Đại cương về gen và trọng tâm các dạng câu hỏi ôn luyện cho học sinh giỏi về gen”

KỲ THI TRẠI HÈ HÙNG VƯƠNG
LẦN THỨ XI – NĂM 2015





CHUYÊN ĐỀ: ĐẠI CƯƠNG VỀ GEN
VÀ TRỌNG TÂM CÁC DẠNG CÂU HỎI ÔN LUYỆN
CHO HỌC SINH GIỎI VỀ GEN

MÃ : SI05

Năm học 2014 - 2015


MỤC LỤC
CHUYÊN ĐỀ: ĐẠI CƯƠNG VỀ GEN
VÀ TRỌNG TÂM CÁC DẠNG CÂU HỎI ÔN LUYỆN
CHO HỌC SINH GIỎI VỀ GEN

Phần 1: MỞ ĐẦU………………………………………………………………..
Phần 2 : NỘI DUNG…………………………………………………………….
A. ĐẠI CƯƠNG VỀ GEN ……………………………………………..……...
I. Khái niệm về genome và cấu trúc của genome ở Prokaryote và Eukaryote
I.1. Genome………………………………………………………………
I.2. Cấu trúc của genome ở Prokaryote và Eukaryote……………….
I.2.1 Genome của vi khuẩn…………………………………………...
I.2.2 Genome của sinh vật nhân chuẩn……………………………..
II. Đại cương về gen……………………………………………………………
II.1. Khái niệm về gen ………………………...…………………………

II.2. Phân loại gen………………………………………………………..
II.2.1. Gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ (prokaryote)………………
II.2.2. Gen cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn (eukaryote)…..............
B. TRỌNG TÂM CÁC DẠNG CÂU HỎI ÔN LUYỆN CHO HỌC SINH
GIỎI VỀ GEN…………………………………………………………………..
Phần 3: KẾT LUẬN……………………………………………………………..
BẢNG PHỤ LỤC………………………………………………………………..
TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………….

2

1
2
2
2
2
2
3
4
4
7
10
11
13
16
28
29
30

Phần 1 : MỞ ĐẦU
Nhân loại đang sống ở cuối thập niên đầu tiên của thế kỉ 21 – thế kỉ Công nghệ
sinh học. Di truyền học đi sâu vào các vấn đề cơ bản của sự tồn tại và lưu truyền sự
sống nên nó giữ một vị trí đặc biệt quan trọng, có người ví "Di truyền học là trái tim
của Sinh học", vì không ít thì nhiều, nó liên quan và chi phối bất kì lĩnh vực nào của
sinh học, từ các cơ chế phân tử của sự sống cho đến sự tiến hóa của toàn bộ thế giới
sinh vật trên hành tinh của chúng ta.
Trong thực tế, di truyền phân tử, một trong những lĩnh vực của di truyền học, đã
và đang được đẩy mạnh nghiên cứu mạnh mẽ nhất và càng đào sâu tìm hiểu chúng ta
càng thấy được sự logic, chặt chẽ và vô tận của nó . Các đề thi học sinh giỏi Quốc tế,
học sinh giỏi Quốc gia trong nhiều năm gần đây đều khai thác triệt để các vấn đề xoay
quanh lĩnh vực Di truyền học phân tử cho các câu hỏi phần Di truyền học hay tích hợp
giữa Di truyền học và Tiến hóa. Hơn thế nữa, rất nhiều các lĩnh vực khác nhau của sinh
học hiện nay cũng đều được giải thích dựa trên nền tảng là những kiến thức nền của Di
truyền phân tử. Vì vậy, nhằm cung cấp một cái nhìn rõ nét hơn về một số mảng về Di
truyền học nói chung và Di truyền phân tử nói riêng, tôi chọn chuyên đề : “Đại cương
về gen và trọng tâm các dạng câu hỏi ôn luyện cho học sinh giỏi về gen”.
Cấu trúc chuyên đề gồm 3 phần:
Phần 1: Mở đầu
Phần 2: Nội dung
A. Đại cương về gen
B. Trọng tâm các dạng câu hỏi ôn luyện cho học sinh giỏi về gen
Phần 3: Kết luận.

1


Phần 2 : NỘI DUNG
A. ĐẠI CƯƠNG VỀ GEN
I. Khái niệm về genome và cấu trúc của genome ở Prokaryote và Eukaryote.

I.1. Genome
Genome (hay còn gọi là hệ gen), là cấu trúc chứa toàn bộ vật chất di truyền
trong cơ thể sinh vật, được mã hóa trong ADN (ở một số virut là ARN). Mỗi genome
chứa tất cả thông tin cần thiết để xây dựng và duy trì cơ thể đó.
Dự án genome là dự án xác định cấu trúc di truyền chính xác của một genome
cơ thể sống, nghĩa là trình tự ADN của tất cả các gen của nó. Dự án genome của một
số sinh vật mô hình đã được hoàn thành. Trình tự genome của những sinh vật mô hình
rất có ý nghĩa trong những nghiên cứu của một chuyên ngành khoa học mới đó là
genome học (genomics). Dựa vào đây, các nhà sinh học phân tử có thể phân tích cấu
trúc, hoạt động và chức năng của các gen, làm sáng tỏ được vai trò của các đoạn trình
tự ADN lặp lại, các đoạn ADN không chứa mã di truyền, và các đoạn ADN nằm giữa
các gen... Điều đặc biệt có ý nghĩa là khi so sánh các genome với nhau, có thể hiểu
được hoạt động của genome trong các cơ thể sống, mối quan hệ giữa chúng, sự đa
dạng sinh học và mức độ tiến hóa.
Kết quả bước đầu so sánh genome giữa các loài sinh vật với nhau đã cho thấy có
ba đặc điểm nổi bật: 1) các gen phân bố trong genome không theo qui luật, 2) kích
thước của genome thay đổi không tỷ lệ thuận (tương quan) với tính phức tạp của loài,
3) số lượng nhiễm sắc thể cũng rất khác nhau ngay giữa những loài rất gần nhau.
I.2. Cấu trúc của genome ở prokaryote và eukaryote
Genome chứa mọi thông tin di truyền đặc trưng cho từng loài, thậm chí cho từng
cá thể trong loài. Genome có thể bao gồm các phân tử ADN hoặc ARN. Đối với sinh
vật bậc cao, kích thước genome thay đổi từ 10 9 bp (động vật có vú) đến 1011 bp (thực
vật). Khác với tế bào sinh vật nhân sơ (prokaryote), các gen trong genome của
eukaryote thường tồn tại nhiều bản sao và thường bị gián đoạn bởi các đoạn trình tự
nuclêôtit không mang thông tin di truyền (các intron). Vì vậy, một trong những vấn đề
đang được quan tâm là cần phải biết số lượng các gen khác nhau có mặt trong genome
2


cũng như số lượng các gen hoạt động trong từng loại mô, từng giai đoạn phát triển và

tỷ lệ các gen so với kích thước genome...
I.2.1. Genome của vi khuẩn
- Genome của vi khuẩn có cấu tạo rất đơn giản: Kích thước nhỏ, toàn bộ genome
của vi khuẩn là một phân tử ADN ở dạng vòng, mạch kép và không có màng nhân bao
bọc. Các gen đều tồn tại đơn bản và ở trạng thái đơn bội. Các đột biến điểm phát sinh
đều có thể được biểu hiện ngay ra kiểu hình. Vì vậy, vi khuẩn sinh sản rất nhanh đồng
thời liên tục biến đổi thành những chủng loại mới để có thể thích nghi được với những
điều kiện môi trường khác nhau và thường xuyên thay đổi trong quá trình tiến hóa.

