Giải SBT Sinh học 12 Kết nối tri thức Chương 1: Di truyền phân tử có đáp án

Phân tích đề:

- Chức năng của một phân tử phụ thuộc vào những đặc điểm nào?

- Cấu trúc và chức năng của RNA có gì khác biệt với DNA?

Lời giải:

- Chức năng của một phân tử phụ thuộc vào cấu trúc của phân tử, đặc biệt là cấu hình không gian của phân tử.

- RNA được cấu tạo từ một mạch nên với trình tự nucleotide khác nhau, các phân tử RNA có thể có cấu trúc không gian khác nhau, từ đó thực hiện được các chức năng khác nhau. Ví dụ:

+ Trình tự nucleotide ở một số đoạn trong phân tử tRNA có thể liên kết bổ sung với nhau tạo nên cấu trúc không gian hình cơ ba lá đảm bảo cho nó thực hiện được chức năng dịch mã.

+ mRNA có cấu trúc mạch thẳng, do vậy các bộ ba trên mRNA có thể liên kết bổ sung với bộ ba đối mã trên tRNA.

+ rRNA có cấu trúc mạch thẳng liên kết với các loại protein khác nhau tạo nên ribosome.

+ Một số loại RNA nhỏ có cấu trúc một mạch có thể tham gia vào quá trình điều hòa hoạt động gene.

- DNA có cấu trúc hai mạch tạo thành cấu trúc không gian đặc thù là chuỗi xoắn kép nên chỉ thực hiện được chức năng mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

Phân tích đề:

Ngoài các gene, trong phân tử DNA còn cần phải có những trình tự gì khác để các gene có thể tạo ra các sản phẩm cũng như có khả năng tái bản?

Lời giải:

- Các đoạn trình tự không mã hóa trong hệ gene là các trình tự khởi đầu sao chép. Các protein và enzyme của tế bào liên kết với các trình tự này để khởi đầu quá trình tái bản DNA.

- Trình tự đầu mút nhiễm sắc thể (NST) giúp bảo vệ NST.

- Trình tự tâm động là nơi NST gắn với thoi phân bào, đảm bảo cho NST có thể di chuyển về tế bào con trong quá trình phân chia tế bào.

Phân tích đề:

- Cơ chế phát sinh đột biến gene?

- Sự khác biệt về cấu trúc của gene có thể dẫn đến sự khác biệt về khả năng bị đột biến hay không?

Lời giải:

- Đột biến gene có thể xảy ra do sai sót trong quá trình tái bản DNA hoặc do tác động của các tác nhân đột biến. Vì vậy, gene càng dài thì càng dễ xảy ra đột biến.

- Trình tự nucleotide đặc thù của mỗi gene cũng có thể có ảnh hưởng tới tần số đột biến gene. Một số gene có những vùng dễ xảy ra đột biến trong khi các gene khác thì không có.

- Gene dễ bị đột biến hay không còn phụ thuộc vào chức năng của gene. Gene càng có chức năng quan trọng với tế bào thì càng ít bị đột biến. Thực tế thì đột biến vẫn xảy ra, tuy nhiên do gene quan trọng bị đột biến làm hỏng khiến thể đột biến bị chết nên chúng ta không phát hiện được.

Đáp án đúng là: A. Đúng; B. Sai; C. Đúng; D. Sai.

Phân tử DNA có: A = 25% ≠ T = 33%; G = 24% ≠ C = 18% → Phân tử DNA này có dạng mạch đơn. Do đó:

A. Đúng. Phân tử DNA mạch đơn chỉ được tìm thấy ở virus.

B. Sai. Plasmid là phân tử DNA dạng mạch kép, dạng vòng tồn tại ở vi khuẩn.

C. Đúng. DNA này có cấu trúc mạch đơn do không tuân theo nguyên tắc bổ sung.

D. Sai. DNA mạch đơn có thể tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn như trong trường hợp DNA mạch đơn của virus được tích hợp vào hệ gene của tế bào chủ.

Đáp án đúng là: A

Các nucleotide giữa hai mạch của phân tử DNA liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen theo nguyên tắc bổ sung. Trong đó, A liên kết với T bằng 2 liên kết hydrogen, G liên kết với C bằng 3 liên kết hydrogen.

