Cách tính chiều dài vùng mã hóa của geb

Trong sinh học phân tử, khung đọc mã là phạm vi tham chiếu của phức hợp dịch mã trên chuỗi pôlinuclêôtit của phân tử axit nuclêic (thường là mRNA), sao cho thành một tập hợp những bộ ba (côđôn) liên tục, không chồng gối nhau. Nói cách khác, khung đọc mã là cách phân chia chuỗi pôliribônuclêôtit trong phân tử mRNA thành một tập hợp các bộ ba liên tiếp, không chồng chéo, để từ đó hình thành chuỗi pôlipeptit là sản phẩm sơ cấp của quá trình dịch mã.

Thuật ngữ này ở tiếng Anh là "reading frame", ở tiếng Pháp là "cadre de lecture", ở tiếng Đức là "leseraster" đều được dịch là "khung đọc", đều dùng với nội hàm tương tự trên, để chỉ tập hợp côđôn nào "lọt" vào khung, mà từ đó được phức hợp có thể dịch thành amino acid. Trong hầu hết các tài liệu ở Việt Nam có nhắc đến thuật ngữ này, ở ngữ cảnh xác định, thì đều gọi tắt là khung đọc. Trong trường hợp viết tắt như vậy, cần phân biệt khái niệm này với khái niệm khung đọc (reading pane) ở lĩnh vực tin học (Windows Live Hotmail).

Ví dụ[sửa | sửa mã nguồn]

Sơ đồ trong hình 1 minh hoạ ba kiểu khung đọc, tính theo chiều 5' - 3' của gen.

1. Nếu khung bắt đầu "đọc" từ nuclêôtit đầu tiên trong chuỗi, thì côđôn đầu tiên "lọt" vào khung là AGG, sau đó là các côđôn kế tiếp (màu lơ).
2. Nếu khung bắt đầu "đọc" từ nuclêôtit thứ hai (bỏ A ở vị trí đầu tiên) trong chuỗi, thì côđôn đầu tiên "lọt" vào khung là GGT, sau đó là các côđôn kế tiếp (màu đỏ).
3. Nếu khung bắt đầu "đọc" từ nuclêôtit thứ ba (bỏ AG ở phía đầu 5') trong chuỗi, thì côđôn đầu tiên "lọt" vào khung lại là GTG, sau đó là các côđôn kế tiếp (màu lục).

Kết quả là tạo ra các sản phẩm khác nhau.

Cách đọc mã[sửa | sửa mã nguồn]

Hình 2: Sáu cách đọc khác nhau từ cùng một đoạn DNA cho ra kết quả khác nhau.

• DNA mã hóa 20 loại amino acid chủ yếu và thường gặp nhất là 61 bộ ba mã hoá và 3 bộ ba kết thúc dịch mã. Về mặt lí thuyết, bất kỳ chuỗi DNA nào cũng có thể được đọc theo 6 cách khác nhau: 3 khung đọc theo một hướng (như ở ví dụ trên) và 3 khung đọc theo hướng ngược lại, từ đó tạo ra 6 chuỗi pôlipeptit có trình tự amino acid khác hẳn nhau (xem hình 2).
• Tuy nhiên, ở hầu hết các loài sinh vật đã được nghiên cứu, thì khi phiên mã (tổng hợp phân tử RNA), enzim RNA pôlimêraza đọc mạch gen khuôn mẫu theo hướng 3 '→ 5', nên RNA được hình thành theo hướng 5 '→ 3'. Do đó, khi mRNA (RNA thông tin) làm khuôn dịch mã, thì chỉ được đọc theo một chiều (theo hướng 5 '→ 3'), nên chỉ chứa tối đa ba khung đọc có thể có. Trong 3 kiểu đọc này chỉ có một khung đọc được dịch để tạo nên sản phẩm là chuỗi pôlipeptit. Bởi vậy có tác giả còn gọi khung đọc là một tập hợp nhiều bộ ba mã hoá, liên tiếp nhau, cung cấp mã cho một chuỗi amino acid.

