1. Phiên mã là gì?
Sự truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn được gọi là quá trình phiên mã, hay còn có tên khác là sự tổng hợp ARN. Quá trình phiên mã dựa trên 1 mạch khuôn của ADN theo nguyên tắc bổ sung.
Phiên mã tạo ra nhiều loại ARN khác nhau gồm mARN, tARN, rARN và một số các ARN kích thước nhỏ khác.
2. Quá trình phiên mã xảy ra ở đâu?
Ở sinh vật nhân thực, quá trình tổng hợp ARN phần lớn diễn ra trong nhân tế bào, ở kỳ trung gian, giữa 2 lần phân bào, vào thời điểm NST đang dãn xoắn.
Ở sinh vật nhân sơ, vì không có màng nhân như ở sinh vật nhân thực nên phiên mã xảy ra ở ngoài tế bào chất.
Nắm chắc trọn kiến thức Sinh học 12 và mọi dạng bài ôn thi tốt nghiệp THPT ngay
3. Cơ chế phiên mã
3.1. Các thành phần tham gia vào quá trình phiên mã
- Mạch mã gốc trên ADN mang thông tin di truyền tổng hợp nên phân tử ARN.
- Nguyên liệu để tổng hợp mạch ARN là các ribonucleotit tự do trong môi trường (A, U, G, X).
- Enzyme ARN polimeraza giúp nhận biết điểm khởi đầu phiên mã trên mạch ADN gốc, sau đó bám vào và liên kết với mạch ADN gốc đó, tháo xoắn phân tử ADN và để lộ ra mạch mã gốc. Các Nu gắn vào mạch mã gốc và tổng hợp nên mạch ARN mới.
3.2. Diễn biến
Quá trình phiên mã gồm có 3 giai đoạn là khởi đầu, kéo dài và kết thúc.
- Bước 1: Khởi đầu.
ADN được cuộn xoắn đồng thời liên kết với protein. Khi nhận biết tín hiệu phiên mã, đoạn ADN gốc sẽ dãn xoắn để lộ ra vùng điều hòa. Lúc này, ARN pol phát hiện mạch gốc và bám vào, trượt trên mạch gốc ADN theo chiều 3' - 5'. Yếu tố sigma là nhân tố giúp nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.
- Bước 2: Kéo dài chuỗi.
Khi bắt đầu tổng hợp ARN, yếu tố sigma rời khỏi phức hệ phiên mã. Tiếp đó, enzym ARN pol trượt trên mạch gốc ADN đồng thời các Nucleotit tự do lần lượt liên kết với các Nuclêôtit trên ADN theo nguyên tắc bổ sung:
A trên mạch gốc ADN = U trên ARN
T trên mạch gốc ADN = A trên ARN
G trên mạch gốc ADN = X trên ARN
X trên mạch gốc ADN = G trên ARN
Để các Nu mới liên kết với nhau bằng liên kết photphodieste, hình thành một chuỗi poliribonucleotit liên tục có chiều 5' - 3' cần sử dụng năng lượng ATP.
Các đoạn ARN pol đã đi qua lập tức đóng xoắn lại trả về dạng ADN kép như ban đầu.
Đây là giai đoạn chiếm phần lớn thời gian của quá trình phiên mã.
- Bước 3: Kết thúc.
Khi tín hiệu kết thúc phiên mã được phát ra, ARN pol rời khỏi ADN và tái liên kết với yếu tố sigma để sử dụng lại ở các lần phiên mã tiếp theo.
Cuối cùng 2 mạch của gen liên kết trở lại với nhau.
3.3. Kết quả của quá trình phiên mã
Mỗi lần phiên mã sẽ tạo ra 1 phân tử ARN có thể là mARN, tARN hoặc rARN, có trình tự giống với mạch bổ sung của ADN nhưng thay T bằng U, chúng sẽ tham gia vào quá trình tiếp theo là quá trình dịch mã.
3.4. Ý nghĩa
Tạo ra các loại ARN tham gia trực tiếp vào quá trình sinh tổng hợp prôtêin, từ các protein đó sẽ tham gia vào quy định tính trạng của sinh vật.
