Giải bài tập Sinh học 12 – Bài 1: DNA và cơ chế tái bản DNA

Khám phá bí ẩn của sự sống qua bài học về DNA và cơ chế tái bản DNA trong chương trình Sinh học 12! Với hướng dẫn chi tiết từ sách “Kết nối tri thức”, học sinh sẽ nhanh chóng nắm bắt được những kiến thức cơ bản và phức tạp của chủ đề này. 

Bài giải giúp học sinh dễ dàng tiếp cận và hoàn thành bài tập Sinh học 12 Bài 1 một cách hiệu quả, qua đó mở rộng hiểu biết và khả năng áp dụng kiến thức vào trong thực tế. 

Hãy cùng Kiến thức THPT đi sâu vào cấu trúc và cơ chế hoạt động của DNA để khám phá cơ sở di truyền của sự sống.

I – Chức năng của DNA là gì?

Câu hỏi 1 trang 6

Nêu những đặc điểm cấu trúc phù hợp với chức năng của DNA

Câu trả lời

DNA, với vai trò là trụ cột của thông tin di truyền, không chỉ mang và bảo quản thông tin qua các thế hệ tế bào và sinh vật mà còn đảm bảo việc truyền đạt thông tin này một cách chính xác. Cấu trúc đặc biệt của DNA góp phần thực hiện những chức năng này thông qua một số đặc điểm nổi bật:

• Mang thông tin di truyền: DNA được cấu tạo từ bốn loại nucleotide: adenine (A), thymine (T), guanine (G), và cytosine (C). Sự sắp xếp đa dạng và phức tạp của những nucleotide này tạo nên vô vàn phân tử DNA duy nhất, cho phép chứa đựng một lượng thông tin di truyền lớn về cấu trúc và chức năng của tế bào.
• Bảo quản thông tin di truyền: Cấu trúc mạch kép của DNA không chỉ cung cấp sự ổn định mà còn giảm thiểu sai sót thông qua cơ chế tự sửa chữa. Khi một mạch bị tổn thương, enzyme trong tế bào có thể dùng mạch đối diện lành mạnh làm khuôn để sửa chữa. Liên kết phosphodiester chắc chắn giữa các nucleotide và liên kết hydro giữa các cặp base trong hai mạch tăng cường độ bền vững của cấu trúc DNA.
• Truyền đạt thông tin di truyền: Trong quá trình tái bản DNA, các liên kết hydro yếu giữa các base cho phép mạch DNA tách thành hai mạch đơn, từ đó, mỗi mạch đơn có thể hướng dẫn tạo ra mạch mới tương ứng, đảm bảo thông tin di truyền được sao chép một cách chính xác và hiệu quả.

Những đặc điểm cấu trúc này của DNA không chỉ chứng minh tầm quan trọng của nó trong lưu trữ và bảo tồn di sản gen mà còn trong việc duy trì sự sống và tiến hóa của các loài trên Trái Đất.

• Các nucleotide có khả năng liên kết theo nguyên tắc bổ sung, do đó thông tin di truyền trong DNA có thể được chuyển sang mRNA thông qua quá trình phiên mã, và từ đó, thông qua quá trình dịch mã, mRNA sẽ được biến đổi thành các phân tử protein, biểu hiện ra các tính trạng của cơ thể.
• Hai mạch đơn của DNA với trình tự các nucleotide bổ sung cho nhau, và sự ghép cặp đặc hiệu A – T và G – C trong quá trình tái bản DNA giúp đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt một cách chính xác qua các thế hệ tế bào và cơ thể.

>> Xem thêm: Công nghệ DNA tái tổ hợp là gì? Tóm tắt nguyên lí

Câu hỏi 2 trang 6

Vì sao protein tạo nên các tính trạng của sinh vật nhưng không thể đảm nhận chức năng của một vật chất di truyền?