Khung đọc mở[sửa | sửa mã nguồn]

Hình 3: Khung III là khung đọc mở.

Trong 6 cách tham chiếu ở cùng một chuỗi pôlinuclêôtit như trên, thì chỉ có thể có một cách tham chiếu dẫn đến kết quả tạo ra chuỗi pôlipeptit, nếu tham chiếu đó bắt đầu từ côđon 5' AUG 3' và kết thúc bằng côđon 5' UAA 3', hay 5' UAG 3' hoặc 5' UGA 3'.

Giả sử có chuỗi pôlinuclêôtit trên phân tử mRNA với trình tự là: 5' UCAUGAUCUCGUAAGA 3', được đọc theo chiều 5'→3' (hình 3). Có ba cách đọc mã, do đó có ba khung đọc như sau.

• Nếu tham chiếu (đọc) từ nuclêôtit số 1 thì được khung đọc I, với kết quả trên lí thuyết là chỉ có một axit amin là Ser (Xê-rin).
• Nếu tham chiếu (đọc) từ nuclêôtit số 2 thì được khung đọc II, với kết quả trên lí thuyết là His-Asp-Leu-Val-Arg (Histiđin-Asparagin-Lơxin-Valin-Acginin).
• Nhưng hai kết quả trên không thu được trong thực tế, bởi vì "phức hợp dịch mã" không thể "hiểu" nó cần khởi đầu từ đâu và phải kết thúc chỗ nào. Chỉ có khung III bắt đầu tham chiếu từ bộ ba mở đầu (start codon) mã hoá Met (mêtiônin) và có mã dừng (stop codon) mới cho dịch mã có kết quả. Khung III được gọi là khung đọc mở (open reading frame, thường viết tắt là ORF.

Theo nghĩa rộng hơn, khung đọc mở (ORF) là khung đọc có khả năng được phiên mã thành RNA và được dịch mã thành prôtêin đòi hỏi một chuỗi nuclêôtit liên tục từ cođon mở đầu, qua một vùng tiếp theo thường có độ dài là bội số của 3 nuclêôtit, đến cođon dừng (mã kết thúc) trong cùng một khung đọc.

Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN là những nhân tố quan trọng trong việc nghiên cứu các vấn đề di truyền học. Tuy nhiên không phải ai cũng hiểu tường tận về các nhân tố này. Gen, mã di truyền là gì? Quá trình nhân đôi ADN được diễn ra như thế nào? Bài viết dưới đây của VUIHOc sẽ giúp các em giải đáp một cách đầy đủ và chi tiết nhất.

1. Gen

1.1. Khái niệm gen

Gen được định nghĩa là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin mã hóa một chuỗi polipeptit hoặc một phân tử ARN.

Thông thường, gen được chia thành hai loại: gen cấu trúc và gen điều hòa, mỗi loại đảm nhận các chức năng riêng:

• Gen cấu trúc: giữ vai trò hình thành thông tin.
• Gen điều hòa: giữ chức năng và vai trò hình thành nên Protein.

1.2. Cấu trúc chung của gen

Cấu trúc chung của gen được chia thành ba vùng khác nhau, mỗi vùng cũng sẽ đảm nhiệm những vai trò khác nhau:

• Vùng điều hòa: vùng nằm đầu tiên tại mạch mã gốc 3’. Tại đây, các trình tự của chuỗi Nucleotit dạng đặc biệt sẽ giúp ARN polimeraza có thể nhận ra, liên kết với nhau, khởi động quá trình phiên mã, cũng chính là quá trình điều hòa.
• Vùng mã hóa: là vùng nằm ở giữa gen cấu trúc, có trách nhiệm đảm bảo vai trò vận chuyển thông tin mã hóa axit amin. Việc này tùy vào mã hóa liên tục hay không liên tục của từng loại sinh vật. Thông thường, mã hóa được tiến hành liên tục ở sinh vật nhân sơ và không liên tục tại sinh vật nhân thực.
• Vùng kết thúc: vùng nằm tại mạch bổ sung đầu 5’. Vùng này đảm nhận kết thúc phiên mã.

