Bộ câu hỏi tự luận Cấu trúc và cơ chế di truyền ở mức độ phân tử
Câu hỏi tự luận ADN ARN gene Sinh học 12 ôn thi THPT Quốc gia
Cấu trúc và cơ chế di truyền ở mức độ phân tử là chuyên đề nền tảng của Di truyền học hiện đại, đồng thời là nội dung trọng tâm trong chương trình Sinh học 12 và đề thi tốt nghiệp THPT. Việc luyện tập bộ câu hỏi tự luận Cấu trúc và cơ chế di truyền ở mức độ phân tử có đáp án không chỉ giúp học sinh hiểu sâu bản chất của ADN, ARN và gen mà còn rèn luyện khả năng lập luận, phân tích và trình bày kiến thức khoa học một cách logic, chính xác.
A. Câu hỏi tự luận Di truyền ở mức độ phân tử
Câu 1: Trong hệ gene của tế bào nhân thực có rất nhiều gene. Giải thích vì sao enzym RNA polimerase có thể nhận biết được gene nào cần phiên mã và gene nào không cần phiên mã?
Đáp án: …
Câu 2: Người ta tiến hành tổng hợp nhân tạo một loại mRNA gồm 3 nucleotide GUA lặp lại nhiều lần kiểu GUAGUAGUAGUAGUAGUA... và một loại mRNA gồm 3 loại nucleotide AGA lặp lại nhiều lần kiểu AGAAGAAGAAGAAGAAGA... rồi cho vào ống nghiệm với đầy đủ các thành phần cần thiết để các loại RNA này dịch mã. Hãy dự đoán các chuỗi polypeptide được tổng hợp ra từ hai loại RNA này sẽ khác nhau như thế nào về số loại chuỗi polypeptide? Giải thích. Quá trình dịch mã của các loại RNA tổng hợp nhân tạo kiểu này có gì khác biệt với quá trình dịch mã của mRNA trong tế bào?
Đáp án: …
Câu 3: Một nhà khoa học phân tích tỷ lệ A, T, G, C trong mẫu DNA của bốn loài và thu được kết quả như sau:
- Hãy tính tỷ lệ (A+G)/(T+C) và tỷ lệ (A+T)/(G+C) ở mỗi mẫu DNA bằng cách lập bảng (số thập phân, làm tròn 2 số sau dấu phẩy).
- Từ số liệu thu được, hãy so sánh các tỷ lệ (A+G)/(T+C) và (A+T)/(G+C) của bốn loài trên. Mỗi loại tỷ lệ này phù hợp với đặc điểm cấu trúc nào của phân tử DNA? 3. Nhà khoa học trên đã tiến hành phân tích tỷ lệ các loại nucleotide có trong DNA được tinh sạch từ: tinh trùng người, tinh trùng ruồi giấm và noãn cầu đậu Hà Lan. Em hãy dự đoán giá trị của tỷ lệ (A+G)/(T+X) ở các mẫu giao tử này và giải thích?
Đáp án: …
Câu 4: Trong một tế bào gan của người, không phải tất cả các gen đều hoạt động cùng lúc.
Hãy giải thích:
- Vì sao enzyme RNA polymerasecó thể “chọn lọc” được gen nào cần phiên mã, gen nào không?
- Các yếu tố nào trong tế bào có vai trò điều khiển quá trình lựa chọn này?
Đáp án: …
Câu 5: Trong quá trình nhân đôi DNA, enzyme DNA polymerase không thể tự khởi đầu tổng hợp chuỗi mới mà cần có sự hỗ trợ của một đoạn RNA đặc biệt.
- Giải thích vì sao quá trình nhân đôi DNA lại cần có đoạn RNA primer (đoạn mồi).
- Trình bày cơ chế thay thế đoạn RNA primer bằng DNA và vai trò của các enzyme tham gia.
Đáp án: …
Câu 6: Hai loài sinh vật khác nhau có phân tử DNA có cùng chiều dài, nhưng loài thứ nhất có tỉ lệ (G + C) = 60%, còn loài thứ hai có tỉ lệ (G + C) = 40%.
- Theo bạn, DNA của loài nào bền vững hơn?
- Giải thích cơ sở hoá học cho sự khác biệt về độ bền vững này.
Đáp án: …
Câu 7: Trong một thí nghiệm tách chiết DNA từ tế bào động vật, sau khi phá vỡ màng tế bào và loại bỏ protein, người ta cho thêm ethanol 90° (hoặc isopropanol) vào dung dịch chiết chứa DNA.
Hãy giải thích mục đích của việc thêm alcohol này và cơ chế khiến DNA xuất hiện dưới dạng sợi trắng đục.