Hình 1. Genome của vi khuẩn E.coli.
(Nguồn: />- Toàn bộ hệ gen của vi khuẩn chỉ chứa các đoạn ADN không lặp lại, và hầu hết
các đoạn trình tự nuclêôtit này đều được tham gia mã hóa cho các prôtêin cho tế bào.
- Genome của vi khuẩn chỉ chứa một số ít các gen, trong đó các phân bố sát
nhau, không bị gián đoạn bởi các đoạn ADN không chứa mã di truyền (intron). Tuy
nhiên, gần đây một số công trình nghiên cứu cho thấy ở nhóm đối tượng sinh vật cổ
(Archae) cũng thuộc giới sinh vật nhân sơ thì có hệ gen phân mảnh, xen kẽ các đoạn có
ý nghĩa mã hóa (exôn) có các đoạn trình tự nuclêôtit không có ý nghĩa mã hóa (intron).
- Ngoài ra, một số vi sinh vật chứa thêm plasmit, một dạng phân tử ADN kích
thước rất bé, tồn tại ở dạng mạch vòng tự do trong tế bào chất của vi khuẩn và một số
chủng nấm men, có khả năng tự nhân lên độc lập với hệ genome của vi khuẩn. Plasmit
thường chứa một số gen có tính đặc thù cao và có ý nghĩa rất quan trọng giúp cho vi
3


khuẩn có thêm những đặc tính khác biệt như gen kháng kháng sinh giúp chúng sinh
trưởng và phát triển tốt trong điều kiện môi trường có các chất kháng sinh diệt khuẩn ,
gen giúp cho vi sinh vật có khả năng tuyển chọn được khoáng trên môi trường tuyển
chọn, một số gen chỉ thị màu,… Bên cạnh đó, các vi khuẩn có thể truyền cho nhau
những gen đặc biệt này thông qua cầu tiếp hợp giúp cho các quần thể vi khuẩn có thể
tồn tại và chống chọi tốt hơn với những điều kiện môi trường xung quanh, đồng thời

gây nên những khó khăn nhất định cho con người trong công cuộc chống lại các bệnh
truyền nhiễm do vi sinh vật gây ra.

Hình 2. Plasmit của vi khuẩn E.coli.
(Nguồn: />I.2.2. Genome của sinh vật nhân chuẩn
99% genome nằm trong nhân tế bào. Phần còn lại nằm trong một số bào quan
(ty thể, lạp thể). Genome trong nhân có một số đặc điểm như sau:
- Thường có kích thước rất lớn (12Mb đến 120.000Mb) và phân bố trên các NST
dạng thẳng. Các NST có kích thước rất dài được đóng xoắn rất chặt và gói gọn trong
nhân tế bào. Các phân tử ADN ở sinh vật nhân chuẩn có cấu trúc hệ gen rất phức tạp,
gồm các trình tự nuclêôtit lặp lại và các thành phần không lặp lại.

4


Hình 3. 23 cặp nhiễm sắc thể ở người được xác được qua phương pháp tế bào
học (nhuộm băng NST).
(Nguồn: />- Các loại ADN trong genome:
+ Các trình tự lặp lại nhiều lần: Chiếm 10-15% genome, đây những trình tự
ADN ngắn (10-200kb), không làm nhiệm vụ mã hóa cho bất kì prôtêin nào, chúng tập
trung chủ yếu ở những vùng chuyên biệt trên NST (tâm động, đầu mút NST,…).
+ Các trình tự lặp lại trung bình: 25-40%, là những đoạn ADN có kích thước
lớn hơn (100-1000kb). Những đoạn trình tự này thường không có chức năng mã hóa
cho bất kì sản phẩm nào hoặc mã hóa cho rARN, tARN, 5S ARN.
+ Các trình tự duy nhất: Là các gen mã hóa cho các prôtêin, có trình tự đặc
trưng cho từng gen.
+ Trên thực tế, hầu hết trình tự các trình tự nuclêôtit phân bố trong thành phần
ADN không lặp lại. Các gen chỉ chiếm một tỷ lệ rất nhỏ so với toàn bộ genome (1-2%
genome). Các gen thường phân bố xa nhau và trong gen chứa nhiều intron. Các chức
năng của intron đang ngày một được làm rõ và có thể nhận định rằng sự xuất hiện của

intron là một xu hướng tiến hóa đặc biệt của một nhánh vi sinh vật cổ đồng thời intron
cũng có rất nhiều chức năng quan trọng trong quá trình điều hòa hoạt động của gen,
biệt hóa tế bào và sự xáo trộn exôn-intron tạo ra các phân tử mARN khác nhau,... Bên
cạnh đó, các nhà khoa học cũng đang đưa ra giả thuyết chứng minh rằng sự xuất hiện
của các gen phân mảnh có một số yếu tố đặc biệt liên quan đến sự xuất hiện của màng
nhân ở sinh vật nhân thực trong quá trình tiến hóa.
5


+ Các gen trong tế bào sinh vật nhân thực thường có nhiều bản sao. Các bản sao
của một gen được xếp vào một họ gen. Cấu trúc họ gen ở đây có một số điểm gần
tương đồng với các mô hình điều hòa hoạt động của gen opêrôn như ở sinh vật nhân sơ
nhưng cũng có rất nhiều điểm khác biệt. Mỗi gen trong họ thường hoạt động ở một
thời điểm nhất định trong quá trình phát triển cá thể hay trong các mô riêng biệt. Sự
hoạt động của các gen này được điều hòa một cách nhịp nhàng và chặt chẽ bởi rất
nhiều cơ chế điều hòa hoạt động của gen phức tạp và nhiều cấp độ.
Còn đối với genome nằm trong tế bào chất, cụ thể là nằm ở hai bào quan là ty
thể và lục lạp, có nguồn gốc sâu xa từ vi khuẩn hiếu khí nội cộng sinh, có một số đặc
điểm như sau:
+ Genome ty thể: Là phân tử ADN dạng mạch vòng kép, chứa các gen mã hóa
cho rARN của ty thể và một số enzyme tham gia vào chuỗi hô hấp. Ngoài ra, ty thể
còn chứa các gen mã hóa tRNA, ribôxôm và một số prôtêin liên quan đến quá trình
phiên mã, dịch mã, và vận chuyển các prôtêin khác vào ty thể từ tế bào chất.

