Bài giảng Sinh học 12 - Chương I, Bài 1: Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Phần 5: DI TRUYỀN HỌC  Chương I: CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIẾN DỊ 
CHỦ ĐỀ: CƠ CHẾ DI TRUYỀN 
Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ 
(Bài 1, bài 2) 
NỘI DUNG BÀI HỌC 
A 
GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
B 
PHIÊN MÃ, DỊCH MÃ 
1. Khái niệm 
PHẦN A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
GEN 
DNA 
Gen là gì? 
I. GEN 
 Gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa một sản phẩm xác định (chuỗi polipepit hoặc phân tử ARN) 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
1. Khái niệm 
I. GEN 
Vùng điều hoà 
Vùng mã hoá 
Vùng kết thúc 
5’ 
Mạch mã gốc 3’ 
Mạch bổ sung 5’ 
3’ 
2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc: 
Vị trí và chức năng của vùng điều hòa? 
Chức năng của vùng mã hóa? 
Vùng điều hoà 
Vùng mã hoá 
Vùng kết thúc 
Mạch mã gốc 3’ 
Mạch bổ sung 5’ 
Cấu trúc chung của gen cấu trúc: 
- Mỗi gen cấu trúc gồm 3 vùng 
+ Vùng điều hòa : nằm ở đầu 3’ mạch gốc, nơi ARN liên kết khởi đầu phiên mã. 
+ Vùng mã hóa : mang thông tin mã hóa axit amin 
+ Vùng kết thúc : nằm ở đầu 5’ của mạch gốc, mang tín hiệu kết thúc phiên mã. 
Vùng điều hoà 
Vùng kết thúc 
Vùng mã hoá 
Không phân mảnh 
Vùng điều hoà 
Vùng kết thúc 
Vùng mã hoá 
Intron 
(Đoạn không mã hóa) 
Exon 
Exon 
Exon 
Intron 
(Đoạn không mã hóa) 
1. 
Gen cấu trúc ở sinh vật nhân thực 
2. 
Gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ 
Mã di truyền 
Gen cấu tạo từ các nucleotit, prôtein được cấu tạo từ các aa. Vậy làm thế nào mà gen quy định tổng hợp prôtein được? 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
II. MÃ DI TRUYỀN 
A T G X A T G T A X G A X T mạch bổ sung 
T A X G T A X A T G X T G A mạch mã gốc 
A U G X A U G U A X G A X U mARN 
 Met His Val Arg pôlipeptit 
3 nu 
1aa 
3 nu 
ADN 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
II. MÃ DI TRUYỀN 
1. Khái niệm: 
Mã di truyền là gì? 
U 
X 
A 
G 
U 
UUU 
UUX 
UUA 
UUG 
Phe 
Leu 
UXU 
UXX 
UXA 
UXG 
Ser 
UAU 
UAX 
UAA 
UAG 
Tyr 
KT 
UGU 
UGX 
UGA 
UGG 
Cys 
KT 
Trp 
U 
X 
A 
G 
X 
XUU 
XUX 
XUA 
XUG 
Leu 
XXU 
XXX 
XXA 
XXG 
Pro 
XAU 
XAX 
XAA 
XAG 
His 
Gln 
XGU 
XGX 
XGA 
XGG 
Arg 
UX 
A 
G 
A 
AUU 
AUX 
AUA 
AUG 
ILe 
Met 
(MĐ) 
AXU 
AXX 
AXA 
AXG 
Thr 
AAU 
AAX 
AAA 
AAG 
Asn 
Lys 
AGU 
AGX 
AGA 
AGG 
Ser 
Arg 
U 
XA 
G 
G 
GUU 
GUX 
GUA 
GUG 
Val 
GXU 
GXX 
GXA 
GXG 
Ala 
GAU 
GAX 
GAA 
GAG 
Asp 
Glu 
GGU 
GGX 
GGA 
GGG 
Gly 
UXAG 
BẢNG MÃ DI TRUYỀN 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
II. MÃ DI TRUYỀN 
1. Khái niệm 
Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nucleotit trong gen , quy đinh trình tự sắp xếp các axit amin trong protein 
3. Đặc điểm chung của mã di truyền 
- Được đọc từ một điểm xác định theo từng bộ ba (không gối lên nhau). 
- Có tính phổ biến (tất cả các loài đều có chung 1 bộ mã di truyền, trừ một vài ngoại lệ). 
- Có tính đặc hiệu (1 bộ ba chỉ mã hoá cho 1 loại aa). 
- Mang tính thoái hoá (nhiều bộ ba khác nhau cùng mã hóa một loại aa, trừ AUG và UGG ). 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
II. MÃ DI TRUYỀN 
1. Khái niệm 
Nêu các đặc điểm chung của mã di truyền? 
