📖 Bài 39: Tái bản DNA và phiên mã tạo RNA - lớp 9

1. Quá trình tái bản DNA

• Bản chất: Là quá trình tạo ra các bản sao phân tử DNA giống hệt với phân tử DNA mẹ ban đầu, diễn ra trong nhân tế bào (ở sinh vật nhân thực) hoặc vùng nhân (ở sinh vật nhân sơ) trước khi tế bào bước vào giai đoạn phân chia.
• Diễn biến 3 giai đoạn:
  • Giai đoạn 1 (Khởi đầu): Phân tử DNA tháo xoắn và tách thành hai mạch đơn.
  • Giai đoạn 2 (Kéo dài): Các nucleotide tự do trong môi trường tế bào liên kết với các nucleotide trên mỗi mạch khuôn của DNA mẹ theo nguyên tắc bổ sung: Adenine (A) liên kết với Thymine (T) bằng 2 liên kết hydrogen, Guanine (G) liên kết với Cytosine (C) bằng 3 liên kết hydrogen. Quá trình này có sự xúc tác của enzyme DNA polymerase.
  • Giai đoạn 3 (Kết thúc): Hai mạch đơn (gồm một mạch mới tổng hợp và một mạch khuôn cũ) xoắn trở lại với nhau, tạo ra hai phân tử DNA mới giống hệt nhau và giống hệt phân tử DNA ban đầu.

2. Quá trình phiên mã (Tạo RNA)

• Bản chất: Thông tin di truyền trên DNA không được chuyển trực tiếp thành protein mà phải thông qua một "bản sao nháp" là RNA. Quá trình tạo ra bản sao này gọi là phiên mã.
• Diễn biến: Quá trình phiên mã cũng diễn ra trong nhân tế bào trước khi tế bào phân chia. Thông tin di truyền trên chuỗi polynucleotide của gene (DNA) được dùng làm khuôn để tổng hợp chuỗi RNA theo nguyên tắc bổ sung đặc biệt: A liên kết với U (Uracil), T liên kết với A, G liên kết với C và C liên kết với G. Có sự tham gia của enzyme RNA polymerase.

3. Em đã học

Từ bài học này, em cần ghi nhớ các điểm cốt lõi:

• Quá trình tái bản DNA diễn ra qua ba giai đoạn tạo ra hai bản sao giống nhau và giống DNA ban đầu, đảm bảo quá trình truyền thông tin di truyền qua các thế hệ tế bào và cơ thể được ổn định và liên tục.
• Phiên mã là quá trình tổng hợp các phân tử RNA dựa trên trình tự polynucleotide của gene (DNA).

4. Em có thể

• Xác định được số nucleotide mỗi loại cần thiết cho một quá trình tái bản và phiên mã từ một phân tử DNA.
• Xác định được trình tự nucleotide trên phân tử RNA được phiên mã từ một đoạn DNA nếu biết trình tự nucleotide của đoạn DNA đó.

5. Ví dụ thực tế ứng dụng kiến thức

• Tại sao gọi tái bản DNA là nguyên tắc "bán bảo tồn"? Khi em nhìn vào 2 phân tử DNA con vừa được sinh ra ở Giai đoạn 3, em sẽ thấy mỗi phân tử luôn có một mạch cũ (màu xanh) của mẹ và một mạch mới (màu đỏ) vừa được tổng hợp. Y học gọi đây là nguyên tắc bán bảo tồn ("bán" là một nửa, "bảo tồn" là giữ lại). Cách sao chép này giúp hạn chế tối đa sự sai sót đột biến qua hàng triệu lần nhân lên của tế bào.
• Ví dụ vui về Sách gốc và Giấy nháp (Phiên mã): Em hãy tưởng tượng phân tử DNA là một cuốn "Bí kíp nấu ăn gốc" vô giá được cất giữ kĩ lưỡng trong thư viện (nhân tế bào). Để nấu được món ăn (Protein) ở ngoài bếp (tế bào chất), em không được mang cuốn sách gốc ra ngoài vì sợ rách nát. Thay vào đó, em dùng bút chép lại một trang công thức ra tờ giấy nháp. Quá trình chép lại đó chính là Phiên mã, và tờ giấy nháp mang đi đó chính là mRNA.
• Công nghệ PCR và xét nghiệm COVID-19: Kĩ thuật PCR (Polymerase Chain Reaction) chính là ứng dụng trực tiếp của "Quá trình tái bản DNA" trong phòng thí nghiệm. Khi xét nghiệm COVID-19, lượng virus trong mẫu dịch tị hầu của người bệnh đôi khi quá ít khiến máy móc không thể phát hiện. Các kĩ thuật viên sẽ cho mẫu này vào máy PCR để kích hoạt quá trình tái bản, "photocopy" một đoạn gene của virus thành hàng tỉ bản sao chỉ trong vài giờ. Nhờ đó, y bác sĩ có thể kết luận chính xác bệnh nhân có dương tính hay không.