Đáp án đúng là: B

A. Sai. Có nhiều phân tử sinh học cấu trúc theo nguyên tắc đa phân như DNA, RNA, đường đôi, đường đa, protein,…

B. Đúng. DNA thường được cấu tạo từ hai chuỗi polynucleotide song song, ngược chiều nhau.

C. Sai. Ngoài DNA, tRNA và rRNA cũng có những đoạn trình tự nucleotide có thể liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (A – U, G – C).

D. Sai. mRNA cũng mang thông tin di truyền, giúp truyền thông tin di truyền từ DNA (gene) tới ribosome để dịch mã; hoặc một số virus có vật chất di truyền là RNA.

Đáp án đúng là: C

A. Sai. Trong một đơn vị tái bản, ở chạc sao chép này, một mạch được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn thì ở chạc sao chép còn lại sẽ ngược lại → Mỗi mạch mới đều có đoạn được tổng hợp liên tục, có đoạn được tổng hợp gián đoạn.

B. Sai, C. Đúng, D. Sai. Từ một phân tử DNA mẹ tổng hợp ra hai phân tử DNA mới, mỗi phân tử có một mạch cũ và một mạch mới (nguyên tắc bán bảo toàn).

Đáp án đúng là: C

Theo nguyên tắc bổ sung, A liên kết với T, G liên kết với C. Do đó:

Mạch đã cho: 5' GATCAGCTAA 3'

Mạch bổ sung: 3' CTAGTCGATT 5' ↔ 5' TTAGCTGATC 3'.

Đáp án đúng là: A. Sai; B. Đúng; C. Sai; D. Đúng.

A. Sai. Không phải mọi operon đều có ba gene cấu trúc như Operon lac, đồng thời, gene điều hòa không thuộc cấu trúc của Operon.

B. Đúng. Gene lacZ (quy định tổng hợp enzyme β – galactosidase có chức năng phân giải lactose trong tế bào) luôn tạo ra lượng protein cao hơn hai gene lacY (quy định tổng hợp enzyme permease có chức năng vận chuyển lactose) và lacA (quy định tổng hợp enzyme transacetylase có chức năng khử các chất độc vào tế bào).

C. Sai. Nếu Operon lac bị đột biến vùng O thì Operon có thể hoạt động ngay cả khi không có lactose liên kết với protein ức chế.

D. Đúng. Vì vi khuẩn không có màng nhân và gene không phân mảnh nên các gene cấu trúc của Operon lac phiên mã đến đâu được dịch mã đến đó.

Đáp án đúng là: A. Đúng; B. Sai; C. Sai; D. Đúng.

A. Đúng. RNA có nhiều chức năng hơn DNA do RNA có thể tồn tại ở nhiều cấu hình không gian khác nhau.

B. Sai. RNA được cấu tạo từ 4 loại nucleotide là A, U, G, C; còn DNA được cấu tạo từ 4 loại nucleotide là A, T, G, C; chưa kể đến cấu tạo một nucleotide của DNA và RNA cũng có những sự khác biệt trong thành phần cấu tạo.

C. Sai. DNA thường có cấu trúc mạch kép nên sẽ bền vững hơn RNA thường có dạng mạch đơn.

D. Đúng. DNA và RNA cùng được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với đơn phân là các nucleotide.

Đáp án đúng là: D

A. Sai. Mã di truyền có tính đặc hiệu, có nghĩa là mỗi bộ ba chỉ mã hóa cho một amino acid.

B. Sai. Mã di truyền có tính thoái hóa, có nghĩa là nhiều bộ ba có thể quy định một amino acid.

C. Sai. Mã di truyền có tính vạn năng, có nghĩa là mã di truyền được dùng chung cho mọi sinh vật trên Trái Đất, tuy nhiên vẫn có một số trường hợp ngoại lệ.

D. Đúng. Mã di truyền là mã bộ ba, ba nucleotide đứng liền kề nhau quy định một amino acid.

Đáp án đúng là: D

Trong quá trình dịch mã, codon trên mRNA khớp bổ sung với anticodon trên phân tử tRNA tương ứng (A – U; G – C). Do đó:

mRNA: 5'-AAU-3'

tRNA: 3'-UUA-5'

Đáp án đúng là: B

RNA polymerase liên kết với trình tự promoter để khởi đầu quá trình phiên mã.

