Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH YÊN BÁI
TRƯỜNG THPT CHUYÊN NGUYỄN TẤT THÀNH

BÁO CÁO SÁNG KIẾN CẤP CƠ SỞ
Lĩnh vực: Giáo dục và Đào tạo

XÂY DỰNG CHỦ ĐỀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN CẤP ĐỘ PHÂN TỬ
PHỤC VỤ BỒI DƯỠNG HỌC SINH GIỎI

: NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

Tác giả

Trình độ chun mơn: Thạc sĩ
Chức vụ

: Giáo viên

Đơn vị công tác

: Trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành

Yên Bái, tháng 01 năm 2022
Trang - 1


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐƠN YÊU CẦU CÔNG NHẬN SÁNG KIẾN

Kính gửi: Hội đồng sáng kiến Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Yên Bái

Tên tôi là: NGUYỄN VĂN PHƯƠNG
Ngày, tháng, năm sinh: 30/01/1985
Đơn vị công tác: Trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành - Tỉnh Yên Bái
Chức danh: Giáo viên
Trình độ chuyên môn: Thạc sĩ
Là tác giả đề nghị xét công nhận sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục
vụ bồi dưỡng học sinh giỏi”
- Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục và Đào tạo.
- Mô tả nội dung sáng kiến: Sinh học là mơn học được lựa chọn trong nhóm mơn khoa học tự nhiên ở
giai đoạn giáo dục định hướng nghề nghiệp. Mơn Sinh học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực sinh
học, đồng thời góp phần cùng các mơn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các
phẩm chất và năng lực chung.
Chương trình mơn Sinh học vừa hệ thống hố, củng cố kiến thức, phát triển kĩ năng và giá trị cốt lõi
của sinh học đã được học ở giai đoạn giáo dục cơ bản; vừa giúp học sinh tìm hiểu sâu hơn các tri thức
sinh học cốt lõi, các phương pháp nghiên cứu và ứng dụng sinh học, các nguyên lí và quy trình cơng
nghệ sinh học thơng qua các chủ đề: sinh học tế bào; sinh học phân tử; sinh học vi sinh vật; sinh lí thực
vật; sinh lí động vật; di truyền học; tiến hoá và sinh thái học.
Đối tượng nghiên cứu của sinh học là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh.
Bản thân sinh học là khoa học thực nghiệm. Sự phát triển của sinh học đang ngày càng rút ngắn khoảng
cách giữa kiến thức lí thuyết cơ bản với công nghệ ứng dụng. Kiến thức sách giáo khoa rất cơ bản chưa
đủ để đáp ứng với việc luyện thi học sinh giỏi các cấp nhất là cách tiếp cận kiến thức hiện đại cập nhật
hiện nay. Qua thực tiễn tìm hiểu đối tượng, kinh nghiệm 15 năm dạy học để đáp ứng yêu cầu bồi dưỡng
học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia tôi đề xuất sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ
phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi” nhằm hệ thống kiến thức chuyên sâu đồng thời cung cấp hệ
thống câu hỏi luyện tập chủ đề phong phú giúp việc học tập và ôn luyện chủ đề cơ chế di truyền cấp độ
phân tử hiệu quả.
- Các điều kiện cần thiết để áp dụng sáng kiến: Học sinh học tập, ôn luyện nghiêm túc phục vụ thi học
sinh giỏi.

- Đánh giá lợi ích thu được hoặc dự kiến có thể thu được do áp dụng sáng kiến theo ý kiến của tác
giả: Sáng kiến có mở rộng các nội dung các vấn đề lý thuyết so với chương trình sách giáo khoa đề cập
Trang - 2


để giúp học sinh so sánh những kiến thức liên quan xung quanh phần nghiên cứu từ đó học sinh tự đánh
giá được tính chính xác, tính khoa học của những kiến thức đã học.
- Đánh giá lợi ích thu được: Sáng kiến đã đem lại hiệu quả trong công tác bồi dưỡng học sinh giỏi
cấp tỉnh và cấp quốc gia. Học sinh hiểu rõ, sâu bản chất lý thuyết và các kiến thức liên quan từ đó có
nền tảng vững chắc để giải quyết các tình huống đa dạng của đề thi học sinh giỏi đề ra.
Tôi xin cam đoan mọi thông tin nêu trong đơn là trung thực, đúng sự thật và hoàn toàn chịu trách
nhiệm trước pháp luật.
Yên Bái, ngày 10 tháng 01 năm 2021
Người nộp đơn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Phương

Trang - 3


I. THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN
1. Tên sáng kiến: Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi
2. Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Giáo dục đào tạo.
3. Phạm vi áp dụng sáng kiến: Bồi dưỡng học sinh giỏi môn sinh học cấp tỉnh và cấp Quốc gia tại
các trường THPT.
4. Thời gian áp dụng sáng kiến:
Từ ngày 05 tháng 9 năm 2019 đến ngày 05 tháng 10 năm 2021.
5. Tác giả:
Họ và tên: NGUYỄN VĂN PHƯƠNG