3'(mạch mã gốc)

Vùng điều hòa

Vùng mã hóa

Vùng kết thúc Khởi động và điều hòa quá trình phiên mã Mã hóa aa Tín hiệu kết thúc phiên mã

5'(mạch bổ sung)

Đăng ký ngay để được các thầy cô ôn tập kiến thức và xây dựng lộ trình đạt 9+ thi tốt nghiệp THPT!!!

2. Mã di truyền

2.1. Khái niệm mã di truyền

Mã di truyền chính là trình tự các Nucleotit (Nu) có trong gen. Ngoài ra chúng đóng vai trò quan trọng trong việc quy định trình tự của các axit amin và axit amin có trong phân tử Pr.

Mã di truyền bao gồm: bộ ba mã gốc trên ADN, bộ ba mã sao trên mARN và bộ ba đối mã trên tARN.

Để hiểu kỹ hơn về kiến thức này, các em học sinh có thể tham khảo bài viết: Bản chất của mã di truyền

2.2. Đặc điểm của mã di truyền

• Mã di truyền là mã bộ 3: cứ ba Nucleotit đứng cạnh nhau mã hóa cho một axit amin hoặc có nhiệm vụ kết thúc chuỗi polipeptit.
• Tại mARN, mã di truyền sẽ được đọc theo chiều 5’-3’. Các bộ ba mã sao được gọi là codon.
• Đọc mã di truyền theo từng cụm 3 Nucleotit.
• Không bộ ba nào mã hóa cùng lúc hai hoặc một số axit amin khác nhau và chúng mangtính đặc hiệu.
• Tính thoái hóa: mỗi axit amin chỉ được mã hóa bởi một số bộ ba khác nhau.
• Tính phổ biến: mỗi loài sinh vật đều được mã hóa theo nguyên tắc chung từ các mã giống nhau.
• Gồm 64 bộ 3: 61 bộ mã hóa 20 axit amin, ba bộ kết thúc không mã hóa axit amin nào: 5’UAA3’; 5’UAG3’ và 5’UGA3’.
• Bộ mở đầu: 5’AUG3’.

3. Quá trình nhân đôi ADN

3.1. Quá trình nhân đôi ADN diễn ra ở đâu?

• Quá trình nhân đôi ADN diễn ra ở đâu? Quá trình này diễn ra trong nhân tế bào, tại các nhiễm sắc thể ở pha s của kì trung gian giữa hai lần phân bào.
• Nhân đôi theo nguyên tắc bán bảo toàn (giữ lại một nửa) và bổ sung.
• Các thành phần tham gia: ADN khuôn, các Nu tự do cùng các loại enzim.

3.2. Diễn biến quá trình nhân đôi ADN

Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo các bước sau:

• Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN: Dưới tác dụng của enzim gyraza tại điểm khởi đầu (điểm Ori), ADN duỗi xoắn, 2 mạch tách nhau tạo thành đơn vị tái bản dạng chữ Y khi enzim Helicaza cắt đứt liên kết hidro.
• Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới: Theo nguyên tắc bổ sung: G - X, A - T. Mạch mã gốc tổng hợp ADN mới liên tục. Mạch bổ sung tổng hợp ngắt quãng tạo thành những đoạn Okazaki, sau đó enzim nối các đoạn đó lại với nhau.
• Bước 3: Kết quả: 2 phân tử ADN được tạo thành trong đó tại mỗi phân tử có một mạch mới được tổng hợp, một mạch của ADN ban đầu (nguyên tắc bán bảo toàn).