Có bao nhiêu mã bộ ba? 
Có bao nhiêu bộ ba mã hóa được a.a? 
Những bộ ba nào không mã hóa được a.a? 
Bộ ba nào mở đầu cho dịch mã? 
Sinh vật nhân sơ a.a mở đầu có tên là gì? 
Sinh vật nhân thực a.a mở đầu có tên là gì? 
U 
X 
A 
G 
U 
UUU 
UUX 
UUA 
UUG 
Phe 
Leu 
UXU 
UXX 
UXA 
UXG 
Ser 
UAU 
UAX 
UAA 
UAG 
Tyr 
KT 
UGU 
UGX 
UGA 
UGG 
Cys 
KT 
Trp 
U 
X 
A 
G 
X 
XUU 
XUX 
XUA 
XUG 
Leu 
XXU 
XXX 
XXA 
XXG 
Pro 
XAU 
XAX 
XAA 
XAG 
His 
Gln 
XGU 
XGX 
XGA 
XGG 
Arg 
UX 
A 
G 
A 
AUU 
AUX 
AUA 
AUG 
ILe 
Met 
(MĐ) 
AXU 
AXX 
AXA 
AXG 
Thr 
AAU 
AAX 
AAA 
AAG 
Asn 
Lys 
AGU 
AGX 
AGA 
AGG 
Ser 
Arg 
U 
XA 
G 
G 
GUU 
GUX 
GUA 
GUG 
Val 
GXU 
GXX 
GXA 
GXG 
Ala 
GAU 
GAX 
GAA 
GAG 
Asp 
Glu 
GGU 
GGX 
GGA 
GGG 
Gly 
UXAG 
BẢNG MÃ DI TRUYỀN 
3. Đặc điểm chung của mã di truyền 
- Mã di truyền là mã bộ ba , từ 4 loại nucleotit (A, U, G, X) hình thành nên 64 bộ ba, mã hóa 20 axit amin. Trong đó: 
+ 1 bộ ba mở đầu dịch mã (5’AUG3’) 
	++ Ở SV nhân thực AUG mã hóa a.a Metiônin (Met) 
	++ Ở SV nhân sơ AUG mã hóa a.a foocmin Met 
+ 3 bộ ba kết thúc quá trình dịch mã: 5’UAG3’, 5’UGA3’, 5’UAA3’ 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
I. GEN 
II. MÃ DI TRUYỀN 
1. Khái niệm 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Quá trình nhân đôi ADN: 
- Diễn ra ở đâu trong tế bào? 
- Tuân theo những nguyên tắc nào? 
- Cần những nguyên liệu (thành phần) nào? 
- Enzim chính là enzim nào? 
- Chiều tổng hợp? 
- Gồm những bước chính nào? 
- Kết quả 
PHẦN A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
ADN mẹ 
Enzim mở xoắn 
ADN polimeraza 
Mạch khuôn 
Mạch mới tổng hợp 
Đoạn Okazaki 
Đoạn mồi 
Enzim mở xoắn 
 ARN polimeraza 
tổng hợp mồi 
ADN 
polimeraza 
Enzim nối 
ADN mẹ 
Enzim mở xoắn 
ADN polimeraza 
Mạch khuôn 
Mạch mới tổng hợp 
Đoạn Okazaki 
Đoạn mồi 
Enzim mở xoắn 
 ARN polimeraza 
tổng hợp mồi 
ADN 
polimeraza 
Enzim nối 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Phần A : GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
Diễn biến chính của mỗi bước? 
Gồm 3 bước: 
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN . 
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới . 
Bước 3: Hai phân tử ADN được tạo thành. 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
ADN mẹ 
Enzim mở xoắn 
ADN polimeraza 
Mạch khuôn 
Mạch mới tổng hợp 
Đoạn Okazaki 
Đoạn mồi 
Enzim mở xoắn 
 ARN polimeraza 
tổng hợp mồi 
ADN 
polimeraza 
Enzim nối 
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: 
Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN tách nhau dần tạo nên chạc nhân đôi (hình chữ Y) và để lộ 2 mạch khuôn. 
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: 
- ADN-polimeraza xúc tác hình thành mạch đơn mới theo chiều 5'-3' (ngược chiều với mạch khuôn). Các nucleotit của môi trường nội bào liên kết với mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A-T, G-X). 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: 
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: 
Nêu nội dung của nguyên tắc bổ sung? 
X 
G 
X 
T 
A 
G 
T 
A 
X 
G 
X 
T 
A 
G 
T 
A 
A 
X 
G 
T 
A 
X 
G 
X 
T 
A 
G 
T 
A 
A 
- Trên mạch mã gốc (3'-5') mạch mới được tổng hợp liên tục. 