Năm sinh: 30/01/1985.
Trình độ chuyên môn: Thạc sĩ sinh học.
Chức vụ công tác: Tổ phó chun mơn.
Nơi làm việc: Trường THPT Chun Nguyễn Tất Thành.
Địa chỉ liên hệ: Nguyễn Văn Phương – Giáo viên Sinh học, Trường THPT Chuyên Nguyễn Tất Thành,
Tổ 44 Phường Yên Thịnh, Thành Phố Yên Bái tỉnh Yên Bái.
Điện thoại: 0913328883.
II. MƠ TẢ SÁNG KIẾN:
1. Tình trạng các giải pháp đã biết
Sinh học là môn học được lựa chọn trong nhóm mơn khoa học tự nhiên ở giai đoạn giáo dục định hướng
nghề nghiệp. Mơn Sinh học hình thành, phát triển ở học sinh năng lực sinh học, đồng thời góp phần cùng
các mơn học, hoạt động giáo dục khác hình thành, phát triển ở học sinh các phẩm chất và năng lực chung.
Chương trình mơn Sinh học vừa hệ thống hoá, củng cố kiến thức, phát triển kĩ năng và giá trị cốt lõi
của sinh học đã được học ở giai đoạn giáo dục cơ bản; vừa giúp học sinh tìm hiểu sâu hơn các tri thức
sinh học cốt lõi, các phương pháp nghiên cứu và ứng dụng sinh học, các ngun lí và quy trình cơng
nghệ sinh học thông qua các chủ đề: sinh học tế bào; sinh học phân tử; sinh học vi sinh vật; sinh lí thực
vật; sinh lí động vật; di truyền học; tiến hoá và sinh thái học.
Đối tượng nghiên cứu của sinh học là thế giới sinh vật gần gũi với đời sống hằng ngày của học sinh.
Bản thân sinh học là khoa học thực nghiệm. Sự phát triển của sinh học đang ngày càng rút ngắn khoảng
cách giữa kiến thức lí thuyết cơ bản với công nghệ ứng dụng. Kiến thức sách giáo khoa rất cơ bản chưa
đủ để đáp ứng với việc luyện thi học sinh giỏi các cấp nhất là cách tiếp cận kiến thức hiện đại cập nhật
hiện nay. Qua thực tiễn tìm hiểu đối tượng, kinh nghiệm gần 15 năm dạy học để đáp ứng yêu cầu bồi
dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia tôi đề xuất sáng kiến: “Xây dựng chủ đề cơ chế di truyền
cấp độ phân tử phục vụ bồi dưỡng học sinh giỏi” nhằm hệ thống kiến thức chuyên sâu đồng thời cung
cấp hệ thống câu hỏi luyện tập chủ đề phong phú giúp việc học tập và ôn luyện chủ đề cơ chế di truyền
cấp độ phân tử hiệu quả.
2. Nội dung (các) giải pháp đề nghị công nhận là sáng kiến:
2.1. Mục đích của giải pháp: Xây dựng có tính hệ thống nội dung lý thuyết và các câu hỏi
chuyên sâu đa dạng các tình huống nhằm giúp học sinh ôn thi học sinh giỏi các cấp bậc THPT.
2.2. Tính mới của giải pháp:

- Xây dựng hệ thống lý thuyết chủ đề cơ chế di truyền cấp độ phân tử đầy đủ, hình minh họa cơ
chế rõ ràng, dễ hiểu phù hợp mục tiêu bồi dưỡng học sinh giỏi cấp tỉnh và cấp quốc gia.
- Xây dựng, sưu tầm hệ thống câu hỏi ôn luyện phong phú giúp dạy học và ôn luyện hiệu quả.
2.3. Nội dung giải pháp

PHẦN A. LÝ THUYẾT PHẦN CƠ SỞ VẬT CHẤT, CƠ CHẾ DI TRUYỀN CẤP ĐỘ PHÂN TỬ
I. Bằng chứng chứng minh Axit nucleic là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử.
Trang - 4


* Tiêu chuẩn của vật liệu di truyền
- Chứa đựng thông tin di truyền.
- Truyền đạt thông tin di truyền.
- Biến đổi thông tin di truyền.
=> Vật liệu di truyền là nucleic acid
- ADN là vật liệu di truyền của vi khuẩn, virus.
- ARN là vật liệu di truyền của virus.
- ADN là vật liệu di truyền của sinh vật nhân thực.
Chứng minh bằng các thí nghiệm:
1. Thí nghiệm chứng minh hiện tượng biến nạp của vi khuẩn (Griffith, 1928)
* Streptococcuspneumnae: Phế cầu khuẩn gây viêm phổi
+ Chủng độc (S, smooth): khuẩn lạc trơn, gây chết chuột
+ Chủng lành (R, rough): khuẩn lạc thô, không gây chết chuột
+ Đun diệt chủng độc, tiêm vào chuột: chuột sống
+ Đun diệt chủng độc, trộn với chủng lành, tiêm vào chuột: chuột chết
 Kết luận: tế bào chủng độc chết đã truyền tính gây bệnh cho chủng lành
* Biến nạp (transformation):
+ Griffith: Hiện tượng truyền tính gây bệnh từ vi khuẩn độc sang vi khuẩn lành
+ Sự tiếp nhận DNA trần bởi tế bào nhận