4. Sự khác nhau giữa phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực
Điểm khác biệt giữa phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực được trình bày ở bảng dưới đây:
Phiên mã ở nhân sơPhiên mã ở nhân thực
Xảy ra ở ngoài tế bào chất
Xảy ra trong nhân
Chỉ có một loại ARN pol
Có nhiều loại ARN pol
mARN sau khi phiên mã được đem đi dịch mã luôn, phiên mã dịch mã xảy ra đồng thời ngoài tế bào chất
mARN sau khi phiên mã cần phải trải qua một loạt biến đổi như cắt nối intron exon để tạo thành mARN trưởng thành, sau đó đưa ra tế bào chất để thực hiện dịch mã
5. Một số bài tập trắc nghiệm về quá trình phiên mã (có đáp án)
Câu 1: mARN có hiện tượng cắt bỏ intron rồi nối các exon với nhau ở đối tượng nào?
A. Ở sinh vật nhân thực thì mARN sơ khai có hiện tượng này.
B. Ở sinh vật nhân thực thì mARN trưởng thành có hiện tượng này.
C. Ở sinh vật nhân sơ thì mARN sơ khai có hiện tượng này.
D. Ở sinh vật nhân sơ thì mARN trưởng thành có hiện tượng này.
Đáp án: A
Câu 2: Chọn ra phát biểu SAI trong các phát biểu sau đây:
A. Phiên mã ở cả sinh vật nhân sơ và nhân thực đều tạo ra mARN sơ khai, sau đó thực hiện cắt bỏ các intron, nối exon rồi mới tạo thành mARN trưởng thành.
B. Phiên mã và nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực đều xảy ra trong nhân.
C. Chiều 5’ - 3’ là chiều của mạch được tổng hợp trong quá trình phiên mã.
D. Trong quá trình phiên mã không có sự tham gia của enzym ADN polymeraza.
Đáp án: A
Câu 3: Trong thực tế, người ta có thể chèn trực tiếp một gen của tế bào nhân thực vào bộ gen của vi khuẩn và gen đó có khả năng dịch mã thành protein. Hãy chọn dự đoán sai dưới đây?
A. Cấu trúc và chức năng của prôtêin đó tương ứng với protein bình thường khi được tổng hợp trong tế bào nhân thực.
B. Có thể prôtêin đó chứa nhiều axit amin hơn bình thường.
C. Có thể protein đó chứa ít axit amin hơn bình thường.
D. Có thể prôtêin đó có trình tự các axit amin khác biệt một phần so với protein bình thường.
Đáp án: A
Câu 4: Trong quá trình phiên mã, vai trò của enzim ARN polimeraza là gì?
(1) Là nhân tố xúc tác để giúp tách 2 mạch của ADN.
(2) Là nhân tố xúc tác cho quá trình liên kết bổ sung giữa các nucleotit của tự do ở nội bào với các nucleotit trên mạch gốc của ADN.
(3) Giúp liên kết các đoạn Okazaki lại với nhau.
(4) Là nhân tố xúc tác cho quá trình hoàn thiện mARN.
Đáp án đúng là:
A. (1) và (3)
B. (1), (3) và (4)
C. (1), (2), (3) và (4)
D. (1) và (2)
Đáp án: D
Câu 5: Gen D ở sinh vật nhân sơ có chiều dài là 510 nm. Mạch thứ nhất của gen có 400 Nu A, 500 Nu T và 400 Nu G. Quá trình phiên mã vừa được tổng hợp dựa trên 2 mạch của gen D và tạo ra phân tử mARN có chiều dài tương ứng với gen đó. Vậy số ribonucleotit từng loại trên mARN đó là bao nhiêu?
A. U=300; G=400; X=200; A=600
B. U=200; G=400; X=200; A=700
C. U=400; G=200; X=400; A=500
D. U=500; G=400; X=200; A=400
Đáp án: D
Từ chiều dài có thể tính được tổng số Nu của gen là: N = 3000 Nu
Vì mARN được hình thành dựa vào mạch khuôn của mạch 2 nên ta có:
A trên mARN =T2=A1= 400 Nu
U trên mARN = A2 = T1 = 500 Nu
G trên mARN = X2 = G1 = 400 Nu
X trên mARN = 1500 - 400 - 500 - 400 = 200 Nu
Câu 6: Ở sinh vật nhân sơ có một gen chứa 2025 liên kết hidro, gen đó tổng hợp được mARN biết hiệu số giữa Nu G và A là 125 Nu; hiệu số giữa Nu X và Nu U là 175 Nu. Biết rằng tất cả số Nu loại T của gen đều chỉ có trên mạch mã gốc.Vậy số Nu mỗi loại trên mARN là:
A. A=225; G=350; X=175; U=0
B. A=355; G=220; X=175; U=0
C. A=185; G=215; X=350; U=0
D. U=235; G=340; X=175; A=0
Đáp án: A
Số liên kết hidro trên gen = 2A + 3G = 2025 (1).
mARN có: G mARN - A mARN = 125; X mARN - U mARN = 175 → X mạch gốc - T mạch gốc = 125 (*) và G mạch gốc - A mạch gốc = 175 (theo nguyên tắc bổ sung).