Hình 4. ADN ty thể của người. Bao gồm 22 gen tARN, 2 gen rARN, và 13 vùng
mã hóa prôtêin.
(Nguồn: />
6

+ Genome lục lạp: chứa ADN ở dạng kép, mạch vòng, chứa khoảng 200 gen.
Các gen mã hoá cho các rARNvà tARN và các prôtêin cần cho hoạt động quang hợp.
Cả hai nhóm genome này đều di truyền theo dòng mẹ, không xảy ra hiện tượng
tái tổ hợp di truyền giống như gen ở trong nhân và tồn tại ở trạng thái đơn bội nên các
đột biến điểm khi phát sinh thì nhanh chóng được biểu hiện ra kiểu hình của cơ thể.

Hình 5. ADN lục lạp.
(Nguồn: />Trước đây có những dẫn chứng chứng minh các phân tử ADN trong ty thể, lục
lạp có khả năng nhân lên một cách độc lập với hệ genome trong nhân của tế bào, đó là
số lượng bản sao của ty thể và lục lạp trong tế bào là rất lớn. Hiện nay, các nhà khoa
học đang tìm ra một số thông tin để làm nền tảng chứng minh rằng sự nhân lên và hoạt
động của ty thể và lục lạp có phụ thuộc vào một số prôtêin được tạo ra từ trong hệ gen
của nhân tế bào vận chuyển ra tế bào chất.
II. Đại cương về gen
II.1. Khái niệm về gen
Theo khái niệm truyền thống, gen là một đoạn của phân tử ADN mang thông tin
mã hóa cho một sản phẩm nhất định, đó là các sản phẩm cần thiết đối với hoạt động
sống của tế bào. Gen tham gia vào quá trình phiên mã tạo ra các phân tử ARN gồm rất
nhiều loại với các chức năng khác nhau, trong đó có ba loại ARN chính là mARN,
rARN, tARN tham gia vào quá trình dịch mã tổng hợp prôtêin và các loại ARN khác
tham gia vào quá trình kiểm soát và điều hòa hoạt động của genome.

7


Ngày nay, định nghĩa về gen ở các đối tượng sinh vật khác nhau, và cả đối tượng
không phải sinh vật sống - vi rút, cũng được mở rộng hơn. Cụ thể, thông qua nghiên
cứu nhiều chủng virút khác nhau, người ta nhận thấy rằng không chỉ ADN mà ARN
cũng có thể cấu tạo nên vật chất di truyền, thậm chí thông qua quá trình nhân lên của
vật chất di truyền ở các đối tượng vi rút này còn có sự khác biệt rất lớn so với các sinh

vật sống đã biết. Vi rút được tìm thấy ở bất cứ nơi nào có sự sống và có thể đã tồn tại
kể từ khi tế bào sống đầu tiên được tiến hóa thành. Nguồn gốc của vi rút không rõ ràng
bởi chúng không tạo hóa thạch, vì vậy các kĩ thuật phân tử đã được sử dụng để so sánh
ARN hay ADN của vi rút và là một công cụ hiệu quả để nghiên cứu xem chúng phát
sinh ra sao. Nhìn chung, có ba giả thuyết chính để giải thích nguồn gốc của vi rút như
sau:
+ Giả thuyết thoái lui: Giả thuyết này cho rằng vi rút có thể đã từng là những tế
bào nhỏ mà ký sinh bên trong những tế bào lớn hơn. Trải qua thời gian, những gen
không cần thiết cho sự ký sinh này mất đi. Những vi khuẩn như Rickettsia và
Chlamydia cũng sống trong tế bào và giống như vi rút, chỉ có thể sinh sản khi ở bên
trong tế bào vật chủ. Những vi khuẩn này đã hỗ trợ cho giả thuyết thoái lui, do sự phụ
thuộc ký sinh của chúng có thể đã làm mất đi những gen cho phép chúng tồn tại bên
ngoài tế bào.
+ Giả thuyết nguồn gốc từ tế bào: Theo giả thuyết này, một số vi rút có thể đã
tiến hóa từ những mảnh ADN hay ARN mà "thoát ra" từ hệ gen của những sinh vật lớn
hơn. ADN thoát ra có thể là từ những plasmit (những đoạn ADN trần mà có thể di
chuyển giữa những tế bào) hoặc từ những transposon (những phân tử ADN mà nhân
lên và di chuyển quanh những vị trí khác nhau bên trong bộ gen của tế bào). Từng
được gọi là những "gen nhảy", transposon là những ví dụ của các yếu tố di truyền di
động và có thể là nguồn gốc của một số vi rút. Chúng được phát hiện ở ngô bởi
Barbara McClintock vào năm 1950.
+ Giả thuyết đồng tiến hóa: Còn được gọi là "giả thuyết vi rút - đầu tiên", đề
xuất rằng vi rút có thể đã tiến hóa từ những phân tử prôtêin và axít nuclêic phức tạp
cùng một thời điểm khi tế bào xuất hiện lần đầu trên Trái Đất, và đã không hề bị phụ
thuộc vào tế bào trong hàng tỷ năm. Viroid là những phân tử ARN mà không được
phân loại là vi rút bởi chúng thiếu đi lớp vỏ prôtêin. Tuy nhiên, chúng có những đặc
tính tương đồng với vài loại vi rút và thường được gọi là những "tác nhân dưới vi rút".
8

Viroid là những mầm bệnh quan trọng ở thực vật. Chúng không mã hóa prôtêin nhưng
lại tương tác với tế bào chủ và sử dụng bộ máy tế bào vật chủ cho sự nhân lên của
chúng.Vi rút viêm gan siêu vi D trên người cũng có bộ gen ARN tương đồng với viroid
nhưng có lớp vỏ prôtêin xuất xứ từ vi rút viêm gan B và không có khả năng tạo ra lớp
vỏ của riêng chúng. Vì vậy, chúng là một loại virus khiếm khuyết và không thể tự nhân
lên mà không có virus viêm gan B giúp đỡ. Tương tự như vậy, sputnik virophage cũng
bị lệ thuộc vào mimivirus, loại vi rút lây nhiễm trên Acanthamoeba castellanii. Những
vi rút mà phụ thuộc vào sự hiện diện của những loài vi rút khác trong tế bào vật chủ
được gọi là những vệ tinh và có thể là đại diện cho một bước trung gian trong quá trình
tiến hóa giữa viroid và vi rút.