Câu trả lời

Mặc dù các amino acid, những đơn phân cấu tạo nên protein, có thể mang thông tin di truyền tương tự như cách các nucleotide – đơn phân của DNA – ghi mã thông tin di truyền, nhưng protein không có cấu trúc theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) giống như DNA.

Do đó, không tồn tại cơ chế nào cho phép các enzyme tế bào sao chép trình tự amino acid của protein để tạo ra các bản sao. Điều này có nghĩa là protein không thể truyền đạt thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể – một trong những chức năng cơ bản của vật chất di truyền. 

Vì vậy, dù protein quyết định các tính trạng của sinh vật, chúng không thể đảm nhận vai trò của một vật chất di truyền.

II – Tái bản DNA

Câu hỏi 1 trang 8

Nêu ý nghĩa chính của kết cặp đặc hiệu A – T và G – C phù hợp với chức năng của DNA

Câu trả lời

Ý nghĩa của việc ghép cặp đặc hiệu A – T và G – C phù hợp với chức năng của DNA:

• Do DNA có cấu trúc mạch kép theo nguyên tắc bổ sung (NTBS), khi một mạch của DNA bị hỏng, các enzyme của tế bào có thể sử dụng mạch lành lặn làm khuôn để sửa chữa, từ đó bảo quản thông tin di truyền trên DNA.
• Việc ghép cặp đặc hiệu theo NTBS cho phép thông tin trên DNA được chuyển qua RNA và sau đó đến protein qua các quá trình phiên mã và dịch mã, cuối cùng được biểu hiện thành các tính trạng của cơ thể.
• Nhờ vào việc ghép cặp đặc hiệu theo NTBS, từ một mạch khuôn của DNA, các enzyme có thể tổng hợp mạch mới. Do đó, DNA có khả năng thực hiện chức năng truyền đạt thông tin từ tế bào này sang tế bào khác, từ thế hệ này sang thế hệ khác thông qua quá trình phân bào.

>> Xem thêm: Đột biến nhiễm sắc thể và đột biến cấu trúc nhiễm sắc thể sinh học lớp 12

Câu hỏi 2 trang 8

Trình bày quá trình tái bản DNA thể hiện sự sao chép thông tin di truyền qua từng thế hệ tế bào và cơ thể.

Câu trả lời

Quá trình tái bản DNA diễn ra như một phương thức sao chép thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể:

• Sự tổng hợp DNA bắt đầu từ một điểm (hoặc nhiều điểm trong trường hợp của các sinh vật nhân thực), tạo nên hai chạc sao chép ngược chiều nhau.
• Enzyme DNA polymerase đọc thông tin từ mạch khuôn theo hướng 3’→ 5′ và tổng hợp mạch mới theo hướng 5’→ 3′ dựa trên nguyên tắc bổ sung A – T, G – C. Tuy nhiên, mạch mới chỉ được tổng hợp nếu có sự hiện diện của đoạn mồi RNA cung cấp đầu 3′.
• Do DNA có cấu trúc gồm hai mạch ngược chiều nhau và enzyme DNA polymerase bao gồm hai enzyme tổng hợp hai mạch mới cùng một lúc và di chuyển theo cùng một hướng, hai mạch của phân tử DNA được tổng hợp theo hai phương thức khác nhau: một mạch được tổng hợp liên tục và mạch kia được tổng hợp theo từng đoạn Okazaki và sau đó được nối lại.
• DNA được tái bản theo nguyên tắc bán bảo toàn (mỗi phân tử DNA mới bao gồm một mạch cũ và một mạch mới).

→ DNA được tái bản dựa trên nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo toàn. Nếu không có bất kỳ sai sót nào, kết quả của quá trình tái bản là từ một phân tử DNA ban đầu, tạo ra hai phân tử mới giống hệt nhau và giống phân tử DNA gốc. Sau đó, hai phân tử DNA mới này được chia cho hai tế bào con trong quá trình phân bào, đảm bảo thông tin di truyền được truyền đạt chính xác qua các thế hệ tế bào và cơ thể.