Đáp án đúng là: C

Trong quá trình dịch mã, khi codon trên mRNA khớp bổ sung với anticodon trên tRNA thì một amino acid được đặt đúng vào vị trí trong chuỗi polypeptide → codon trên mRNA thực chất được "đọc" bởi vùng anticodon trên tRNA.

Đáp án đúng là: B

Các bước trong quá trình tổng hợp protein ở tế bào:

2. RNA mang amino acid formylmethionine liên kết với mRNA nằm ở tiểu phần nhỏ của ribosome.

1. Hai tiểu phần của ribosome liên kết với nhau và với mRNA.

3. tRNA mang amino acid thứ hai đến ribosome.

4. Ribosome di chuyển kéo dài chuỗi polypeptide.

Đáp án đúng là: A. Đúng; B. Sai; C. Đúng; D. Sai.

A. Đúng. Gene của sinh vật nhân thực là gene phân mảnh, mRNA được tổng hợp từ gene có quá trình biến đổi sau phiên mã để cắt các đoạn intron và nối các đoạn enxon theo nhiều cách khác nhau. Điều này dẫn đến, từ một gene có thể tạo ra nhiều loại mRNA trưởng thành khác nhau → tạo ra được nhiều loại protein.

B. Sai. Không phải gene nào ở sinh vật nhân sơ cũng chịu tác động của tín hiệu môi trường.

C. Đúng. Ở cả hai loại sinh vật, nhiều gene khác nhau có thể được biểu hiện cùng lúc.

D. Sai. Gene phiên mã đến đâu được dịch mã đến đó chỉ xảy ra ở sinh vật nhân sơ có gene không phân mảnh, còn sinh vật nhân được do có gene phân mảnh nên phải có quá trình biến đổi sau phiên mã để tạo mRNA trưởng thành rồi mới tiến hành dịch mã.

Đáp án đúng là: A. Sai; B. Đúng; C. Đúng; D. Sai.

A. Sai. Đa số đột biến gene là có hại cho sinh vật.

B. Đúng. Đột biến gene làm thay đổi cấu trúc của gene nên có thể tạo ra allele mới.

C. Đúng. Các đột biến gene làm thay đổi kiểu hình của sinh vật phần lớn là có hại.

D. Sai. Không phải tất cả các đột biến gene đều được di truyền cho thế hệ sau ví dụ đột biến gene xảy ra ở tế bào soma của cơ thể trưởng thành.

Đáp án đúng là: B

Khi chuyển gene của người vào tế bào vi khuẩn, gene của người có thể không tạo ra protein có chức năng như trong tế bào người. Nguyên nhân có thể là gene của người đưa vào vi khuẩn có chứa intron mà vi khuẩn không có cơ chế cắt intron như ở tế bào người.

Đáp án đúng là: C

Mạch mới được tổng hợp gồm nhiều đoạn ngắn nằm cách biệt nhau chứng tỏ các đoạn Okazaki không được nối lại với nhau. Như vậy, nhiều khả năng là sinh viên này đã quên cho vào hỗn hợp enzyme có chức năng nối các đoạn Okazaki – enzyme ligase.

Đáp án đúng là: A

Phân tử C, D và E là các amino acid → Phân tử C, D và E liên kết với nhau tạo thành phân tử protein.

Đáp án đúng là: D

Cấu trúc B gồm một đầu mang bộ ba đối mã, một đầu mang amino acid tương ứng → Cấu trúc B minh họa cho phân tử tRNA.

Đáp án đúng là: B

Mỗi codon chứa 3 nucleotide → Có 3 codon xuất hiện trong cấu trúc A ở hình trên.

Đáp án đúng là: A

Cấu trúc A là mRNA → Cấu trúc A được tổng hợp dựa trên khuôn có bản chất hóa học là DNA.

Đáp án đúng là: A. Sai; B. Đúng; C. Đúng; D. Sai.

A. Sai. Đột biến gene có thể xảy ra một cách tự phát hoặc do tác động của tác nhân đột biến vật lí, hóa học và sinh học.

B. Sai. Chất 5-bromouracil gây nên đột biến thay thế A – T bằng cặp G – C hoặc ngược lại.

C. Đúng. Đột biến tự phát xảy ra trong tế bào phần nhiều là do sai sót trong quá trình tái bản DNA.

D. Đúng. Gene càng dài, càng có nhiều cặp nucleotide → Tần số phát sinh đột biến càng cao.

Đáp án đúng là: C

Hệ gene là tập hợp tất cả vật chất di truyền (DNA) có trong tế bào của một sinh vật.