Hình 6. Vi rút Sputnik kí sinh bên trong một vi rút khác thuộc họ Mimivirus.
(Nguồn: />Vậy genome của vi rút được phân loại như thế nào? David Baltimore, nhà sinh
vật học nổi tiếng đã dành được giải Nobel Sinh học đã dùng hệ thống phân loại học
Baltimore của mình để chia các chủng vi rút ra thành các nhóm lớn tùy theo cấu trúc
vật chất di truyền của chúng. Thực tế, Baltimore phân loại vi rút dựa trên cơ chế sản
xuất ARN thông tin (mRNA). Vi rút phải tạo ra mRNA từ bộ gen của chúng để sản
xuất prôtêin và sao chép chính chúng, nhưng có những cơ chế khác nhau đã được sử
dụng để đạt được điều này trong mỗi họ virus. Bộ gen vi rút có thể là sợi đơn (ss) hoặc
sợi đôi (ds), ARN hoặc ADN, và có thể sử dụng enzym phiên mã ngược (RT) hoặc

9


không. Thêm vào đó, những vi rút ssARN có thể là dương tính (+) hoặc âm tính (−).
Hệ thống phân loại này sắp xếp vi rút vào 7 nhóm:
+ I: vi rút dsADN (ví dụ Adenovirus, Herpesvirus, Poxvirus)
+ II: vi rút ss ADN ADN (+) (ví dụ Parvovirus)
+ III: vi rút dsARN (ví dụ Reovirus)
+ IV: vi rút (+) ssARN ARN (+) (ví dụ Picornavirus, Togavirus)

+ V: vi rút (−) ssARN ARN (-) (ví dụ Orthomyxovirus, Rhabdovirus)
+ VI: vi rút ssARN-RT ARN (+) với trung gian ADN (ví dụ Retrovirus)
+ VII: vi rút dsADN-RT (ví dụ Hepadnavirus)

Hình 7. Phân loại vi rút theo vật chất di truyền của Baltimore.
(Nguồn: />Với những hiểu biết đầy đủ hơn về đối tượng không được coi là sinh vật sống
mà chỉ coi là một dạng sống, vi rút, từ đó ta thấy gen, với cách định nghĩa mới, là một
đoạn của phân tử axit nuclêic (có thể là ADN hoặc ARN với các dạng cấu trúc như nêu
ở trên), mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất định. Hiện nay, có thể định
nghĩa gen một cách tổng quát như sau: Gen là đơn vị chức năng cơ sở của bộ máy di
truyền chiếm một lô cút nhất định trên nhiễm sắc thể và xác định một tính trạng nhất
định. Các gen là những đoạn vật chất di truyền mã hóa cho những sản phẩm riêng lẻ
như các mRNA được sử dụng trực tiếp cho tổng hợp các enzyme, các protein cấu trúc

10


hay các chuỗi polipeptit để gắn lại tạo ra prôtêin có hoạt tính sinh học. Ngoài ra, gen
còn mã hóa cho các tARN, rARN và snARN...
II.2. Phân loại gen
Dựa vào các tiêu chí khác nhau, người ta phân loại gen ra làm nhiều loại khác
nhau. Cụ thể, nếu dựa vào chức năng của gen có thể chia thành hai loại là gen cấu trúc
và gen điều hòa. Nếu dựa trên sự phân mảnh của gen, tức là vùng mã hóa có sự xen kẽ
giữa các đoạn có ý nghĩa mã hóa (exôn) và các đoạn vô nghĩa (intron) hay có tính liên
tục, người ta chia gen thành hai nhóm là gen phân mảnh và gen không phân mảnh.
Thậm chí, khi xét về genome của nhóm sinh vật nhân chuẩn, cùng với sự xuất hiện của
màng nhân và nhân chính thức, theo vị trí của gen, có thể chia thành hai nhóm gồm
gen nằm trong nhân và gen nằm trong tế bào chất với các đặc điểm về cấu trúc và
phương thức di truyền rất khác nhau.
II.2.1. Gen cấu trúc ở sinh vật nhân sơ (prokaryote):

Ở sinh vật nhân sơ, mỗi gen cấu trúc được chia ra làm hai phần, gồm có vùng
điều khiển hoạt động của gen và vùng mang thông tin di truyền.
Vùng điều khiển hoạt động của gen là một đoạn trình tự nuclêôtit nằm trước các
đoạn gen mang thông tin mã hóa cho các phân tử prôtêin, bắt đầu từ -1, gồm các vị trí:
- Promoter: Promoter là trình tự nhận biết của enzyme ARN polymeraza và là
nơi mà enzyme ARN polymeraza gắn vào để xác định vị trí bắt đầu phiên mã. Do vậy
nên promoter có những cấu trúc đặc hiệu giúp enzyme nhận biết chính xác. Khảo sát
nhiều promoter khác nhau của các gen, người ta nhận thấy phần tâm của promoter có
những trình tự chung giống nhau và gọi là các hộp, ví dụ ở E. coli có hộp TATAAT.
Hộp này thường nằm ở vị trí khoảng −10, tức là nằm ở khoảng 10 nuclêôtit phía trước
vị trí khởi đầu phiên mã hay trình tự TTGACA nằm ở vị trí −35, tức là khoảng 35
nuclêôtit trước vị trí khởi đầu phiên mã. Ở vi khuẩn có một loại promoter vì chỉ có một
loại ARN polymeraza.

Hình 8. Vùng trung tâm của promoter của operon Tryptophan ở vi khuẩn
(Nguồn: Giáo trình Sinh học phân tử – Nguyễn Hoàng Lộc)
11


- Vị trí hoạt hóa (A) hoặc vị trí ức chế (O): được nhận biết bởi các prôtêin điều
khiển, chúng có thể liên kết với ADN hoặc ARN polymeraza làm tăng cường hoặc kìm
hãm hoạt động của gen trong quá trình phiên mã.
Tiếp theo vùng điều khiển hoạt động của gen là vùng mang thông tin di truyền,
là đoạn trình tự nuclêôtit được phiên mã từ ADN sang mRNA theo chiều 5’ 3’ trên
sợi đang tổng hợp (bắt đầu từ vị trí +1). Đoạn trình tự này gồm một số vùng như sau:
- Vùng đầu 5’ và 3’ không dịch mã (5’UTR và 3’UTR): Đây là các đoạn trình tự
nuclêôtit chưa được biết rõ các chức năng một cách đầy đủ, tuy nhiên các nghiên cứu
đã chỉ ra rằng chúng đóng vai trò quan trọng trong việc quy định tuổi thọ của các phân
tử mARN, đồng thời tham gia vào quá trình kiểm soát phiên mã ở trong tế bào. Trong
đó, vùng đầu 5’UTR không dịch mã được tính từ nuclêôtit phiên mã đầu tiên đến bộ ba

nuclêôtit khởi đầu quá trình dịch mã (AUG hoặc GUG tùy thuộc vào các đối tượng
sinh vật). Trình tự các nuclêôtit không dịch mã đầu 3’ (3’ UTR) được tính từ một trong
ba codon dừng dịch mã (UAA, UAG, UGA) đến hết trình tự kết thúc quá trình phiên
mã.