- Trên mạch bổ sung (5'-3') mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn (đoạn ôkazaki), sau đó các đoạn okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối (ligaza). 
ADN mẹ 
Enzim mở xoắn 
ADN polimeraza 
Mạch khuôn 
Mạch mới tổng hợp 
Đoạn Okazaki 
Đoạn mồi 
Enzim mở xoắn 
 ARN polimeraza 
tổng hợp mồi 
ADN 
polimeraza 
Enzim nối 
 Tại sao có hiện tượng một mạch được tổng hợp liên tục, một mạch được tổng hợp ngắt quãng? 
Vì ADN-polimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5'-3'. 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: 
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: 
Bước 3: Hai phân tử ADN con được tạo thành: 
Các mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn xoắn đến đó tạo thành phân tử ADN con, trong đó một mạch mới được tổng hợp còn mạch kia là của ADN ban đầu (nguyên tắc bán bảo tồn). 
ADN mẹ 
Enzim mở xoắn 
ADN polimeraza 
Mạch khuôn 
Mạch mới tổng hợp 
Đoạn Okazaki 
Đoạn mồi 
Enzim mở xoắn 
 ARN polimeraza 
tổng hợp mồi 
ADN 
polimeraza 
Enzim nối 
Nguyên tắc bán bảo tồn 
Đảm bảo tính ổn định về vật liệu di truyền giữa các thế hệ tế bào. 
NHÂN ĐÔI ADN 
Vị trí 
Nguyên liệu: ADN khuôn, Nucleotit, Enzim, Năng lượng 
Nguyên tắc: Bổ sung, bán bảo tồn, khuôn mẫu 
Chiều tổng hợp: 5’ 3’ 
Diễn biến: (1) Tháo xoắn , (2) Tổng hợp ADN mới , (3) Hình thành ADN mới 
Kết quả: Từ 1 ADN mẹ 2 ADN con giống nhau và giống ADN mẹ ban đầu 
Nhân sơ: Vùng nhân 
Nhân thực: Trong nhân ( Kì trung gian) 
Ý nghĩa: Giúp truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể 
Enzim chính: ADN polimeraza 
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN (TÁI BẢN ADN) 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
Nếu gọi x là số đợt nhân đôi ADN, n là số ADN ban đầu. Hãy cho biết tổng số ADN con được tạo ra? 
Từ 1 ADN mẹ qua 1 lần nhân đôi tạo ra 2 = 2 1 ADN con. 
Từ 1 ADN mẹ qua 2 lần nhân đôi tạo ra 4 = 2 2 ADN con. 
Từ 1 ADN mẹ qua 3 lần nhân đôi tạo ra 8 = 2 3 ADN con. 
Từ 1 ADN mẹ qua x lần nhân đôi tạo ra 2 x ADN con. 
Từ n ADN ban đầu qua x lần nhân đôi tạo ra n.2 x ADN con. 
 CỦNG CỐ 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN 
Công thức giải bài tập: 
- Tính chiều dài: L = N x 3,4 (A 0 ) 
- Tính số lượng nu của gen: N = A + T + G + X = 2A + 2G = 2T + 2X 
- Tính khối lượng: M = N x 300 (đvC) 
Tính số nu mỗi loại: theo NTBS: A = T; G = X 
 A + G = T + X = N/2 
- Tính số nu mỗi loại trên mỗi mạch: A1 + T1 + G1 + X1 = A2 + T2 + G2 + X2 = N/2; 
 A1 = T2; A2 = T1; G1 = X2; G2 = X1 
 A = T = A1 + A2; G = X = G1 + G2 
Tổng số nu tự do môi trường cung cấp cho x lần nhân đôi: 
Nmt = (2 x – 1). N 
- Số nu từng loại MT cung cấp: A=T= ( 2 x – 1).A ; G=X= (2 x – 1).G 
HƯỚNG DẪN HỌC SINH TỰ HỌC Ở NHÀ 
- Hãy vẽ một sơ đồ tư duy thể hiện tóm tắt kiến thức về quá trình nhân đôi ADN. 
- Học bài, trả lời câu hỏi SGK. 
- Một phân tử ADN ban đầu tự nhân đôi 3 lần thì thu được bao nhiêu ADN con? 
- Nếu ADN đó có tổng số nucleotit là 3000 nucleotit thì quá trình nhân đôi đó cần nguyên liệu của môi trường là bao nhiêu nucleotit tự do? 
- Đọc bài mới trước khi tới lớp. 
Phần A: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI ADN