2. Thí nghiệm chứng minh nhân tố biến nạp là ADN (Avery, Loeod, Carty, 1944)
Trang - 5


- Chủng độc chết được xử lý bằng
các enzyme khác nhau trước khi trộn
với chủng lành và tiêm vào chuột:
+ Xử lý bằng Protease (thủy phân
protein): chuột chết
+ Xử lý bằng Ribonuclease (thủy
phân RNA): chuột chết
+ Xử lý bằng Endonuclease (thủy
phân DNA): chuột sống
+ Trộn DNA từ chủng độc chết với
chủng lành, tiêm vào chuột: chuột
chết
 Kết luận: DNA là vật liệu
truyền di truyền ở hiện tượng
biến nạp
* Sự xâm nhập và nhân bản của bacteriophage ở vi khuẩn
- Phage (Bacteriophage, thực khuẩn thể, virút
của vi khuẩn)
- Phage T2:
+ Vỏ protein bên ngoài
+ DNA bên trong
- Phage T2 xâm nhiễm vi khuẩn E. coli
+ Gắn lên bề mặt vi khuẩn
+ Chuyển vật chất vào vi khuẩn
+ Làm tan vi khuẩn và phóng thích
k100 phage mới

 Protein hay DNA được chuyển vào E.
coli?

3. Thí nghiệm chứng minh vật liệu do phage bơm vào vi khuẩn là ADN (Hershey, Chase, 1952).
- Đánh dấu protein của phage bằng S35 và DNA của phage bằng P32 bằng cách nhiễm phage lên E. coli
nuôi trong mơi trường có chứa chất dinh dưỡng mang P32 và S35
- Phage được sinh ra có protein mang S35 và DNA mang P32
- Nhiễm phage đã đánh dấu S35 và P32 lên E. coli nuôi trong môi trường không chứ đồng vị phóng xạ
- Tách phần gắn của phage lên bề mặt E. coli bằng cách lắc mạnh
- Ly tâm để làm lắng E. coli ở đáy ống ly tâm
- Thu E. coli ở cặn lắng (cặn ly tâm, precipitant) đáy ống ly tâm và thu dịch không lắng tủa (dịch nỗi,
supernatant) chứa phage.
- Xác định hàm lượng đồng vị phóng xạ S35 và P32 lên ở trong E. coli và trong dịch nỗi:
+ Tế bào E. coli chứa 70% tổng P32, rất ít S35.
+ Dịch nỗi chứa 80% tổng S35 , rất ít P32
 Kết luận:
- DNA của phage được chuyển vào trong tế bào E. coli, cho phép nhân bản tạo nhiều phage mới
trong tế bào E. coli
- Vật chất di truyền của phage là DNA.

Trang - 6


Trang - 7


Câu hỏi:
1. Ở thí nghiệm biến nạp của Avery, MacLeod, and McCarty, bằng chứng quan trọng nào chứng
tỏ ADN là yếu tố chính cho sự biến đổi chứ khơng phải là protein?
2. Đặc tính nào của các thành phần cấu trúc ở virus T2 phù hợp để sử dụng trong các thí nghiệm

của Hershey và Chase?
3. Giống DNA, RNA chứa một lượng lớn phosphor. Khi Hershey và Chase nuôi cấy phage T2 trong
tế bào vi khuẩn trong môi trường chứa phóng xạ P32, ARN cũng sẽ liên kết với P32. Tại sao khơng
thấy xuất hiện phóng xạ màu xanh trong cặn?
4. Thí nghiệm của Hershey và Chase đã có kết luận ADN là vật liệu di truyền của thực khuẩn thể.
Tuy nhiên, từ kết quả thí nghiệm khơng thể kết luận chắc chắn đó là ADN. Tại sao?
KẾT LUẬN: vật chất di truyền ở cấp độ phân tử là AXIT NUCLEIC

Trang - 8


II. Cấu trúc của ADN
* Cấu trúc hóa học của ADN
- Nguyên tố: C,H,O,N,S,P
- Nguyên tắc: Đa phân, đơn phân là các Nu => Đa dạng, đặc thù (SL, TP, TTSX các Nu); KL và kích
thước lớn.
- Cấu tạo một đơn phân: Gồm 3 thành phần: 1 đường 5C, 1 axit photphoric và 1 trong bốn loại bazonito
(A, T, G, X) => có 4 loại Nu là A, T, G, X; 1Nu = 300 đv. C

(Sự hình thành nucleoside và nucleotide)

(Các dạng nucleoside monophosphate từ adenine: AMP, cAMP)

Trang - 9


* Lưu ý:
+ Thành phần đường: ko có nhóm – OH ở C2’ (-OH: nhóm có phản ứng mạnh, ưa nước) => bền hơn
ARN.
+ T có thêm 1 nhóm –CH3 so với U.