Hình 9. Vùng 5’UTR và 3’UTR trong gen cấu trúc.
(Nguồn: />- Vùng khung đọc mở của gen: Đây là phần ADN sẽ tham gia vào quá trình mã
hóa các chuỗi polipeptit trong các phân tử prôtêin, có tính liên tục vì không có sự xen
kẽ giữa các đoạn exôn và các đoạn intron. Vùng khung đọc mở của gen được bắt đầu
bằng một codon khởi đầu (AUG) và kết thúc bằng một trong 3 mã kết thúc là
UAA/UAG/UGA. Quá trình dịch mã được đọc từ đầu 5’ -> 3’, đọc theo phân tử
mRNA một cách liên tục theo từng mã một, mỗi codon tương ứng với một axit amin
12


trong chuỗi pôlipeptit đang được kéo dài, không có hiện tượng chùm và gối lên nhau
(chỉ xảy ra ở vi rút) cho đến tận mã kết thúc thì dừng lại.
Các gen prokaryote thường sắp xếp nằm gần nhau và chịu sự điều khiển chung
của một promoter, tức là chúng được phiên mã sang cùng một phân tử mRNA. Cấu
trúc này được gọi là opêrôn. Như vậy, một opêrôn gồm hai hay nhiều gen nằm cạnh
nhau trên một nhiễm sắc thể. Thông thường, đó là các gen cùng tham gia vào một con
đường chuyển hóa, ví dụ như các gen mã hóa cho các enzyme cần thiết cho quá trình
chuyển hóa glucose.
Do có chung promoter điều khiển cho mọi gen nằm trong một opêrôn cho nên
chỉ có một loại phân tử mRNA được tổng hợp từ một opêrôn (mang thông tin di truyền
của tất cả các gen nằm trong đó). Nói cách khác, quá trình phiên mã của các gen trong
một opêrôn xảy ra đồng thời và phân tử mRNA đặc trưng cho opêrôn được gọi là
mRNA polycistron.

Hình 10. Cấu trúc operon trong genome vi khuẩn. Một operon là một đơn vị

phiên mã đơn bao gồm một chuỗi các gen cấu trúc, một promoter và một operator.
(Nguồn: Giáo trình Sinh học phân tử – Nguyễn Hoàng Lộc)
Tuy nhiên, điều cần ghi nhớ là quá trình dịch mã trên các phân tử mRNA
polycistron xảy ra hoàn toàn độc lập với nhau. Mỗi đoạn tương ứng với một gen trên
phân tử này đều có vị trí bám của ribôxôm, có mã bắt đầu và kết thúc tổng hợp chuỗi
polypeptit riêng biệt. Do đó, tốc độ tổng hợp các prôtêin trên các phân tử mRNA
polycistron hoàn toàn khác nhau.
II.2.2. Gen cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn (eukaryote):

13


Ở sinh vật nhân chuẩn, cấu trúc hệ gen phức tạp hơn rất nhiều so với hệ gen của
sinh vật nhân sơ. Một gen cấu trúc điển hình ở các tế bào eukaryote gồm có 3 phần
chính: vùng điều khiển hoạt động của gen, vùng mang thông tin di truyền và vùng kết
thúc của gen.

Hình 11. Cấu trúc gen phân mảnh ở sinh vật nhân chuẩn.
(Nguồn: Giáo trình Sinh học phân tử – Nguyễn Hoàng Lộc)
- Vùng điều khiển hoạt động của gen: Đây là nơi có các trình tự cho sự nhận biết
của enzym ARN polymeraza và các prôtêin điều hòa. Tại đoạn trình tự này chứa vùng
khởi động (promoter) có chung một số trình tự như hộp TATA (-25) và CAAT (-75) ;
trình tự giàu GC (-90) tham gia vào quá trình khởi đầu quá trình phiên mã. Bên cạnh
đó còn có một số trình tự đặc biệt nằm trong vùng điển khiển hoạt động của gen là
trình tự tăng cường (enhancer) phân bố ở gần, xa hoặc trong gen; ngoài ra còn co các
trình tự kìm hãm (silencer) giúp cho quá trình điều hòa hoạt động của gen diễn ra một
cách nhịp nhàng hơn.
- Vùng mang thông tin di truyền: Gồm các đoạn trình tự ADN mang thông tin
mã hóa exôn xen kẽ với các đoạn không có thông tin mã hóa intron và có 2 đầu 5’UTR
và 3’UTR. Khung đọc mở của gen cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn cũng tương tự như ở

sinh vật nhân sơ, cụ thể khung đọc mở bắt đầu từ bộ ba khởi đầu (AUG) và kết thúc tại
mã kết thúc (UAA/ UAG/UGA). Các bộ ba được đọc liên tục từ đầu 5’ về đầu 3’, đọc
từng mã, không chồng chéo lên nhau cho đến mã kết thúc. Bên trong mỗi gen cấu trúc,
exôn là trình tự mang thông tin di truyền thường được mã hóa sang prôtêin; nằm ở 3
vùng: Vùng 1 làm tín hiệu phiên mã và dịch mã, vùng 2 dịch mã sang prôtêin, vùng 3
tín hiệu kết thúc dịch mã và gắn đuôi polyA. Các đoạn trình tự intron được phiên mã
sang tiền mARN sau đó bị cắt bỏ đi trong cơ chế cắt xén các intron – ghép nối các
exôn ở mức điều hòa sau phiên mã tạo ra phân tử mARN trưởng thành trực tiếp tham
14


gia vào quá trình dịch mã. Trình tự không dịch mã đầu 5’(UTR) được tính từ nuclêôtit
phiên mã đầu tiên đến bộ ba mở đầu dịch mã trong khi trình tự không dịch mã ở đầu 3’
(UTR) được tính từ bộ ba dừng dịch mã đến trình tự kết thúc phiên mã. Gần đây các
chức năng của những đoạn trình tự không dịch mã ở hai đầu của vùng mang thông tin
di truyền của gen cấu trúc ở sinh vật nhân chuẩn đang được tìm hiểu kĩ hơn. Các chuỗi
đuôi 5' UTR và 3' UTR có thể hấp dẫn với những loại enzyme RNaza nhất định, đẩy
mạnh hoặc ngăn chặn sự ổn định tương đối của các phân tử ARN. Các UTRs có thể
cho phép ARN tồn tại lâu hơn trong tế bào chất trước khi phân hủy, dẫn đến việc cho
phép chúng sản xuất nhiều prôtêin hơn, trong khi những ARN khác có thể bị phân hủy
sớm hơn, dẫn đến vòng đời ngắn hơn và ứng với việc tạo ra số lượng prôtêin ít hơn.
- Vùng kết thúc: Đoạn trình tự kết thúc phiên mã chứa 2 đoạn ngắn các cặp
nuclêôtit bổ sung nhau giàu G=X tạo cấu trúc kẹp tóc làm dừng quá trình phiên mã. Và
đây cũng là đoạn trình tự làm dấu hiệu gắn chuỗi poly A có trình tự 5’-AAUAAA-3’ ở
cách vị trí này 10-30 nuclêôtit. PolyA được gắn vào tiền mARN sau phiên mã và trước
khi diễn ra quá trình cắt các intron và nối các exôn lại với nhau.

