ADN mẹ (mạch cũ), mạch còn lại được tổng hợp mới.
Nêu bản chất hoá học và chức năng của gen.
- Bản chất hoá học của gen: Gen là một đoạn của phân tử ADN có chức năng di truyền xác định.
- Chức năng của gen là lưu trữ và truyền đạt thông tin di truyền. Chủ yếu ở đây đề cập tới gen cấu trúc mang thông tin quy định cấu trúc của một loại prôtêin.
Nêu những điểm khác nhau cơ bản trong cấu trúc của ARN và ADN.
ARN
ADN
ARN là chuỗi xoắn đơn.
ADN là chuỗi xoắn kép hai mạch song song.
ARN có 4 loại nuclêôtit là A, U, G, X.
ADN có 4 loại nuclêôtit là A, T, G, X.
Thuộc đại phân tử nhưng kích thước và khối lượng nhỏ hơn ADN
Thuộc đại phân tử có kích thước và khối lượng lớn đạt đến hàng triệu, hàng chục triệu đơn vị cacbon.
Có liên kết Hiđro giữa hai mạch đơn.
Không có liên kết Hiđro.
ARN được tổng hợp dựa trên những nguyên tắc nào? Nêu bản chất của mối quan hệ theo sơ đồ gen → ARN
- ARN được tổng hợp dựa trên các nguyên tắc :
+ Nguyên tắc khuôn mẫu: quá trình tổng hợp dựa trên một mạch đơn của gen làm khuân mẫu.
+ Nguyên tắc bổ sung: trong đó A liên kết với U, T liên kết với A, G liên kết với X và X liên kết với G.
- Bản chất của mối quan hệ theo sơ đồ gen – ARN : Trình tự các nuclêôtit trên mạch khuân của gen quy định trình tự sắp xếp các nuclêôtit trên mạch ARN.
Chức năng của các loại ARN:
mARN: Có vai trò truyền đạt thông tin quy định cấu trúc của protein cần tổng hợp
tARN: Có chức năng vận chuyển axit amin tương ứng tới nơi cần tổng hợp protein
rARN: Là thành phần cấu tạo nên riboxom-là nơi tổng hợp protein.
Tính đa dạng và tính đặc thù của prôtêin do những yếu tố nào xác định?
- Prôtêin có hơn 20 loại axit amin khác nhau được quy định bởi thành phần, số lượng và trình tự sắp xếp của các axit amin tạo nên tính đa dạng và đặc thù của prôtêin .
- Ngoài ra còn được thể hiện qua các bậc cấu trúc không gian (bậc 1, bậc 2, bậc 3, bậc 4). Chính ở dạng cấu trúc không gian đặc thù, prôtêin mới thực hiện được chức năng của nó.
Vì sao nói prôtêin có vai trò quan trọng đối với tế bào và cơ thể?
Prôtêin có vai trò quan trọng đối với tế bào và cơ thể, nó liên quan đến toàn bộ hoạt động sống của tế bào, biểu hiện thành các tính trạng của cơ thể như:
- Là thành phần cấu trúc của tế bào.
- Xúc tác và điều hoà các quá trình trao đổi chất (enzim và hoocmon).
- Bảo vệ cơ thể (kháng thể).
- Vận chuyển và cung cấp năng lượng…
Cấu trúc của protein:
+ Cấu trúc bậc 1: là trình tự sắp xếp các axit amin trong chuỗi axit amin.
+ Cấu trúc bậc 2: chuỗi axit amin tạo thành vòng xoắn lò xo đều đặn.
+ Cấu trúc bậc 3: là hình dạng không gian 3 chiều của protein do cấu trúc bậc 2 cuộn xếp tạo thành kiểu đặc trưng.
+ Cấu trúc bậc 4: cấu trúc của một số loại protein gồm hai hoặc nhiều chuỗi axit amin cùng loại hay khác loại kết hợp với nhau.
Lưu ý:
+ Cấu trúc thể hiện tính đặc thù của protein là cấu trúc bậc 1
+ Chức năng sinh học của protein thể hiện ở cấu trúc bậc 3 và 4
Nêu mối quan hệ giữa gen và ARN, giữa ARN và prôtêin.