+ X có thêm 1 nhóm –NH2 so với U.
Trang - 10


=> Nên U cần 1 biến đổi (thêm –CH3 để trở thành U hoặc –NH2 để thành X) nhưng X cần 2 biến đổi
(loại –NH2 và thêm –CH3) để thành T hoặc T cần 2 biến đồi (loại –CH3 và thêm –NH2) để thành X =>
lưu giữ thông tin di truyền bền vững hơn.
* Cấu trúc không gian
- Hai mạch song song, ngược chiều xoắn từ trái sang phải.
- Liên kết các Nu trên 1 mạch: Liên kết hóa trị bền.
- Liên kết các Nu giữa hai mạch: Liên kết hidro linh động theo NTBS.
=> Chu kỳ xoắn, đường kính, chiều cao.
* Vị trí ADN trong TB: TBNS – vùng nhân , platmit/TBNT – trong nhân, ty thể và lục lạp.
* Sự hình thành mạch polinucleotit bằng liên kết phosphodiester

* Sự sắp xếp base, ribose và phosphate trong mạch nucleic acid
- Khung: mạch ribose và liên kết phosphodiester
- Đầu chứa gốc phosphate tự do: đầu 5’ phosphate (đầu 5’)
- Đầu chứa gốc 3’-hydroxyl tự do: đầu 3’-OH (đầu 3’)
- Các base gắn vuông gốc với mặt phẳng đường ribose
- Mạch nucleotic acid có tính định hướng

Trang - 11


* Liên kết hydrogen giữa các cặp base purine-pyrimidine trong nucleic acid mạch kép.

* Sự hình thành liên kết hidro theo nguyên tắc bổ sung trên hai mạch đơn của ADN.

* Nguyên tắc bổ sung: 1 bazơ lớn liên kết với 1 bazơ yếu

- Liên kết H được hình thành khi có sự chênh lệch về mặt điện tích và khoảng cách đủ gần sẽ hình thành
liên kết)
- Giữa T – A chỉ có 2 vị trí tương thích để hình thành liên kết hidro.
- Giữa G – X có 3 vị trí tương thích để hình thành liên kết hidro.
- Giữa G – T có 1 vị trí hình thành liên kết => không bền.
- Giữa A – X khơng có vị trí hình thành liên kết hidro.
=> CLTN giữ lại mối liên kết bền vững hơn.
Như vậy: bazơ nitơ bình thường ở dạng :
+ Ceto (C=0)
+ amin (-NH2)
Khi trở thành dạng bazo hiếm :
+ enol (-OH)
+ imin (=NH)
=> gây bắt cặp sai vì có vị trí hình thành liên kết hidro bị biến đổi.

* Sự tồn tại AND ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực
Trang - 12


- Ở sinh vật nhân sơ: Dạng trần, vòng nhỏ

- Ở sinh vật nhân thực: ADN tồn tại trong cấu trúc NST nằm trong nhân là chủ yếu, số ít nằm trong tế
bào chất ở bào quan ty thể, lục lạp.

Trang - 13


III. Gen
1. Khái niệm: Là đoạn phân tử AND mang thơng tin mã hóa cho một sản phẩm xác định (ARN hoặc
chuỗi polipeptit) – Theo SGK cơ bản NXB Giáo dục tuy nhiên khái niệm này có nhiều điểm hạn chế.

2. Phân loại:
a. Gen cấu trúc: Gen mã hóa cho Pr đóng vai trị cấu trúc tế bào, cơ thể.
- Cấu trúc của một gen cấu trúc gồm 3 vùng:
+ Vùng điều hịa: Mang thơng tin điều hịa, khởi đầu phiên mã, nằm ở đầu 3’ của mạch gốc.
+ Vùng mã hịa: Mang thơng tin mã hóa aa, nằm giữa vùng điều hòa và vùng kết thúc.
+ Vùng kết thúc: Mang tín hiệu kết thúc phiên mã, nằm ở đầu 5’ của mạch mã gốc.
* Cấu trúc của vùng điều hịa:

+ UTR ở đầu 5’ trên mARN: Được tính từ nuclêôtit phiên mã đầu tiên đến bộ ba mở đầu dịch mã, giúp
ARN của Riboxom nhận biết ra AUG mở đầu trong dịch mã;
+ UTR ở đầu 3’ trên mARN: Được tính từ bộ ba dừng dịch mã đến trình tự kết thúc phiên mã.

Trang - 14


Gen cấu trúc ở SVNT là gen phân mảnh (vùng mã hóa xen kẽ các đoạn Exon và đoạn Intron),
gen cấu trúc ở SVNS vùng mã hóa chỉ gồm các đoạn exon. (Gen khơng phân mảnh tích kiệm vật chất,
năng lượng, tích kiệm VCDT => Kích thước thường nhỏ).

* Lưu ý: Vai trò của đoạn Exon, intron:
- Vai trò của Exon: Mang thơng tin mã hóa aa, mỗi miền E quy định 1 miền cấu trúc của Protein.
- Vai trò của Intron:
+ Intron làm hạn chế được tác động có hại của đột biến vì nếu đột biến thường là ngun
khung xảy ra trong các vùng intron thì khơng ảnh hưởng đến thông tin di truyền. => Đột biến dịch
khung trở thành trình tự mã hóa aa…
+ Nhờ intron mà một gen có thể mã hố cho nhiều hơn một loại chuỗi polipeptit thông qua cơ
chế cắt bỏ intron và nối exon trong quá trình tạo mARN trưởng thành, nhờ đó tiết kiệm thơng tin di
truyền. => Thường là giữ nguyên như trật tự vốn có trên gen (đặc biệt là vị trí của Exon đầu và Exon
cuối); ko nhất thiết khi nối phải đủ số lượng Exon.