Đáp án: …
Câu 8: Trong một thí nghiệm tổng hợp mRNA in vitro, người ta dùng một phân tử DNA ngắn gồm hai mạch bổ sung sau:
Mạch 1: TAX ATG ATX ATT TXA AXT AAT TTX TAG XAT GTA
Mạch 2: ATG TAX TAG TAA AGT TGA TTA AAG ATX GTA XAT
Sau quá trình phiên mã, mRNA thu được khi dịch mã chỉ tổng hợp được chuỗi polypeptide gồm 5 amino acid.
Hãy xác định:
Mạch nào là mạch khuôn cho quá trình phiên mã?
Giải thích cơ sở phân tử cho việc chỉ tổng hợp được polypeptide dài 5 amino acid?
Đáp án: …
Câu 9: Trong một nghiên cứu về vật chất di truyền, người ta tiến hành phân tích thành phần nitrogenus base (%) của nucleic acid được tách chiết từ 5 mẫu sinh vật ký hiệu A–E. Kết quả như sau:
|
Loài |
Adenine |
Guanine |
Thymine |
Cytosine |
Uracil |
|
A |
21 |
29 |
21 |
29 |
0 |
|
B |
29 |
21 |
29 |
21 |
0 |
|
C |
21 |
21 |
29 |
29 |
0 |
|
D |
21 |
29 |
0 |
29 |
21 |
|
E |
21 |
29 |
0 |
21 |
29 |
Xác định dạng nucleic acid (DNA hay RNA; đơn hay kép) của mỗi mẫu A–E.
b. Giải thích dựa vào tỉ lệ các base.
c. So sánh độ bền vững và nhiệt độ nóng chảy (Tm) của mẫu A và B.
d. So sánh độ bền vững của A và E, giải thích vì sao có sự khác biệt.
Đáp án: …
Câu 10: Trong phản ứng PCR, bạn cần một chu trình phản ứng gồm ba bước, dẫn đến một phản ứng dây chuyền tạo ra một số lượng các phân tử DNA giống hệt nhau tăng theo cấp số nhân. Mỗi bước của chu trình phản ứng được thực hiện ở một nhiệt độ cụ thể, tức là 95oC cho bước 1, 55oC cho bước 2 và 70oC cho bước 3. Giải thích ngắn gọn tại sao ba bước được thực hiện ở các nhiệt độ khác nhau.
Đáp án: …
Câu 11: Khi thiết kế một hệ thống dịch mã nhân tạo (cell-free translation system), các nhà nghiên cứu phát hiện rằng nếu loại bỏ yếu tố EF-Tu, tốc độ tổng hợp protein không giảm nhiều nhưng tỉ lệ sai sót trong gắn amino acid tăng mạnh.
Để kiểm chứng vai trò của EF-Tu, họ đo ái lực của EF-Tu với các phức hợp aminoacyl–tRNA khác nhau, thu được kết quả sau:
|
Phức hợp aminoaxyl-tRNA |
Hệ số phân ly (nM) |
|
Ala-tRNAAla |
5,1 |
|
Gln-tRNAAla |
0,07 |
|
Gln-tRNAGln |
4,7 |
|
Ala-tRNAGln |
220 |
Giải thích dựa trên kết quả trên vì sao sự có mặt của EF-Tu giúp hạn chế việc gắn sai amino acid vào tRNA, mặc dù enzyme aminoacyl–tRNA synthetase đã có cơ chế kiểm tra riêng.
Đáp án: …
Câu 12: Trong tế bào vi khuẩn, quá trình tổng hợp protein diễn ra với tốc độ rất cao nhưng sai sót cực thấp (chỉ khoảng 1 lỗi/10.000 codon).
Một trong các yếu tố góp phần vào độ chính xác này là EF-Tu, yếu tố kéo dài gắn GTP, giúp vận chuyển aminoacyl–tRNA đến ribosome.
Một thí nghiệm so sánh khả năng gắn của EF-Tu với các phức hợp aa–tRNA đúng và sai cho thấy:
|
Phức hợp aminoaxyl-tRNA |
Hệ số phân ly (nM) |
|
Ala-tRNAAla |
5 |
|
Gln-tRNAAla |
0,05 |
|
Ala-tRNAGln |
250 |
Từ kết quả trên, hãy giải thích tại sao EF-Tu có thể góp phần ngăn chặn sự sai sót trong quá trình dịch mã. Nếu EF-Tu bị đột biến làm thay đổi khả năng nhận biết tRNA, dự đoán điều gì sẽ xảy ra với tính chính xác của quá trình tổng hợp protein?
Đáp án: …
B. Hướng dẫn trả lời câu hỏi Di truyền ở mức độ phân tử
Câu 1:
- Trong tế bào nhân thực có 3 loại enzyme RNA polymerase xúc tác cho quá trình phiên mã tổng hợp RNA. Trong đó enzyme:
+ RNA polymerase I xúc tác tổng hợp rRNA (là loại RNA có kích thước lớn nhất)
+ RNA polymerase II xúc tác tổng hợp mRNA (là loại RNA có kích thước trung bình)
+ RNA polymerase III xúc tác tổng hợp tRNA và các loại rRNA có kích thước bé.