Đáp án đúng là:

A. Sai. Phiên mã ngược thường gặp ở một số virus có vật chất di truyền là RNA và có enzyme phiên mã ngược. Ngoài ra, trong tế bào giao tử của cơ thể nhân thực cũng có quá trình phiên mã ngược để phục hồi đoạn đầu mút của NST.

B. Sai. Phiên mã ngược là quá trình tổng hợp DNA dựa trên mạch khuôn là RNA.

C. Đúng. Phiên mã ngược ở sinh vật nhân thực giúp phục hồi đoạn đầu mút của NST bị ngắn đi trong quá trình nhân đôi DNA → Phiên mã ngược góp phần duy trì sự toàn vẹn hệ gene của sinh vật nhân thực từ thế hệ này sang thế hệ khác.

D. Đúng. Sau khi vào tế bào chủ, những virus này sử dụng enzyme phiên mã ngược để tổng hợp nên DNA từ mạch khuôn là RNA và DNA của virus có thể được tích hợp vào hệ gene của tế bào chủ.

Đáp án đúng là: A. Đúng; B. Sai; C. Đúng; D. Sai.

A. Đúng. Nhờ tính thoái hóa của mã di truyền nên phần lớn các đột biến thay thế cặp nucleotide là không có hại cũng không có lợi.

B. Sai. Đột biến mất hoặc thêm một cặp nucleotide đều làm thay đổi khung đọc mã di truyền từ vị trí xảy ra đột biến trở về sau dẫn đến làm thay đổi trình tự amino acid trong chuỗi polypeptide và thay đổi chức năng của protein. Do đó, chưa thể khẳng định đột biến mất một cặp nucleotide có hại nhiều hơn là đột biến thêm cặp nucleotide.

C. Đúng. Phần lớn đột biến làm thay đổi kiểu hình của sinh vật là có hại do làm giảm sức sống, phát sinh các bệnh và tật di truyền, thậm chí có thể gây chết.

D. Sai. Đột biến gene có thể xảy ra một cách tự phát hoặc do tác động của các tác nhân đột biến vật lí, hóa học và sinh học.

Theo nguyên tắc bổ sung ta có:

Mạch DNA khuôn: 3' - CGT TAC CCG AGC CGT ACG ATT AGG - 5'

mRNA: 5' - GCA AUG GGC UCG GCA UGC UAA UCC-3'

Chuỗi polypeptide: Ala-Met-Gly-Ser-Ala-Cys

Giả sử ban đầu có 1 phân tử N15 (X).

- Ở lần tái bản thứ nhất: 1 phân tử X tái bản 1 lần trong N14 cho 2 phân tử Y (chứa 1 mạch chứa N14 và 1 mạch chứa N15).

- Ở lần tái bản thứ hai: 2 phân tử Y nhân đôi 1 lần trong N14 cho 2 phân tử Y và 2 phân tử Z (chứa cả hai mạch N14).

- Ở vi khuẩn E.coli bị đột biến, operon lac hoạt động ngay cả khi môi trường không có lactose → Đột biến dẫn tới protein ức chế không liên kết được với vùng vận hành (O) → Đột biến có thể xảy ra ở gene lacI (đột biến dẫn đến không tạo được protein ức chế) hoặc ở vùng vận hành (O) (đột biến dẫn đến protein ức chế không liên kết được vào vùng O).

- Khi biến nạp chuyển plasmid có chứa gene lacI bình thường vào trong tế bào vi khuẩn bị đột biến thì thấy operon lac của tế bào vẫn hoạt động khi môi trường không có đường lactose → Đột biến không xảy ra ở gene lacI.

→ Kết luận: Đột biến ở vùng vận hành (O) có thể dẫn đến operon lac hoạt động ngay cả khi môi trường không có lactose.

- Để DNA không bị biến tính (tách thành hai mạch đơn) trong điều kiện nước nóng thì thành phần nucleotide của vi khuẩn sống trong suối nước nóng có tỉ lệ G – C cao hơn.