Hình 12. Các gen bị gián đoạn được biểu hiện thông qua ARN tiền thân.
Các intron được loại bỏ, trong khi đó các exon được nối lại với nhau.
mRNA chỉ có các trình tự của exôn được dịch mã thành chuỗi pôlipeptit.

(Nguồn: Giáo trình Sinh học phân tử – Nguyễn Hoàng Lộc)
15


B. TRỌNG TÂM CÁC CÂU HỎI ÔN LUYỆN HỌC SINH GIỎI VỀ GEN
Câu 1: Gen là gì? Phân biệt gen phân mảnh và gen không phân mảnh. Cấu tạo đoạn
intron. Đột biến ở vùng intron gây ảnh hưởng như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
* Khái niệm: Gen là một đoạn ADN hoặc ARN mang thông tin mã hoá cho một
sản phẩm xác định. Sản phẩm đó có thể là phân tử ARN hay chuỗi pôlipeptit.
* Phân biệt gen phân mảnh và gen không phân mảnh:
- Gen không phân mảnh có vùng mã hóa liên tục chủ yếu ở sinh vật nhân sơ (trừ
vi khuẩn cổ)
- Gen phân mảnh có vùng mã hóa không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hóa axit
amin (đoạn exôn) là đoạn không mã hóa axit amin (đoạn intron), phần lớn các gen ở
sinh vật nhân thực .
* Cấu tạo đoạn intron : Mang các bộ ba không mã hoá hoặc một trật tự nuclêôtit
nào đó lặp đi lặp lại nhiều lần.
Ví dụ: Intron 1 của gen mã hoá myoglobin có 13 nuclêôtit lặp lại nhiều lần.
* Đột biến ở vùng intron gây ảnh hưởng: nếu đột biến xảy ra ở vị trí tiếp xúc với
đoạn exon thì gây hậu quả nghiêm trọng (vì enzim không nhận biết được vị trí nối hay
cắt dẫn đến sai lệch); nếu đột biến xảy ra ở vị trí khác trên intron thì có thể không gây
ảnh hưởng gì.
Câu 2: Nêu hai khác biệt chính giữa một gen cấu trúc điển hình của sinh vật nhân sơ
với một gen điển hình của sinh vật nhân thực. Cấu trúc của các loại gen này có ý nghĩa
gì cho các sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực?
Hướng dẫn trả lời:
- Gen của sinh vật nhân sơ là gen không phân mảnh, có vùng mã hoá bao gồm
toàn trình tự các nuclêôtit mã hoá cho các axit amin. Gen của sinh vật nhân thực phần
lớn là gen phân mảnh, vùng mã hoá bao gồm các exon và intron.

- Gen của sinh vật nhân thực thường dài hơn gen của sinh vật nhân sơ.
- Gen của sinh vật nhân sơ không có các trình tự nuclêôtit “thừa” (intron) nên
tiết kiệm được vật chất di truyền và năng lượng cần cho nhân đôi ADN và trong quá
trình phiên mã, dịch mã.
- Do có sự đan xen các trình tự không mã hoá (intron) với các trình tự mã hoá
(exôn) nên thông qua sự cắt bỏ các intron và nối các exôn sau khi phiên mã, từ cùng
16


một gen của sinh vật nhân thực có thể tạo ra các mARN trưởng thành khác nhau, từ đó
dịch mã ra các loại chuỗi pôlipeptit khác nhau ở những mô khác nhau của cùng một cơ
thể. Điều này rất có ý nghĩa với sinh vật đa bào vì chúng có thể tiết kiệm được thông
tin di truyền nhưng vẫn tạo ra được nhiều loại prôtein trong cơ thể.
- Intron cũng cung cấp vị trí để tái tổ hợp các exon (trao đổi exôn) tạo ra các gen
khác nhau từ một bộ các exôn để tạo nên các gen khác nhau trong quá trình biệt hoá tế
bào cũng như trong qúa trình tiến hoá tạo nên các gen mới.
Câu 3: Bảng dưới đây cho thấy kích thước hệ gen và số lượng gen (tính trung bình)
trên 1 triệu cặp nuclêôtit trong hệ gen ở các sinh vật khác nhau. Bảng số liệu này nói
lên điều gì? Giải thích.
Loài sinh vật
Kích thước hệ gen
Số lượng gen trung bình
Vi khuẩn H. influenzae
1,8
950
Nấm men
12
500
Ruồi giấm
180

100
Người
3200
10
Hướng dẫn trả lời:
Bảng số liệu cho ta thấy:
- Kích thước hệ gen tăng dần theo mức độ phức tạp về tổ chức của cơ thể sinh
vật.
- Số lượng gen trung bình trên 1 triệu nucleôtit của hệ gen giảm dần từ sinh vật
nhân sơ đến sinh vật nhân thực đơn giản (nấm men). Các loài động vật có cấu tạo càng
phức tạp (như con người) càng có số lượng gen trung bình trên 1 triệu nu càng thấp.
- Hệ gen của sinh vật có cấu trúc càng phức tạp thì càng có nhiều nuclêotit
không làm nhiệm vụ mã hoá cho các prôtein. Sở dĩ có sự khác biệt này là do:
+ Cơ thể càng có cấu tạo phức tạp thì càng cần có nhiều gen mã hoá cho các
prôtein khác nhau nên làm tăng kích thước hệ gen. Tuy nhiên ở sinh vật bậc cao có tồn
tại nhiều trình tự nuclêôtit lặp lại ở giữa các gen, trong các intron, các gen giả…
+ Các loài vi khuẩn không có gen phân mảnh và không có hiện tượng lặp gen.
+ Các sinh vật nhân thực càng có cấu tạo phức tạp thì gen của chúng càng có
nhiều intron. Chỉ rất ít các gen của nấm men chứa intron. Gen của người đều có từ vài
tới nhiều intron.

17


+ Số lượng gen không tăng theo tỷ lệ thuận với kích thước hệ gen vì sinh vật có
cấu tạo cơ thể có gen phân mảnh nên một gen có thể quy định nhiều prôtein khác nhau
do việc cắt nối mARN theo các cách khác nhau.
+ Do có gen phân mảnh nên trong quá trình hoạt động, các exon có thể được
sắp xếp lại theo những cách khác nhau để tạo ra các prôtein khác nhau mà không cần
đến quá nhiều gen.