Vì số Nu loại T của gen đều chỉ có trên mạch mã gốc → mạch bổ sung của gen đó sẽ không có T, hay nói cách khác là mạch gốc không có A nên A mạch gốc = 0 => G mạch gốc = 175.
Thay vào (1) ta có 2 (0 + T mạch gốc) + 3 (175 + X mạch gốc) = 2025 → 2 T mạch gốc + 3 X mạch gốc = 1500 (**)
Từ (*) và (**) suy ra X mạch gốc = 350 → T mạch gốc = 225.
Vậy: A mARN = T mạch gốc = 225; U mARN = A mạch gốc = 0; G mARN = X mạch gốc = 350; X mARN = G mạch gốc = 175.
Câu 7: Khi nói về số lần phiên mã và số lần nhân đôi của các gen ở một tế bào nhân thực, trong trường hợp không có đột biến. Phát biểu nào đưới dây là ĐÚNG?
A. Trên các NST khác nhau, các gen có số lần nhân đôi như nhau nhưng số lần phiên mã thường khác nhau.
B. Trên cùng một NST, các gen có số lần nhân đôi khác nhau cùng số lần phiên mã cũng khác nhau.
C. Trên các NST khác nhau, các gen có số lần nhân đôi như nhau và số lần phiên mã cũng bằng nhau.
D. Trong một tế bào, các gen có số lần nhân đôi và số lần phiên mã bằng nhau.
Đáp án: A
Câu 8: Một gen có 20% A và trên mạch gốc có 35% X. Gen này tiến hành phiên mã 4 lần và đã tiêu tốn tổng số 4800 ribonucleotit tự do từ môi trường. Một phân tử mARN được tạo ra sẽ chứa 320 U. Hãy tính số lượng từng loại ribônuclêôtit đã lấy từ môi trường để cung cấp cho quá trình phiên mã?
A. rU = 1280, rA = 640, rG = 1680, rX = 1200.
B. rU = 960, rA = 480, rG = 1260, rX = 900.
C. rU = 1260, rA = 480, rG = 960, rX = 900.
D. rU = 1680, rA = 640, rG = 1280, rX = 1200.
Đáp án: A
Câu 9: Một gen có chiều dài là 2448 Ao, trong đó có A = 15% tổng số nucleotit, gen trên tổng hợp nên phân tử ARN có U = 36 ribonucleotit và X = 30% tổng số ribonucleotit của mạch.
Từng loại nucleotit A, T, G, X trong mạch khuôn của gen có tỷ lệ lần lượt là:
A. 30 %, 5%, 35%, 40%
B. 5%, 25 %, 30%, 40%
C. 40%, 25%, 5%, 30%
D. 6%, 25%, 30%, 40%
Đáp án: B
Câu 10: Một gen có chiều dài là 2448 Ao, trong đó có A = 15% tổng số nucleotit, gen trên tổng hợp nên phân tử ARN có U = 36 ribonucleotit và X = 30% tổng số ribonucleotit của mạch.
Trên mARN, số lượng của từng loại ribonucleotit U, A, G, X lần lượt là:
A. 288, 216, 36, 180
B. 36,180, 288, 216
C. 36, 216, 288, 180
D. 288,180, 36, 216
Đáp án: B
Câu 11: Đặc điểm nào dưới đây nói đúng nhất về cấu trúc của mARN?
A. mARN có cấu trúc mạch kép, vòng, cấu tạo từ 4 loại đơn phân T, A, G, X.
B. mARN có cấu trúc mạch kép, cấu tạo từ 4 loại đơn phân T, A, G, X.
C. mARN có cấu trúc mạch đơn, cấu tạo từ 4 loại đơn phân T, A, G, X.
D. mARN có cấu trúc dạng thẳng, mạch đơn, cấu tạo từ 4 loại đơn phân A, U, G, X.
Đáp án: D
Câu 12: Quá trình nhân đôi ADN và quá trình phiên mã ở sinh vật nhân thực giống nhau ở điểm nào?
A. Đều có sự tham gia của enzym ADN polimeraza để lắp các nucleotit vào mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung.