- Giải thích: Hai mạch của DNA được liên kết với nhau bằng liên kết hydrogen. Số liên kết hydrogen càng lớn thì sự liên kết giữa hai mạch càng bền vững. Mà A – T liên kết với nhau bằng 2 liên kết hydrogen, G – C liên kết với nhau bằng 3 liên kết hydrogen. Như vậy, nếu hai phân tử DNA có cùng số lượng cặp nucleotide thì phân tử nào có tỉ lệ cặp G – C càng lớn thì sẽ càng bền vững. Do đó, để DNA không bị biến tính (tách thành hai mạch đơn) trong điều kiện nước nóng thì thành phần nucleotide của vi khuẩn sống trong suối nước nóng có tỉ lệ G – C cao hơn.

Xét ở góc độ cấu trúc, vật chất di truyền là DNA có những đặc điểm ưu việt hơn so với RNA:

- Đường cấu tạo nên nucleotide của DNA là đường deoxyribose thay vì đường ribose cấu tạo nên nucleotide của RNA → Việc có ít hơn 1 nhóm OH trong cấu trúc của đơn phân làm cho DNA có tính ổn định hơn.

- DNA có cấu trúc mạch kép thay vì mạch đơn như RNA → DNA có cấu trúc bền vững, đảm bảo thông tin di truyền được bảo quản ít bị hư hỏng.

→ Những đặc điểm trên đều cho thấy DNA có khả năng ưu việt hơn so với RNA trong vai trò bảo quản thông tin di truyền – một trong những vai trò cơ bản của một vật chất di truyền.

- Ở thể đột biến 1, kích thước của mRNA và protein đều không bị thay đổi so với mẫu đối chứng → Đột biến xảy ra đối với thể đột biến 1 nhiều khả năng là đột biến thay thế dạng đồng nghĩa hoặc sai nghĩa (không phải dạng đột biến vô nghĩa làm xuất hiện codon kết thúc sớm).

- Ở thể đột biến 2, kích thước của mRNA không bị thay đổi nhưng kích thước của protein bị nhỏ hơn (protein bị ngắn đi) so với mẫu đối chứng → Đột biến xảy ra đối với thể đột biến 2 nhiều khả năng là đột biến thay thế dạng đột biến vô nghĩa (làm xuất hiện bộ ba kết thúc sớm).

- Ở thể đột biến 3, không thấy xuất hiện mRNA và protein → Đột biến xảy ra đối với thể đột biến 3 nhiều khả năng là đột biến ở vùng điều hòa khiến enzyme RNA polymerase không thể nhận biết và bám vào để thực hiện quá trình phiên mã hoặc xuất đột biến vô nghĩa ngay sau bộ ba mở đầu.

Ở mẫu đối chứng, khi môi trường không có chất X thì enzyme a và b đều không được tổng hợp, còn khi môi trường có chất X thì enzyme a và b đều được tổng hợp. Do đó:

- Đối với đột biến ở B, enzyme a và b không được tổng hợp ngay cả khi môi trường có chất X → Vùng A là vùng promoter. Giải thích: Khi đột biến ở vùng promoter, enzyme RNA polymerase không thể nhận biết và bám vào để thực hiện quá trình phiên mã dẫn đến không tổng hợp được sản phẩm của gene dù trong môi trường có hoặc không có chất X.

- Đối với đột biến ở D, enzyme a và b được tổng hợp ngay cả khi môi trường không có chất X → Vùng A là vùng gene điều hòa. Giải thích: Khi đột biến ở vùng gene điều hòa, protein ức chế không được tổng hợp hoặc bị biến đổi cấu trúc dẫn đến không thể gắn vào vùng O, khiến gene hoạt động ngay cả khi môi trường không có chất X.

- Đối với đột biến ở A – không tổng hợp được enzyme a trong môi trường có chất X, đột biến ở C – không tổng hợp được enzyme b trong môi trường có chất X → Vùng A và vùng C là vùng gene cấu trúc, trong đó vùng A là vùng gene cấu trúc quy định enzyme a, vùng C là vùng gene cấu trúc quy định enzyme b. Giải thích: Khi đột biến ở vùng gene cấu trúc tương ứng sẽ có thể dẫn đến làm biến đổi cấu trúc của sản phẩm của gene, thậm chí gene không tổng hợp được sản phẩm.