Giữa gen và ARN, giữa ARN và prôtêin có mối quan hệ chặt chẽ với nhau: ADN là khuôn mẫu quy định tổng hợp ARN, ARN lại là khuôn để tổng hợp chuỗi axit amin quy định cấu trúc của prôtêin. Từ đó, prôtêin trực tiếp biểu hiện thành tính trạng của cơ thể.
Nguyên tắc bổ sung được biểu hiện trong mối quan hệ ở sơ đồ dưới đây như thế nào?
Nguyên tắc bổ sung được biểu hiện trong mối quan hệ:
- Trình tự các nuclêôtit trong ADN quy định trình tự các nuclêôtit trong mARN theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với U, T liên kết với A, G liên kết với X và X liên kết với G.
- mARN sau khi được hình thành rời nhân ra tế bào chất để tổng hợp chuỗi axit amin, mà thực chất là xác định trật tự sắp xếp của các axit amin. Sự tạo thành chuỗi axit amin dựa trên khuôn mẫu của mARN và diễn ra theo nguyên tắc bổ sung trong đó A liên kết với U, G liên kết với X, đồng thời tương quan cứ 3 nuclêôtit ứng với một axit amin.
Nêu bản chất của mối quan hệ giữa gen và tính trạng qua sơ đồ:
Bản chất mối quan hệ giữa gen và tính trạng qua sơ đồ là trình tự các nuclêôtit trong mạch khuân của ADN quy định trình tự các nuclêôtit trong mARN, qua đó quy định trình tự các axit amin trong cấu trúc bậc 1 của prôtêin. Prôtêin trực tiếp tham gia vào cấu trúc và hoạt động sinh lí của tế bào, từ đó biểu hiện thành tính trạng của cơ thể. Như vậy, thông qua prôtêin giữa gen và tính trạng có mối quan hệ mật thiết với nhau, hay gen quy định tính trạng.
Đột biến gen là gì? Cho ví dụ.
- Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen liên quan đến 1 hoặc 1 số cặp nuclêôtit.
- Một số ví dụ về đột biến gen:
+ Bệnh hồng cầu hình lưỡi liềm ở người là do dạng đột biến thay thế một cặp nuclêôtit.
+ Bệnh bạch tạng do đột biến gen lặn gây nên.
+ Đột biến gen trội gây nên tay 6 ngón, ngón tay ngắn.
+ Bệnh máu khó đông, bệnh mù màu do đột biến gen lặn trên nhiễm sắc thể X.
Tại sao đột biến gen thường có hại cho bản thân sinh vật. nêu vai trò và ý nghĩa của đột biến gen trong thực tiễn sản xuất.
- Đột biến gen biểu hiện ra kiểu hình thường có hại cho bản thân sinh vật vì chúng phá vỡ sự thống nhất hài hoà trong kiểu gen đã qua chọn lọc tự nhiên và duy trì lâu đời trong điều kiện tự nhiên, gây ra những rối loạn trong quá trình tổng hợp prôtêin.
- Vai trò của đột biến gen: đột biến gen đa số tạo ra các gen lặn, chúng chỉ biểu hiện ra kiểu hình khi ở thể đồng hợp và trong môi trường thích hợp. Qua giao phối, nếu gặp tổ hợp gen thích hợp, một đột biến vốn có hại có thể trở thành có lợi, làm tăng khả năng thích ứng của sinh vật với các điều kiện ngoại cảnh, có ý nghĩa đối với chăn nuôi và trồng trọt. Ví dụ: Đột biến làm tăng khả năng chịu hạn và chịu rét ở lúa…
Hãy tìm thêm một số ví dụ về đột biến gen phát sinh trong tự nhiên hoặc do con người tạo ra.
* Đột biến do con người tạo ra:
+ Tạo ra đột biến mai vàng 150 cánh.
+ Sầu riêng cơm vàng hạt lép (ở Cái Mơn - Bến Tre).
+ Đột biến làm tăng khả năng chịu hạn và chịu rét của cây lúa.
+ Đột biến gen do chất độc màu da cam.
* Đột biến phát sinh trong tự nhiên:
+ Bò 6 chân.
+ Củ khoai có hình dạng giống người.
+ Người có bàn tay 6 ngón.
+ Bê con có cột sống ngắn.
+ Gà con có đầu dị dạng, chân ngắn.
+ Chó dị dạng năm chân.