+ Các intron trong gen có thể thúc đẩy nhanh sự tiến hố của các prơtêin nhờ q trình xáo trộn
exon.
+ Các intron Intron tham gia cấu tạo các vùng đặc biệt như tâm động, đầu mút...giúp tham gia
và các cơ chế hoạt động của NST => làm tăng xác suất trao đổi chéo giữa các exon thuộc các gen alen
với nhau, nhờ đó có thể xuất hiện các tổ hợp có lợi.
+ Tham gia tạo các vùng đặc biệt của NST: Tâm động, đầu mút…
+ Tham gia tạo vùng biên giữa các gen. => Đột biến …
+ Một số intron chứa các trình tự tham gia điều hoạt động của gen => Đột biến …
* Cấu trúc của vùng kết thúc: Mang trình tự kết thúc phiên mã.
- Mang trình tự đặc biệt (lặp lại đảo ngược), theo sau là 1 đoạn trình tự cặp A=T liên tục. Khi ARN
polimeraza phiên mã qua trình tự kết thúc đó, thì chính trình tự này ở phần đầu 3’ của ARN tự bắt đôi
bổ sung với trình tự khác liền kề tạo nên cấu trúc “cặp tóc”, theo sau là 1 đoạn poly U, sự hình thành
cấu trúc cặp tóc làm ARN polimeraza dừng lại, đồng thời tại vị trí poly U các liên kết A = U rất yếu =>
dễ dàng bị cắt đứt, giải phóng ARN khỏi ADN.
b. Gen điều hịa: Gen mã hóa cho các loại protein là các yếu tố điều hoà biểu hiện của các gen khác
trong hệ gen.
c. Yếu tố di truyền vận động
- Có thể tạo ra các trình tự nuclêơtit giống nhau nằm rải rác trong hệ gen cung cấp các vị trí dễ xảy ra
trao đổi chéo dẫn đến các đột biến tái cấu trúc nhiễm sắc thể, tái tổ hợp các exon có thể dẫn đến hình
thành gen mới.
- Có thể tạo ra trình tự nuclêôtit giống nhau nằm trên cùng một cặp nhiễm sắc thể tương đồng, cung cấp
các vị trí dễ xảy ra trao đổi chéo không cân dẫn đến hiện tượng lặp gen sau đó nhờ các đột biến điểm
phân hóa các bản sao để tạo ra gen mới.
- Khi di chuyển có thể mang theo một hoặc một vài exon của gen nằm ở vùng lân cận đến cài vào 1
intron của một gen khác, tạo ra một tổ hợp exon mới có thể dẫn đến hình thành gen mới.
Trang - 15


- Khi di chuyển có thể gây ra các đột biến gen dẫn đến tạo ra các sản phẩm bất thường của gen hoặc gây
sai sót trong biểu hiện của những gen nhất định (gen biểu hiện nhầm thời điểm, nhầm vị trí, hoặc biểu

hiện quá mức khi chèn vào vùng điều hịa của gen).
- Có thể chuyển các gen bình thường từ vị trí này sang vị trí khác trong hệ gen ảnh hưởng đến sự biểu
hiện của gen.
d. Gen giả: Là những gen cấu trúc giống như gen thực nhưng khơng được phiên mã (mất đặc tính biểu
hiện) hay trình tự bazơ của chúng có những sai sót làm cho chúng khơng có khả năng chứa những thơng
tin sinh học hữu ích.
- Cơ chế hình thành gen giả:
+ ĐB làm sai hỏng promoter.
+ ĐB làm mất Promoter: do chuyển đoạn, do trao đổi chéo ko cân (lặp đoạn thiếu P).
+ Đột biến làm sai hỏng các trình tự điều hòa -> mất khả năng phiên dịch mã.
+ Do quá trình phiên mã ngược từ mARN trong tế bào chất thành gen sau đó gen này xen cài vào
nhiễm sắc thể → gen giả gia cơng.
+ Hình thành do quá trình tái tổ hợp
+ Hình thành do vi rút đưa vào.
+ Do quá trình dịch khung trong tái bản ADN dẫn đến lặp gen, sau đó phát sinh đột biến đặc biệt là
đột biến ở promoter → gen giả.
- Các trường hợp gen giả được biểu hiện:
+ Đột biến chuyển đoạn làm gắn promoter vào trình tự gen giả
+ Đột biến hồi biến promoter
- Vai trò của gen giả trong tiến hố hệ gen: Gen giả khơng chịu áp lực chọn lọc nên dễ dàng tích luỹ đột
biến và khi có cơ hội sẽ trở lại hoạt động và cung cấp nguyên liệu cho tiến hoá.
e. Gen nhảy:
* Các khái niệm gen khác:
- Gen giữ nhà: biểu hiện trong tất cả các tế bào của cơ thể, luôn biểu hiện ở mức ổn định (nếu ko có thì
TB sẽ ko tồn tại), là 1 chuẩn để so sánh mức độ biểu hiện của các gen khác (bản chất chính là gen cơ
định mở)
- Gen tùy ý: biểu hiện khi cần thiết
- Gen cảm ứng: nó chỉ biểu hiện khi nhận sự cảm ứng của MT (VD gen beta galactosidaza ở ecoli…)
- Gen giả: Có cấu trúc của 1 gen hồn chỉnh, mất đặc tính biểu hiện (ví dụ: mất promoter)
- Luxury gen: gen ít biểu hiện, chỉ biểu hiện ở 1 số TB thực hiện chức năng riêng biệt (chỉ biểu hiện