B. Các quá trình chỉ thực hiện một lần trong một tế bào.
C. Xảy ra trên toàn bộ phân tử ADN.
D. Việc lắp ráp các đơn phân được thực hiện dựa trên nguyên tắc bổ sung.
Đáp án: D
Câu 13: Diễn biến tiếp theo sau khi phiên mã xong ở tế bào nhân thực là:
A. Đưa phân tử đó ra tế bào chất, tại đây nó sẽ kết hợp cùng riboxom và tARN để tiến hành tổng hợp protein.
B. Loại bỏ các đoạn intron sau đó nối các đoạn exon lại với nhau để tạo thành mARN trưởng thành.
C. Loại bỏ các đoạn exon, nối các đoạn intron lại với nhau để tạo thành mARN trưởng thành.
D. Liên kết các ARN thông tin của các gen khác nhau và tạo thành mARN hoàn chỉnh.
Đáp án: B
Câu 14: Trong một operon, vị trí enzym ARN polimeraza bám vào để khởi động quá trình phiên mã là?
A. Vùng khởi động
B. Vùng vận hành
C. Vùng điều hòa
D. Vùng mã hóa
Đáp án: A
Câu 15: Mạch khuôn của gen có đoạn 3’ TATGXGXATGTA 5’ thì mARN được phiên mã từ mạch khuôn này có trình tự nucleotit là:
A. 3’AUAGXXGUAXAU5’
B. 5’AUAXGXGUAXAU3’
C. 3’ATAXXGGTAXAT5’
D. 5’ATAXXXGTAXAA3’
Đáp án: B
Câu 16: Mạch khuôn của ADN được dùng để tổng hợp mARN có chiều là… và chiều tổng hợp mARN là…
A. 5’ → 3’ / 5’ → 3’
B. 3’ → 5’ / 3’ → 5’
C. 5’ → 3’ / 3’ → 5’
D. 3’ → 5’ / 5’ → 3’
Đáp án: D
Câu 17: Một phân tử mARN có A = 480 và hiệu giữa G và X là U. Gen tổng hợp mARN có tỷ lệ A/G = 3/2. Trên một mạch đơn của gen có G = 30% số nuclêôtit của cả mạch. Hãy xác định số lượng mỗi loại ribônuclêôtit U, A, G, X của mARN lần luợt là:
A. 240, 480, 360 và 120.
B. 360, 480, 240 và 120.
C. 120, 480, 360 và 240.
D. 240, 480, 120 và 360.
Đáp án: A
Câu 18: Một gen thực hiện hai lần phiên mã lấy từ môi trường các loại nucleotit với số lượng tương ứng như sau: 460U, 360A, 520G, 480X. Số lượng từng loại nucleotit trên gen là:
A. A = T = 820, G = X = 1000 .
B. A = T = 410, G = X = 500
C. A = T = 480, G = X = 540
D. A = T = 460, G = X = 520
Đáp án: B
Câu 19: Một gen ở vi khuẩn có chiều dài 4080 A0 và tổng hai loại Nu bằng 40% tổng số Nu của cả gen. Khi gen này phiên mã sẽ tạo ra 1 phân tử mARN đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp cho quá trình này 540G và 120A. Hai loại nu còn lại của mARN có số lượng là bao nhiêu?
A. 300U và 240X
B. 180 X và 360U
C. 180 U và 360X
D. 240G và 300X
Đáp án: B
Câu 20: Trên mạch gốc của 1 gen ở vi khuẩn có chứa A = 300,, T = 600, G = 400, X = 200. Gen trên phiên mã 5 lần, môi trường cung cấp cho gen phiên mã số ribonucleotit mỗi loại là:
A. 2000X, 3000A, 1500U, 1000G
B. 3020U, 2000G, 1510A, 1000X
C. 1660A, 1240X, 9400U, 3200G
D. 400X, 600A, 300U, 200G
Đáp án: A
Phiên mã là quá trình truyền đạt thông tin di truyền cùng với quá trình nhân đôi ADN và dịch mã giúp hình thành nên tính trạng của sinh vật. Bài viết này sẽ mang đến những nội dung chi tiết nhất về phiên mã mà các em cần phải nắm được. Để ôn tập tốt hơn chương trình Sinh 12, em có thể truy cập ngay Vuihoc.vn để đăng ký tài khoản hoặc liên hệ trung tâm hỗ trợ để nhận thêm nhiều bài học hay và chuẩn bị được kiến thức tốt nhất cho kỳ thi THPT Quốc gia sắp tới nhé!
>> Xem thêm:
- Bài giảng Sinh học lớp 12: Phiên mã và dịch mã
- Quá trình nhân đôi ADN diễn ra ở đâu?