Đột biến cấu trúc NST là gì? Nêu một số dạng đột biến và mô tả từng dạng đột biến đó.
Đột biến cấu trúc NST là những biến đổi trong cấu trúc NST. Các dạng đột biến cấu trúc NST:
- Mất đoạn: một đoạn của NST bị đứt hai đầu và không nối lại được, làm độ dài của NST giảm đi so với ban đầu.
- Lặp đoạn: một hoặc nhiều đoạn của NST bị lặp lại trên NST, làm độ dài của NST tăng lên so với ban đầu.
- Đảo đoạn: một đoạn của NST bị đứt ra rồi nối lại nhưng lại xoay ngược 180o.
- Chuyển đoạn: trường hợp chuyển đoạn tương hỗ là loại đột biến trong đó hai NST không tương đồng trao đổi đoạn NST cho nhau.
Những nguyên nhân nào gây ra biến đổi cấu trúc NST?
Đột biến cấu trúc NST xảy ra do ảnh hưởng phức tạp của môi trường bên trong và bên ngoài cơ thể tới NST. Nguyên nhân chủ yếu gây ra biến đổi cấu trúc NST là các tác nhân vật lí và hoá học trong ngoại cảnh đã phá vỡ cấu trúc NST hoặc gây ra sự sắp xếp lại các đoạn của chúng. Vì vậy, đột biến cấu trúc NST có thể xuất hiện trong điều kiện tự nhiên hoặc do con người tạo ra.
Tại sao biến đổi cấu trúc NST lại gây hại cho con người, sinh vật.
Trải qua quá trình tiến hóa, các gen đã được sắp xếp hài hòa trên NST. Đột biến cấu trúc NST thường gây hại cho con người và sinh vật vì nó làm thay đổi số lượng và đảo lộn cách sắp xếp gen trên NST gây ra các rối loạn trao đổi chất hoặc bệnh NST, gây hại cho sinh vật.
Ví dụ: Mất 1 đoạn nhỏ ở đầu NST 21 gây ung thư máu ở người.
Sự biến đổi số lượng ở một cặp NST thường thấy những dạng nào?
Các dạng biến đổi số lượng ở 1 cặp NST là:
+ Thể một nhiễm (2n – 1)
+ Thể ba nhiễm (2n + 1)
+ Thể không nhiễm (2n – 2)
Cơ chế nào dẫn tới sự hình thành thể dị bội có số lượng NST của bộ NST là (2n+1) và (2n-1)?
Cơ chế dẫn tới hình thành thể (2n+1) và (2n-1) được giải thích trên cơ sở sự phân li không bình thường của một cặp NST trong giảm phân hình thành giao tử. Kết quả một giao tử có cả 2 NST của một cặp, còn một giao tử không mang NST nào của cặp đó.
Sơ đồ:
Hãy nêu hậu quả của đột biến dị bội?
Hậu quả của đột biến dị bội là sự biến đổi số lượng NST làm mất cân bằng gen, có thể gây ra những rối loạn về sinh lí, sinh hóa trong tế bào và cơ thể dẫn đến các hội chứng bệnh lí khác nhau thậm chí gây chết.
Thể đa bội là gì? Cho thí dụ.
- Thể đa bội là cơ thể mà trong tế bào sinh dưỡng có số NST là bội số của n (nhiều hơn 2n).
- Ví dụ: các cây cà độc dược có các bộ NST khác nhau như: cây tam bội (3n = 36), cây lục bội (6n = 72), cây cửu bội (9n = 108), cây thập nhị (12n = 144).
Sự hình thành thể đa bội do nguyên phân và giảm phân không bình thường diễn ra như thế nào?
Dưới tác động của các tác nhân vật lí (phóng xạ, thay đổi nhiệt độ đột ngột) hay tác nhân hóa học (cônxixin…) vào tế bào trong quá trình phân bào hoặc ảnh hưởng phức tạp của môi trường trong cơ thể có thể gây ra sự không phân li của các cặp NST trong quá trình phân bào.
- Ở hình 24.5 (a) ở nguyên phân, diễn ra sự tự nhân đôi của từng NST nhưng không xảy ra phân bào làm số lượng NST trong tế bào tăng gấp đôi hình thành thể tứ bội.