trong các đk khắc nghiệt, giúp cơ thể vượt qua các trở ngại, vd gen chịu lưu huỳnh…)
IV. Q TRÌNH NHÂN ĐƠI CỦA ADN.
1. Ngun tắc:
- Ngun tắc bổ sung: Các Nu tự do nối với các Nu trên mạch khuôn theo cách A-T, G-X và ngược lại
=> Tạo mạch AND mới.

- Nguyên tắc bán bảo toàn: ADN mới được tổng hợp có 1 mạch của AND mẹ và một mạch được tổng
hợp từ nguyên liệu môi trường. Thí nghiệm minh họa sau đã chứng minh.

Trang - 16


2. Điều kiện của phản ứng tổng hợp DNA (sao chép)
- Cần khuôn mạch đơn
- Xúc tác bởi DNA polymerase
- Cần đoạn mồi (primer): đoạn RNA ngắn bổ sung với khuôn.
- Cơ chất: dATP, dCTP, dTTP, dGTP (dNTP)
Trang - 17


+ Mạch mới được tổng hợp bằng cách kéo dài mồi theo chiều 5’ – 3’: đầu 5’-phosphate của
nuleotide mới được gắn vào đầu 3’OH của ribose trong oligonucleotide
+ Các nucleotide được nối với nhau bằng liên kết phosphodiester giữa 5’-phosphate và 3’OH
3. Hệ thống các enzim (Protein).
+ Các DnaA, DnaB, DnaC: Nhận ra điểm khởi đầu sao chép, phá vỡ tạm thời liên kết hidro
+ Gyraza: tháo xoắn và gỡ rối phân tử ADN
+ Helicaza: giãn xoắn, tách 2 mạch đơn ra khỏi nhau.
+ SSB: bám mạch đơn, ngăn cản 2 mạch liên kết trở lại.
+ ARN primaza: tổng hợp đoạn ARN mồi khoảng 5 – 10 nu.
+ AND polymeraza I: cởi bỏ đoạn mồi, tổng hợp bù các đoạn AND tương ứng.

+ AND polimeraza III: Xúc tác việc tổng hợp AND bắt đầu từ đầu 3’ của ARN mồi, đọc sửa mỗi
nucleotit bổ sung để đảm bảo sự kết cặp giữa các base.
+ enzim nối: ligaza – nối các đoạn Okazaki.
+ Các ADN polimeraza khác đóng vai trị sửa chữa AND.
* Lưu ý:
- ADN polimeraza I và pol III đều có hoạt tính cắt bỏ Nu theo chiều 3’-5’ => có vai trị trong sửa chữa.
- ADN polimeraza I cịn có hoạt tính cắt bỏ nu chiều 5’-3’=> cắt đoạn mồi .
- Ngồi ra cịn các pol khác (II, IV, V…) làm nhiệm vụ chính là sửa chữa.
4. Đơn vị sao chép và điểm khởi đầu sao chép:
- Đơn vị sao chép: Đoạn ADN được tổng hợp kể từ điểm khởi đầu sao chép đến khi kết thúc (gặp đoạn
được tổng hợp từ các điểm khởi đầu sao chép liền kề) => đơn vị sao chép.
- Điểm khởi đầu sao chép: Là vị trí nằm trong một đơn vị sao chép có bản chất là đoạn trình tự lặp giàu
A – T, dễ biến tính (đứt gãy liên kết Hidro).
5. Cơ chế sao chép ADN
5.1.1. Sao chép vật chất di truyền ở sinh vật nhân sơ
Ở sinh vật (SV) nhân sơ, vật chất di truyền có dạng phân tử ADN mạch kép, dạng vịng. Q
trình sao chép diễn ra qua 3 giai đoạn:
a. Giai đoạn khởi đầu sao chép:
- Sự sao chép được bắt đầu tại một trình tự đặc biệt trên ADN là điểm khời đầu sao chép – Ori, đây là
trình tự nucleotit đặc hiệu cho các protein khởi đầu nhận biết và bám vào.
- Giai đoạn này diễn ra sự tháo xoắn và tách mạch ADN để tạo thành 2 chạc sao chép chữ Y nhờ các
enzim và protein: Helicase phá vỡ liên kết hidro giữa 2 mạch, protein SSB căng mạch đơn và
Topoisomerase (như Gyrase) làm đứt gãy tạm thời các liên kết cộng hóa trị trên mạch đơn để tránh
hiện tượng các chạc sao chép bị vặn xoắn quá căng. Kết quả làm 2 mạch ADN tách nhau và bộc lộ ra để
làm khuôn cho việc tổng hợp mạch mới.
- Trong giai đoạn này cịn có một sự kiện quan trọng là việc tạo mồi (primer) là những đoạn ARN ngắn
nhờ enzim Primase. Mồi sẽ tạo đầu 3’-OH tự do sẵn sàng cho ADN polymerase có thể sử dụng cho việc
trùng hợp chuỗi polinucleotit ở giai đoạn tiếp theo.

