1. Tiêu chuẩn của vật chất di truyền
Mỗi sinh vật trong quá trình phát sinh và phát triển đều mang những đặc điểm riêng biệt của loài và của cá thể. Các đặc điểm này phải được mã hóa dưới dạng thông tin di truyền. Đồng thời các đặc điểm của loài như sự phát triển phôi, sự biệt hóa tế bào… cũng phải được chương trình hóa về mặt di truyền.
Theo George J. Brewer, 1983, vật chất di truyền phải hội đủ 3 tính chất sau đây:
a. Mang thông tin di truyền đặc trưng cho loài
Vật chất di truyền phải mang thông tin đặc trưng cho loài. Đây không chỉ đơn giản là những thông tin về thành phần cấu trúc cơ thể mà còn là những thông tin về đặc điểm phát triển cơ thể qua các giai đoạn khác nhau trong chu trình sống của cá thể. Khái niệm này bao hàm hai ý:
Vật chất di truyền phải có khả năng mã hóa mọi thông tin di truyền của thế hệ trước chuyển giao cho thế hệ sau. Phương thức mã hóa dựa trên nguyên tắc: số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp của các nucleotide trên gen cấu trúc sẽ quy định số lượng, thành phần, trình tự sắp xếp của các acid amin trên chuỗi polypeptide tương ứng.
Sự biệt hóa tế bào và quá trình phát triển cá thể cho thấy mỗi loại tế bào, tùy vào giai đoạn phát triển mà có những yêu cầu và biểu hiện khác nhau. Điều này chứng tỏ các gen trong hệ gen của chúng không hoạt động đồng loạt và liên tục: có gen hoạt động ở giai đoạn này nhưng lại bị kỳm hãm ở giai đoạn khác. Đó chính là cơ chế điều hòa biểu hiện gen. Cơ chế này do một hệ thống các gen chuyên trách ngoài gen cấu trúc đảm nhiệm.
b. Có khả năng tái bản
Vật chất di truyền phải có khả năng hình thành các bản sao, trong chứa đầy đủ các thông tin di truyền của loài và của cá thể để truyền lại cho thế hệ sau.
Ở prokaryote, thông qua hình thức phân bào trực tiếp (trực phân), mỗi tế bào con sẽ nhận được một bản sao vật chất nhân giống hệt tế bào mẹ.
Ở eukaryote, hoạt động phân bào gián tiếp (gián phân) có hai hình thức: phân chia nguyên nhiễm (nguyên phân) và phân chia giảm nhiễm (giảm phân). Trong đó, qua nguyên phân, mỗi tế bào con nhận được một bản sao chứa toàn bộ thông tin di truyền trong nhân. Qua giảm phân, mỗi tế bào đơn bội chỉ nhận được bản sao của một nửa vật chất di truyền trong nhân.
Đối với akaryote, phương thức sinh sản là nhân lên hàng loạt trong tế bào ký chủ. Trong 5 giai đoạn của một chu trình gây độc (hấp phụ, xâm nhập, tổng hợp, lắp ráp, phóng thích), giai đoạn thứ 3 bao hàm sự tái bản vật chất di truyền cho thế hệ sau.
c. Có khả năng biến đổi
Cơ chế tái bản của vật chất di truyền dù rất chính xác vẫn không thể tránh khỏi những sai sót với tần suất thấp. Những sai sót này đã tạo nên các đột biến, làm thành nguồn nguyên liệu chủ yếu cho quá trình tiến hóa của sinh giới.
TỔNG HỢP KIẾN THỨC PHẦN CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN
(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: NGUYỄN QUANG ANH
Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng Tổng hợp kiến thức phần cơ sở vật chất và cơ chế di truyền thuộc khóa học LTĐH KIT-1: Môn Sinh học (Thầy Nguyễn Quang Anh)tại website Hocmai.vn. Để có thể nắm vững kiến thức cơ sở vật chất và cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử và tế bào, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với bài giảng này.
Khóa học LTĐH KIT-1 môn Sinh học – Thầy Nguyễn Quang Anh Tổng hợp kiến thức phần CSVC và CCDT
Hocmai.vn– Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -
Ngoài đột biến, hiện tượng tái tổ hợp và các yếu tố di truyền vận động (transposable genetic element) cũng góp phần làm biến đổi vật chất di truyền của các sinh vật.
2. Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử và cấp độ tế bào
Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử là Axit nucleic: ADN hoặc ARN Vật chất di truyền ở cấp độ tế bào là nhiễm sắc thể
Học sinh cần xem lại cấu trúc hoá học và cấu trúc không gian của ADN, ARN đã học ở những bài trước.
ADN thoả mãn là vật chất di truyền vì nó có các đặc điểm như sau:
+ Chứa và truyền đạt thông tin di truyền: Đòi hỏi trước tiên đối với vật chất di truyền là có khả năng chứa thông tin di truyền. Phân tử ADN có chiều ngang giới hạn, nhưng chiều dài thì không hạn chế. Trình tự sắp xếp của các nucleotit sắp xếp theo chiều dài quy định thông tin di truyền. Tuy ADN chỉ có 4 loại nucleotit nhưng số trình tự khác nhau là một con số khổng lồ.
Ngoài việc chứa thông tin di truyền, khả năng này còn được mở rộng do các thay đổi cấu trúc, do gãy, nối lại và lắp ghép các đoạn ADN.
Thông tin di truyền chứa trên ADN để tổng hợp nên các protein thực hiện các chức năng của tế bào. + Tự sao chép chính xác
Chuỗi xoắn kép ADN gồm 2 mạch bổ sung cho nhau theo nguyên tắc bổ sung nên quá trình sao chép ADN diễn ra chính xác, đảm bảo cho vật chất di truyền được giữ ổn định qua các thế hệ.
+ Có khả năng phát sinh biến dị di truyền
Có thể bị đột biến về cấu trúc, số lượng, đột biến gen.
+ Có tiềm năng tự sửa sai: ADN có khả năng tự sửa sai những sai hỏng di truyền. Do cấu trúc mạch kép nên khi sai hỏng xảy ra ở một mạch, enzim sửa sai có thể dựa vào mạch bổ sung để thay thế nucleotit đúng vào.