- Ở hình 24.5 (b) trong giảm phân, sự hình thành giao tử không qua giảm nhiễm và sự kết hợp các giao tử này trong thụ tinh đã dẫn tới hình thành thể tứ bội.
Có thể nhận biết các thể đa bội bằng mắt thường thông qua những dấu hiệu nào? Có thể ứng dụng các đặc điểm của chúng trong chọn giống cây trồng như thế nào? Hãy sưu tập tư liệu và mô tả một giống cây trồng đa bội ở Việt Nam.
- Có thể nhận biết các thể đa bội bằng mắt thường qua các dấu hiệu như kích thước của tế bào, các cơ quan của cây tăng, cơ quan sinh dưỡng to, sinh trưởng phát triển mạnh, chống chịu tốt với điều kiện môi trường không thuận lợi.
- Ứng dụng các đặc điểm của chúng trong chọn giống cây trồng như việc tăng kích thước thân, cành cây lấy gỗ, tăng sản lượng gỗ cây rừng. Tăng kích thước thân, lá, củ đối với cây rau, ăn củ. Dựa vào đặc điểm sinh trưởng mạnh và chống chịu tốt để chọn được giống có năng suất cao và sức chống chịu tốt với mọi điều kiện bất lợi của môi trường.
- Cây chuối ở nhà trồng là giống cây đa bội có nguồn gốc từ cây chuối rừng. Quá trình hình thành như sau: do điều kiện không bình thường trong quá trình phát sinh giao tử các cặp NST tương đồng ở chuối rừng không phân li trong giảm phân, hình thành giao tử 2n. Giao tử 2n này kết hợp với giao tử bình thường n tạo ra hợp tử tam bội 3n. Hợp tử này có quả to, ngọt, không hạt nên con người đã giữ lại trồng và nhân lên bằng hình thức sinh sản sinh dưỡng (vì không có hạt) để tạo thành chuối nhà.
Thường biến là gì? Phân biệt thường biến với đột biến.
Thường biến là những biến đổi ở kiểu hình phát sinh trong đời cá thể dưới ảnh hưởng trực tiếp của môi trường.
Thường biến
Đột biến
- Là những biến đổi kiểu hình và không biến đổi trong vật chất di truyền (ADN và NST).
- Do tác động trực tiếp của môi trường sống.
- Diễn ra đồng loạt, có định hướng, tương ứng với các điều kiện ngoại cảnh.
- Không di truyền được.
- Có lợi.
- Không là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên và chọn giống.
- Biến đổi ADN, NST từ đó dẫn đến biến đổi kiểu hình.
- Do tác động của môi trường ngoài hay rối loạn trao đổi chất ở tế bào và cơ thể.
- Biến đổi riêng rẽ, từng cá thể, gián đoạn, vô hướng.
- Di truyền cho thế hệ sau.
- Đa số có hại, có khi có lợi.
- Là nguồn nguyên liệu cho quá trình chọn lọc tự nhiên và chọn giống.
Mức phản ứng là gì? Cho ví dụ về mức phản ứng ở cây trồng?
Mức phản ứng là giới hạn thường biến của một kiểu gen (hoặc chỉ một gen hay nhóm gen) trước môi trường khác nhau.
Ví dụ: Giống lúa DR2 được tạo ra từ dòng tế bào (2n) biến đổi, có thể đạt năng suất tối đa gần 8 tấn/ha/vụ trong điều kiện gieo trồng tốt nhất, chỉ đạt 4,5-5 tấn/ha/vụ trong điều kiện bình thường.
Người ta đã vận dụng những hiểu biết về ảnh hưởng của môi trường đối với tính trạng số lượng về mức phản ứng để nâng cao năng suất cây trồng như thế nào?
Vận dụng những hiểu biết do ảnh hưởng của môi trường đối với tính trạng số lượng về mức phản ứng để nâng cao năng suất cây trồng.
- Tạo điều kiện thuận lợi nhất để đạt kiểu hình tối đa (nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng…).
- Hạn chế những ảnh hưởng xấu làm giảm năng suất.
- Áp dụng các kĩ thuật trồng trọt hiện đại, thích hợp với từng loại giống.
- Thay thế các giống cũ bằng giống mới có tiềm năng năng suất cao hơn, phù hợp với từng điều kiện môi trường khác nhau.