3.3. Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN

Quá trình nhân đôi ADN giúp truyền thông tin di truyền trong gen từ tế bào này sang thế hệ khác, thế hệ này sang thế hệ khác. Việc này đảm bảo sự sống được duy trì liên tục, mỗi loài sẽ có một bộ gen đặc trưng riêng và tương đối ổn định.

4. Một số bài tập trắc nghiệm về gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Câu 1: Mã di truyền:

1. Là quy tắc tương ứng giữa trình tự Nu và các aa

2. Là trình tự axit amin của Pr

3. Là trình tự các Nu của gen

4. Là tập hợp gen của tế bào

Đáp án: C

Câu 2: Quá trình nhân đôi của ADN không có ý nghĩa nào sau đây:

1. Tạo ra tế con có bộ nhiễm sắc thể khác bố mẹ

2. Làm vật chất di truyền được duy trì ổn định thông qua các thế hệ

3. Tạo điều kiện cho sự đột biến gen xuất hiện

4. Cơ sở cho sự nhân đôi của NST

Đáp án: A

Câu 3: Hai mạch mới của phân tử ADN được tổng hợp dưới tác dụng của enzim theo cách nào dưới đây?

1. Theo chiều 3’ - 5’ của mạch mới

2. Theo chiều 5’ - 3’ của mạch mới

3. Một mạch theo chiều 5’ - 3’, một mạch theo chiều 3’ - 5’

4. Hai mạch mới được tổng hợp ngẫu nhiên

Đáp án: B

Câu 4: Trong quá trình nhân đôi ADN, ADN con giống ADN mẹ là do:

1. Nguyên tắc nguyên tắc bổ sung và bán bảo toàn.

2. Nguyên tắc gián đoạn một nửa

3. Sự lắp ráp tuần tự các Nu

4. 1 bazơ bé liên kết bổ sung với 1 bazơ lớn

Đáp án: A

Câu 5: Trong cơ chế nhân đôi của ADN, nguyên tắc bán bảo toàn là trong 2 ADN mới hình thành:

1. 1 ADN giống ADN mẹ, ADN còn lại có cấu trúc thay đổi.

2. Hoàn toàn giống với ADN mẹ

3. Sự nhân đôi xảy ra theo chiều ngược nhau

4. Mỗi ADN có 1 mạch mới được tổng hợp và 1 mạch cũ

Đáp án: D

Câu 6: Một loài có chứa 10 tế bào nguyên phân liên tiếp với số lần bằng nhau hình thành các tế bào con, 2n bằng 20, nhân các tế bào con này có tổng cộng 25600 mạch Nucleotit. Các tế bào này đã nguyên phân bao nhiêu lần?

1. 4

2. 5

3. 6

4. 8

Đáp án: C

Tham khảo ngay bộ tài liệu ôn tập kiến thức và kỹ năng xử lý mọi dạng bài tập trong đề thi THPT và ĐGNL

Câu 7: Một gen có 2400 Nu. Khi gen nhân đôi ba lần thì môi trường nội bào cung cấp bao nhiêu Nu?

1. 2400

2. 3600

3. 8400

4. 16800

Đáp án: D

Câu 8: Khi 3 gen tự nhân đôi liên tiếp 5 lần thì số gen con được tạo ra là:

1. 64

2. 96

3. 72

4. 48

Đáp án: B

Câu 9: Gen A và B nhân đôi với một số lần khác nhau tạo ra tất cả 96 gen con. Giả sử gen A nhân đôi nhiều hơn gen B thì số lần nhân đôi của hai gen này là?