Các Protein tham gia vào quá trình sao chép

Trang - 18


b. Giai đoạn tổng hợp mạch ADN mới:
- 2 mạch ADN sau khi tách nhau ra sẽ tạo thành bóng sao chép (hình 2, 3).
Enzim ADN polymerase III (viết tắt là ADN pol III) thực hiện việc tổng hợp mạch bằng cách
sử dụng các nucleotit dạng triphosphat (NTP) giàu năng lượng làm nguyên liệu, ADN polimeraza III
xúc tác cho phản ứng tạo liên kết cộng hóa trị giữa các nucleotit. Mạch mới được tổng hợp theo nguyên
tắc bổ sung với mạch gốc và chỉ thực hiện theo chiều 5’-3’.
Do ADN polimeraza III chỉ xúc tác cho phản ứng trùng hợp theo chiều 5’-3’ nên ở mỗi chạc sao
chép có 1 mạch mới được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp gián đoạn (mạch ra chậm)
(hình 2). Ở mạch ra chậm, Primerase tổng hợp mồi rồi ADN polimeraza III tổng hợp từng đoạn ADN
ngắn (đoạn Okazaki), sau đó ADN pol I tiến hành loại bỏ mồi đồng thời tổng hợp ADN thay thế đoạn
mồi. Cuối cùng enzim Ligase sẽ xúc tác cho phản ứng gắn các đoạn Okazaki với nhau.

Minh họa cơ chế kết hợp Nu tự do vào mạch khuôn để tổng hợp mạch AND mới

Trang - 19


Minh họa cơ chế tổng hợp mạch AND mới trên hai mạch khuôn

Trang - 20


(Tóm tắt q trình tổng hợp ADN)
c. Giai đoạn kết thúc
Do NST của vi khuẩn chỉ có 1 điểm
khởi đầu sao chép nên cả phân tử ADN tạo
thành một đơn vị sao chép thống nhất được

gọi là replicon, (hình 3), trong q trình sao
chép, quan sát thấy ADN có dạng hình con
mắt (cịn gọi là mắt sao chép) hay giống ký
hiệu θ nên kiểu sao chép này được gọi là kiểu
sao chép θ. Khi 2 chạc tái bản gặp nhau sẽ
tạo thành 2 phân tử ADN con có trình tự
giống hệt ADN ban đầu, kết thúc quá trình tái
bản.

(Sao chép dạng θ ở vi khuẩn)
* Lưu ý: Phức hệ sao chép AND không di chuyển dọc AND mà chuỗi AND chui qua phức hệ trong quá
trình sao chép: Các phức hệ sao chép kết nhóm với nhau thành các “nhà máy” và được cố định vào mạng
lưới nhân, trong đó hai phân tử AND polymerase liên kết với hai mạch AND làm khuôn và mạch AND
làm khuôn được kéo qua enzim giống như “guồng chỉ”, kết quả là hai phân tử AND con được hình thành
và đẩy ra ngồi.
5.1.2. Sao chép vật chất di truyền ở sinh vật nhân thực
- Vật chất di truyền ở SV nhân thực là phân tử ADN mạch kép, dạng thẳng. Cơ chế sao chép tương tự ở
SVNS tuy nhiên có các điểm khác biệt cơ bản sau:
Trang - 21


* Những điểm khác biệt cơ bản sau giữa nhân đôi AND ở SVNT với SVNS:
1. Các đoạn mồi và các đoạn okazaki ở nhân thực thường ngắn hơn ở nhân sơ
2. Hệ gen của nhân thực lớn hơn => Thời gian sao chép dài hơn
3. SVNT có nhiểu điểm khởi đầu sao chép cịn SVNS chỉ có 1 điểm khởi đầu sao chép
4. Tốc độ sao chép ở nhân sơ nhanh hơn (850 nu/s; nhân thực: 60 – 90 nu/s)
5. SVNT có nhiều loại ADN polimeraza tham gia quá trình sao chép (ở người: khoảng 15 loại),
SVNS ít loại ADN polimeraza hơn.
6. Sao chép ADN chỉ xảy ra vào pha S của chu kỳ tế bào, trong nhân, dịch mã diễn ra ở TBC; Ở
SVNS sao chép ADN diễn ra liên tục và đồng thời với phiên mã và dịch mã.

7. Ở SVNS có sự cố đầu mút nghĩa là sau mỗi lần nhân đôi ADN bị ngắn đi => Tế bào lập trình
để chết

Trang - 22


* Sao chép đầu mút của AND ở
SVNT
1. Nguyên nhân hiện tượng đầu
mút: Do cấu trúc mạch thẳng nên
mồi của đoạn Okazaki cuối cùng bị
loại bỏ nhưng không được thay thế
bằng ADN do ADN pol thiếu đầu 3’OH tự do, vì vậy phân tử ADN có đầu
mút bị ngắn dần đi sau mỗi chu kỳ sao
chép (hình 5). Hiện tượng này chỉ có
ở SVNT mà khơng có ở SVNS vì
AND ở SVNS dạng vịng khơng có
đầu mút.
2. Hậu quả:
- Kết quả là sau mỗi lần sao chép,
phân tử ADN sợi kép ngày càng ngắn
lại và có các đầu khơng bằng nhau
(còn gọi là đầu “so le”). => Mất gen,
mất VCDT.