Câu 4: Sơ đồ dưới đây chỉ ra vùng đã được phiên mã từ một gen mã hóa prôtein ở sinh
vật nhân chuẩn (các số chỉ ra số ribô nuclêôtit)
EXON 1
INTRON1
ENXON 2
INTRON2
EXON3
100
75
50
70
25
a. Số nuclêôtit, chiều dài của đoạn ADN trên
b. Độ dài của mARN trưởng thành sau khi tinh chế là bao nhiêu? Giải thích.
Hướng dẫn trả lời:
a. Số nuclêôtit: (100+ 75+ 50+ 70+ 25) x 2 = 640 nu
chiều dài của đoạn ADN: 320 x 3,4= 1088Å
b. Độ dài (số nuclêôtit) của mARN trưởng thành sau khi tinh chế
100 + 50 + 25 = 175 ribônuclêôtit
tương ứng với 175x 3,4= 595Å
Sau khi tinh chế, các intron bị cắt bỏ khỏi mARN sơ khai và nối các exôn lại để tạo
nên mARN trưởng thành.
Câu 5: Hãy vẽ hình minh hoạ và chú thích tên các phần chính của một phân tử ARN
thông tin (mARN) điển hình ở tế bào sinh vật nhân thực ngay sau khi phân tử này ra
khỏi màng nhân đi vào tế bào chất. Nêu chức năng cơ bản của mỗi phần đó.
Hướng dẫn trả lời:
- Vẽ hình và chú thích:
Vùng không mã hóa đầu 5’
Vùng mã hóa của gen

Mũ đầu 5’

Vùng không mã hóa đầu 3’

Đuôi Poly (A)

AUG
m7-G

Bộ ba mở đầu

Bộ ba kết thúc
Trình tự kết thúc phiên
mã

- Chức năng cơ bản của mỗi vùng:

18


+ Mũ đầu 5’ (m7-G): bảo vệ phân tử mARN khi vận chuyển từ nhân đến tế bào
chất; giúp nhận biết chiều dịch mã.
+ Bộ ba mã mở đầu: sự dịch mã gen bắt đầu từ đây.
+ Bộ ba mã kết thúc: sự dịch mã gen kết thúc ở đây.
+ Trình tự kết thúc phiên mã: sự phiên mã (tổng hợp mARN) kết thúc ở đây.
+ Đuôi poly A: bảo vệ phân tử mARN khi vận chuyển từ nhân đến tế bào chất;
có liên quan đến thời gian tồn tại của phân tử mARN trong tế bào chất; giúp nhận biết
chiều dịch mã.
+ Vùng mã hóa của gen: vùng mã hóa chính tổng hợp nên chuỗi pôlipeptit.
+ Các vùng còn lại là các vùng không mã hóa ở đầu 5’ và 3’ (chức năng chưa

biết đầy đủ).
Câu 6: Hãy nêu sự khác biệt giữa mARN đã thành thục và tiền mARN trong quá trình
phiên mã ở sinh vật nhân thực.
Hướng dẫn trả lời:
Tiền mARN
mARN thành thục
Mới phiên mã từ ADN, nằm trong Là sản phẩm của quá trình chế biến tiền
nhân
mARN đã hoặc chuẩn bị được vận
chuyển ra tế bào chất
Kích thước dài bởi mang cả exon Kích thước ngắn bởi chỉ mang các exôn
và intron
trong vùng mã hóa (nếu không tính đuôi
polyA)
Không có phần dầu 3’, 5’ được
Có “mũ” 7-metylguanin ở đầu 5’ và đuôi
cải biến
polyA ở đầu 3’
Thường ít khi có kích thước hoàn Có chiều dài hoàn chỉnh từ khi được vận
chỉnh, bởi sự cắt intron có thể xảy chuyển từ nhân ra tế bào chất cho đến khi
ra ngay khi phiên mã chưa kết
kết thúc dịch mã
thúc
Là sản phẩm từ đó hình thành nên Là khuôn tổng hợp nên phân tử prôtein
mARN thành thục (một phân tử
(Ở sinh vật nhân thực, thường một phân
tiền mARN có thể tạo nên một số tử mARN thành thục được dùng để tổng
phân tử mARN thành thục khác
hợp một chuỗi pôlipeptit duy nhất)
nhau)

19


Câu 7: Trình tự ADN lặp lại (DNA repeat sequence) là gì? Trình tự lặp lại liền kề
(tandemly repeated DNA) là gì? Thế nào là minisatellite và microsatellite? Ứng dụng
của minisatellite và microsatellite.
Hướng dẫn trả lời:
- Khái niệm: Trình tự ADN lặp lại (DNA repeat sequence) là các trình tự ADN
được lặp lại nhiều lần trong gen.
- ADN có trình tự lặp lại liền kề (ADN vệ tinh): Là các đoạn ADN có chứa
những trình tự ADN được lặp lại liền nhau hình thành nên các băng vệ tinh khi phân
tích ADN của genome bằng phương pháp ly tâm chênh lệch tỷ trọng.
+ Đơn vị lặp lại của các ADN vệ tinh thay đổi từ vài (<5 bp) đến hàng trăm cặp
bazơ (>200 bp). ADN vệ tinh thường tìm thấy ở tâm động hoặc vùng dị nhiễm sắc trên
NST. Chúng thuộc nhóm các ADN có trình tự lặp lại cao
DNA tiểu vệ tinh (Minisatellite) và vi vệ tinh (microsatellite)
+ ADN tiểu vệ tinh và ADN vi vệ tinh cũng được gọi là các ADN vệ tinh dù
chúng không xuất hiện các băng vệ tinh khi phân tích tỉ trọng ADN.
+ ADN tiểu vệ tinh: là các đoạn ADN có nhiều đơn vị lặp lại dưới 25 bp, có
chiều dài khoảng 20 kb.
+ ADN vi vệ tinh (SSR): ADN có đơn vị lặp lại ngắn, thường là 4 bp hoặc ngắn
hơn và có chiều dài thường nhỏ hơn 150 bp.
- Ví dụ:
• Motif 5’-TTAGGG-3’ được lặp lại hàng trăm lần ở đầu cuối của NST người là
một dạng ADN tiểu vệ tinh điển hình
• Ở lúa, các dạng SSR là (GA)n, (GT)n, (AT)n, (GGT)n.
- Ứng dụng: Tiểu vệ tinh và vi vệ tinh được dùng như một marker về di truyền
(“Dấu vân tay” ADN) để xác định đặc trưng cá thể, nhận dạng tội phạm, lập bản đồ
gen, xác định mối quan hệ huyết thống, bệnh di truyền, nghiên cứu tiến hoá, nghiên

cứu về di truyền quần thể.
Câu 8: Hãy nêu và mô tả các trình lặp lại phân bố rải rác (Interspersed repetitive
DNA) trong genome?
Hướng dẫn trả lời:
- Khái niệm : Là những đoạn ADN có khả năng di động (yếu tố chuyển vị) giữa
các vị trí khác nhau trong một hay nhiều genome.
20


- Phân loại: 2 nhóm
+ Nhóm các yếu tố di chuyển thông qua trung gian ARN (RNA transposons –
retroelement).
+ Nhóm các yếu tố di chuyển không qua trung gian ARN (ADN transposons).
1. Nhóm các yếu tố di chuyển thông qua trung gian ARN (RNA transposons)
• Cơ chế: Retroposon -> ARN -> cADN -> bản sao ADN -> di chuyển (vào các vị
trí khác nhau của genome - trên cùng 1 NST hoặc NST khác)
• Enzyme tham gia: E phiên mã ngược (reverse transcriptase) (được mã hoá bởi
gen nằm ngay trong đoạn retroposon).
• Kết quả: có hai hoặc nhiều bản sao của retroposon ở các vị trí khác nhau trong
genome
2. Các yếu tố di chuyển không thông qua ARN(DNA transposons)
- Khái niệm : Là những đoạn ADN có khả năng di chuyển đôc lập giữa các
vị trí khác nhau trong genome, không phải qua trung gian là ARN
• Cơ chế di chuyển: 2 cơ chế
 Sự di chuyển có tính tự tái bản (cơ chế sao y bản chính): Phiên bản của các yếu
tố chuyển vị được sao chép từ vị trí ban đầu và tái tổ hợp vào vị trí mới mục
tiêu. Sau mỗi lần di chuyển thì số lượng bản sao được tăng lên.
 Sự di chuyển có tính bảo thủ (Cơ chế cắt-dán): các yếu tố chuyển vị có thể tách
ra khỏi vị trí ban đầu và sau đó là tái tổ hợp lại ở một vị trí mới. Trong trường
hợp này, số lượng của các transposon là không thay đổi.