1. 4, 5

2. 5, 6

3. 6, 5

4. 3, 4

Đáp án: C

Câu 10: Quá trình nhân đôi ADN trong phân bào mang ý nghĩa:

1. Làm tăng lượng thông tin di truyền

2. Giúp đảm bảo tính ổn định về vật liệu di truyền giữa những thế hệ tế bào

3. Giúp chuẩn bị thông tin cho quá trình tổng hợp Pr

4. Chuẩn bị nguồn nguyên liệu cho quá trình phiên mã.

Đáp án: B

Câu 11: Một gen nhân đôi liên tiếp tạo ra 30 gen con có nguyên liệu mới hoàn toàn. Gen này đã nhân đôi số lần là:

1. 5

2. 6

3. 7

4. 8

Đáp án: A

Câu 12: Một vi khuẩn chứa ADN có N15 được chuyển sang nuôi cấy trong môi trường có N14. Sau 7 lần nhân đôi, có bao nhiêu mạch đơn ADN còn chứa N15?

1. 0

2. 2

3. 16

4. 32

Đáp án: B

Câu 13: Okazaki được tổng hợp theo cách nào:

1. Liên tục ngược với chiều tháo xoắn

2. Liên tục cùng chiều tháo xoắn

3. Gián đoạn ngược với chiều tháo xoắn

4. Gián đoạn cùng chiều tháo xoắn

Đáp án: C

Câu 14: Một tế bào có chứa cặp gen Aa, các alen đều dài 5100A. Nếu tế bào đang ở kỳ giữa quá trình nguyên phân thì có tổng cộng bao nhiêu Nu thuộc gen Aa?

1. 24000

2. 3000

3. 6000

4. 12000

Đáp án: D

Câu 15: Quá trình ADN được nhân đôi diễn ra ở nơi nào trong tế bào nhân thực?

1. Tế bào chất

2. Riboxom

3. Ty thể

4. Nhân tế bào

Đáp án: D

Câu 16: Tiến hành phiên mã và nhân bản ADN trong hai ống nghiệm riêng rẽ. Cần bổ sung vào hai ống thành phần nào dưới đây?

1. ARN mồi

2. ADN mạch khuôn

3. ADN polymeraza

4. ADN ligara

Đáp án: B

Câu 17: Số loại bộ mã khác nhau được tạo ra từ 3 loại Nu khác nhau là?

1. 9

2. 16

3. 48

4. 27

Đáp án: D

Câu 18: Di truyền học hiện đại chứng minh ADN nhân đôi theo nguyên tắc nào dưới đây:

1. Nguyên tắc bảo toàn

2. Nguyên tắc nửa gián đoạn

3. Nguyên tắc bán bảo toàn

4. B và C

Đáp án: D

Câu 19: Hiện tượng con có nhiều tính trạng giống với ba mẹ được giải thích bởi cơ chế nào dưới đây, ở cấp độ phân tử?

1. Sự tổng hợp Pr dựa trên thông tin di truyền trong ADN

2. Quá trình tổng hợp ARN

3. Quá trình nhân đôi ADN

4. Cả ba đáp án trên

Đáp án: D

Câu 20: Sự nhân đôi ADN diễn ra ở đâu đối với sinh vật nhân thực?

1. Pha G1

2. Pha G2

3. Kì trước

4. Pha S

Đáp án: D

PAS VUIHOC – GIẢI PHÁP ÔN LUYỆN CÁ NHÂN HÓA

Khóa học online ĐẦU TIÊN VÀ DUY NHẤT:

⭐ Xây dựng lộ trình học từ mất gốc đến 27+

⭐ Chọn thầy cô, lớp, môn học theo sở thích

⭐ Tương tác trực tiếp hai chiều cùng thầy cô

⭐ Học đi học lại đến khi nào hiểu bài thì thôi

⭐ Rèn tips tricks giúp tăng tốc thời gian làm đề

⭐ Tặng full bộ tài liệu độc quyền trong quá trình học tập

Đăng ký học thử miễn phí ngay!!

Trên đây là toàn bộ lý thuyết và bài tập về gen mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN kèm đáp án. Hy vọng các em đã có cho mình nguồn tài liệu bổ ích phục vụ việc học tập và ôn thi THPT quốc gia. Hãy truy cập ngay Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ để nhận thêm thật nhiều bài học Sinh 12 hay nhé!