3. Cơ chế bảo đảm không mất gen do hiện tượng đầu mút
- Cơ chế đã bảo vệ các gen của các sinh vật nhân thực không mất đi sau các chu kì sao chép ADN nối
tiếp nhau? Đó là do các phân tử ADN nhiễm sắc thể ở sinh vật nhân thực có các trình tự nuclêơtit đặc
biệt tại các đầu tận cùng của chúng và được gọi là đầu mút nhiễm sắc thể. Vùng đầu mút nhiễm sắc thể
không chứa các gen; thay vào đó, nó thường chứa các trình tự nuclêơtit ngắn lặp lại nhiều lần. Tại các

đầu mút nhiễm sắc thể ở người, một trình tự ngắn gồm 6 nuclêôtit là TTAGGG thường lặp lại từ 100
đến 1.000 lần.
- Các prôtêin đặc hiệu liên kết với ADN tại đầu mút có vai trị ngăn cản các đầu “so le” của phân tử
ADN con khơng hoạt hóa các hệ thống theo dõi các sai hỏng ADN của tế bào. (Các đầu “so le” của phân
tử ADN, nếu hình thành do sự đứt gãy sợi xoắn kép, thường là tín hiệu thúc đẩy sự dừng lại của chu kì
tế bào hoặc thúc đẩy dẫn đến con đường chết theo chương trình của tế bào).
- Enzim tổng hợp đầu mút được gọi là telomerase, đã xúc tác việc kéo dài đầu mút trong các tế bào
mầm sinh dục ở sinh vật nhân thực qua đó, bù đắp các nuclêơtit bị mất sau mỗi chu kì sao chép và phục
hồi lại chiều dài ban đầu của các phân tử ADN. Enzyme telomerase không hoạt động ở hầu hết các tế
bào soma ở người, nhưng hoạt tính của nó trong các tế bào mầm sinh dục giúp đầu mút các nhiễm sắc
thể ở hợp tử thường đạt được độ dài tối đa.
4. Ý nghĩa của hiện tượng đầu mút
- Việc đầu mút của các nhiễm sắc thể ở tế bào soma thường ngắn đi sau mỗi lần phân bào cũng có thể
giúp bảo vệ cơ thể khỏi sự phát sinh ung thư, bởi vì qua cơ chế này số lần phân bào của các tế bào soma
bị hạn chế.
- Các tế bào có các khối u lớn thường có các đầu mút nhiễm sắc thể ngắn bất thường, có thể do chúng
trải qua nhiều lần phân bào. nếu đầu mút nhiễm sắc thể tiếp tục ngắn đi thì các tế bào khối u có thể chết
tự phát. Nhưng điều ngạc nhiên là các nhà khoa học đã tìm thấy enzyme telomerase hoạt động mạnh ở
nhiều tế bào ung thư; điều này cho thấy khả năng của enzyme này trong việc giúp duy trì sự ổn định đầu
mút nhiễm sắc thể ở các tế bào ung thư. Nhiều tế bào ung thư dường như có khả năng phân bào khơng
hạn chế, chẳng hạn như các dòng tế bào “bất tử” khi được đưa vào nuôi cấy invitro .
Trang - 23


5. Hoạt động của Enzim Telomeraza tổng hợp đầu mút
* Là phức hệ Protein – ARN (ở người, chứa 1 trình tự lặp lại liên tiếp AAUXXX) có khả năng nhận ra
vùng giàu G ở đầu 3’
* Hoạt động:
- Gắn vào đầu mút của mạch ADN
- Sử dụng trình tự ARN của chính nó để tiến hành tổng hợp và kéo dài mạch khn về phía đầu 3’, nhiều

đoạn TTAGGG lặp lại liên tiếp được tổng hợp.
- Dựa trên mạch ADN làm khuôn đc kéo dài, ADN polimeraza lấp đầy các Nu còn thiếu ở phần đầu mút
của mạch ADN mới chưa được sao chép trọn vẹn

(Cơ chế tổng hợp đoạn đầu mút AND nhờ enzim ADN telomeraza)
5.1.3. Sao chép vật chất di truyền ở Virus

Trang - 24


a. Vật chất di truyền là ADN mạch đơn, dạng vòng ở phage ϕX174

* Mạch ADN ban đầu là mạch ADN (+)
- Bước 1: Phiên mã thông tin di truyền trên mạch ADN (+) của virut thành dạng phân tử ADN sợi kép
(kí hiệu RF) mang 1 mạch ADN (+) và 1 mạch bổ sung là ADN (-)

- Bước 2: Sao chép phân tử ADN sợi kép RF nhiều lần để tăng lên về số lượng theo nguyên tắc sao chép
vòng lăn. Như vậy từ 1 RF thu được nhiều RF con.

- Bước 3: Tổng hợp mạch ADN (+) bằng việc sử dụng mạch ADN (-) trong phân tử RF làm khn thơng
qua cơ chế vịng lăn

Trang - 25