- Trong tế bào, loại gene mang thông tin quy định tổng hợp mRNA có tính đa dạng cao nhất (có nhiều loài gene quy định tổng hợp mARN), tuy nhiên chỉ có một loại enzyme RNA polymerase II. Enzyme RNA polymerase II nhận biết được gene nào cần được phiên mã và gene nào không cần phiên mã là vì ở vùng điều hoà của gene có các phức hệ prôtêin điều hoà và prôtêin ức chế. Khi ở vùng điều hoà của gene có các prôtêin hoạt hoá phiên mã gắn vào thì phức hệ các prôtêin này chính là tác nhân hấp dẫn enzyme RNA polymerase II và enzym này sẽ bám vào để khởi động phiên mã.
- Phức hệ các phân tử prôtêin hoạt hoá phiên mã do các gene điều hoà hoạt động của gene quy định tổng hợp hoặc các phân tử prôtêin này là các phân tử hoocmôn hoặc các yếu tố kích thích sinh trưởng,..
Câu 2:
- mRNA nhân tạo gồm nucleotide GUA lặp lại nhiều lần kiểu (GUA)n ... dịch mã trong ống nghiệm sẽ tạo ra được 2 loại chuỗi amino acid khác nhau vì chỉ có hai khung đọc mở.
- mRNA gồm 3 loại nucleotit AGA lặp lại nhiều lần kiểu (AGA)n dịch mã trong ống nghiệm cho ra ba loại chuỗi amino acid (chuỗi polypeptid) khác nhau vì cả 3 khung đọc đều mở.
- Nguyên nhân dẫn đến sự khác biệt: là do trên mRNA nhân tạo không có tín hiệu ở đầu 5’ để ribosome có thể liên kết và định vị chính xác điểm khởi đầu dịch mã.
- Với trình tự mRNA như trên thì có thể có 2 khung đọc mở:
(1) bắt đầu từ GUA, GUA,… cho ra một chuỗi polypeptid gồm một loại amino acid
(2) bắt đầu đọc từ U sẽ cho ra mã kết thúc là UAG, UAG là các mã kết thúc sẽ không cho ra protein
(3) đọc từ A sẽ cho ra AGU-AGU-AGU… sẽ cho ra một chuỗi polypeptid gồm một loại amino acid khác. Đối với loại mRNA kiểu (AGA)n có 3 khung đọc mở.
- Trong tế bào, mỗi mRNA khi dịch mã chỉ cho ra một loại chuỗi polypeptide vì ribosome nhận biết ra trình tự nucleotide đặc biệt ở đầu 5’ của mRNA và khởi đầu dịch mã từ một bộ ba khởi đầu (AUG), trong khi đó các mRNA nhân tạo kiểu này không chứa các trình tự tín hiệu để ribosome có thể nhận biết được điểm khởi đầu dịch mã duy nhất như trong điều kiện ở tế bào. Do vậy, ribosome có thể khởi đầu phiên mã một cách tùy tiện tại bất cứ vùng nào của mRNA. Kết quả là cùng một mRNA có thể dịch mã ra các loại polypeptide khác nhau về trình tự amino acid cũng như về chiều dài chuỗi polypeptide.
Câu 3:
|
Mẫu ADN phân tích |
(A+G)/(T+X) |
(A+T)/(G+X) |
|
Đậu Hà Lan |
1,00 |
1,44 |
|
Người |
1,03 |
1,52 |
|
Ruồi giấm |
1,00 |
1,34 |
|
E.coli |
1,02 |
0,82 |
- Tỷ lệ (A+G)/(T+X) được coi là giống nhau (» 1) giữa các sinh vật khác nhau.
- Tỉ lệ này phản ánh cấu trúc ADN mạch kép, cấu tạo theo NTBS (A=T, G≡X). - Tỷ lệ (A+T)/(G+X) KHÔNG giống nhau giữa các sinh vật khác nhau.
- Tỉ lệ này phản ánh trình tự, số lượng nucleotide đặc trưng cho mỗi sinh vật.
3.
- Giá trị của tỷ lệ (A+G)/(T+C) ở các mẫu giao tử đều » 1,00/ HS tính cho từng loại giao tử đúng vẫn đủ điểm.
- Vì ADN của giao tử cũng là ADN mạch kép, cấu tạo theo NTBS.
✨ Bài viết chỉ trích dẫn một phần nội dung, mời bạn tải tài liệu đầy đủ để nắm trọn kiến thức.
----------------------------------------
Bộ câu hỏi tự luận Cấu trúc và cơ chế di truyền ở mức độ phân tử là tài liệu hữu ích giúp học sinh hệ thống hóa kiến thức, phát triển tư duy sinh học và nâng cao kỹ năng giải quyết các dạng bài vận dụng. Thường xuyên luyện tập với các câu hỏi tự luận sẽ giúp các em củng cố nền tảng kiến thức và đạt kết quả cao trong các kỳ thi quan trọng.