Câu 9: Nêu thành phần và cấu trúc genome người?
Hướng dẫn trả lời:
Kích thước: dài khoảng 3200Mb,

1
ADN trong đó có liên quan đến gen. Trong gen
3

gồm vùng mã hóa và không mã hóa.
- Vùng không mã hóa gồm: Pseudogene, các đoạn trong gen, các intron và vùng
leader.

21


+ Pseudogene (gen giả): giống với một gen đã biết ở lô cút khác nhưng không có
chức năng do đột biến thêm hoặc mất một cấu trúc làm mất khả năng phiên hoặc dịch
mã gen.
•

Phần lớn các ADN còn lại (chiếm 2/3) là trình tự ADN giữa các gen gồm trình

tự lặp lại (420 Mb): liền kề và phân bố rải rác. Trong trình tự lặp lại liền kề lại bao
gồm trình tự ADN satellite, microsatellite và minisatellite. Còn trình tự phân bố rải rác
bao gồm các LTRs, SINE, LINE và ADN transposon.
•
Trình tự khác (miscellaneous) chiếm 25% gồm: SD (Shine-Dalgano Sequence)
là một phần hoặc tất cả trình tự vùng leader nằm trước codon khởi đầu AUG, trình tự
này bổ sung với đầu 3 của 16S rARN vì thế là vị trí bọc của ribosome. Vùng 16S
rARN này theo Shine và Dalgano (1974) có thể đóng vai trò ghép cặp bazơ trong việc

kết thúc và khởi đầu quá trình tổng hợp protein của mARN.
•
SSR (Simple sequence repeats) trình tự lặp lại đơn giản nằm rải rắc trong
genome.
•
Số còn lại 17% ADN genome đến nay vẫn chưa rõ thuộc loại cấu trúc nào.
Câu 10: Mô tả quá trình kết thúc tổng hợp ADN ở đầu telomere của nhiễm sắc thể, vẽ
sơ đồ minh họa. Cơ chế bảo vệ telomere của sinh vật xảy ra như thế nào?
Hướng dẫn trả lời:
1. Mô tả quá trình kết thúc tổng hợp ADN ở đầu telomere của nhiễm sắc thể
- Tại mạch tiến sợi đơn được kéo dài từ điểm khởi đầu tới hết đầu mút NST.
- Tại mạch lùi còn một đoạn kết thúc chưa chạm tới đầu 3’. Cơ chế chống nguy cơ
mất.
- Các đầu telomere có chứa các đoạn lặp lại giống nhau. Đầu cuối của những
đoạn ADN ở đầu của NST chứa các đạo lặp lại ngẫu nhiên TTGGGG. Đặc điểm này
có ở hầu hết các loài sinh vật. Tuy nhiên có sự khác nhau về trình tự lặp giữa các loài.
- Ví dụ ở người:
+ Trình tự lặp là TTAGGG. Để không bị mất các đoạn ADN telomere thì cần có
một loại enzyme telomeraza gắn thêm những đoạn 3’ AACCCCAAC 5’ vào đầu
3’ của ADN telomere, bổ sung với đoạn lặp lại TTAGGG.
22


+ Enzyme telomeraza ARN di chuyển sang phải dọc theo phân tử ADN nhờ
hoạt tính trùng phân.
+ Sau đó enzyme primaza xúc tác tạo mồi 3’-5’ và ADN polymeraza sử dụng
đầu 3’ cheo rất dài này làm nguyên bản để lấp đầy đoạn cuối cho mạch đơn ADN kia.
+Mồi bị loại bỏ và enzyme ADN ligaza nối lại chỗ trống.
2. Cơ chế bảo vệ telomere của sinh vật
- Để tránh mất vật liệu di truyền sau mỗi lần tái bản thì telomere cần kết hợp với

prôtêin để tạo thành mũ bảo vệ.
- Cấu tạo của mũ bảo vệ gồm 3 loại prôtêin: TRF1, TRF2, WRN. Chúng liên kết
với nhau rồi bọc lấy vùng lặp lại ở telomere ẩn dấu đầu cheo 3’.
- Mũ bảo vệ có 3 chức năng:
+ Ngăn cản không cho enzyme đềôxiribônuclêaza phân giải đầu mút của ADN.
+ Ngăn cản không cho nhiễm sắc thể trong nhân dính vào nhau.
+ Tạo sự ổn định.
Câu 11: Nêu đặc điểm cấu trúc gen của eukaryote và trình tự cầu nối exôn –intron lên
quan đến quá trình cắt nối tạo mRNA trưởng thành.
Hướng dẫn trả lời:
Cấu trúc gen tổng hợp mARN mã hóa prôtêin của Eucaryote : có 3 vùng
- Vùng 5’: Mang các trình tự điều hòa biểu hiện gen và hoạt hóa phiên mã gồm
+ Promoter : định vị tại đầu 5’ không được dịch mã. Vùng này chứa một trình tự
bảo thủ “ hộp TATA” cách vị trí +1 khoảng 25-30 bp có chức năng xác định vị
trí bắt đầu phiên mã. Ngoài ra có “hộp CCAAT” ít phổ biến hơn, cách vị trí +1
khoảng 75-80bp có tác dụng làm tăng hiệu quả phiên mã.
+ Vị trí gắn vùng đặc hiệu mô: là trình tự trên ADN tương tác với prôtêin đặc
hiệu và chỉ huy gen cấu trúc sản xuất prôtêin đặc hiệu của từng loại mô.
+ Vị trí gắn vùng tăng cường phiên mã (enhancer) = gen tăng cường: gắn các tác
nhân hoạt hóa kích thích phiên mã. Chúng có thể ở cả đầu 5’ và 3’.
- Vùng được phiên mã: gồm các intron xen kẽ với exôn, cả hai đều được phiên
mã nhưng chỉ có exôn được dịch mã.
+ Các itron: Chiếm phần lớn trong gen. Mỗi intron được bắt đầu bằng GT và kết
thúc bằng AG, chúng sẽ được loại bỏ sau khi mARN mới tổng hợp xong.

23