Đề thi học sinh giỏi toàn quốc môn Sinh học 10

Câu 1: Tế bào xôma của người chứa khoảng 6,4 tỷ cặp nuclêôtit nằm trên 46 phân tử ADN khác nhau, có tổng chiều dài khoảng 2>2m (mỗi nucleotit có kích thước 3,4 A ), Hãy giải thích bằng cách nào các phân tử ADN trong hệ gen người có thể được bao gói trong nhân tế bào có đường kính phổ biến chỉ khoảng 2 – 5 mà vẫn đảm bảo thực hiện được các chức năng sinh học của chúng.

HƯỚNG DẪN GIẢI

Lượng ADN khổng lồ của mỗi tế bào nhân chuẩn có thể xếp gọn vào nhân tế bào có kích thước rất nhỏ là do sự gói bọc ADN theo các mức xoắn khác nhau trong nhiễm sắc thể (NST).

Các mức xoắn khác nhau của ADN trong NST biểu hiện như sau:

1. Đầu tiên, các phân tử ADN có cấu trúc xoắn kép. Đường kính vòng xoắn là 2nm. Đây chính là dạng cấu trúc cơ bản của phân tử ADN.
2. Ở cấp độ xoắn tiếp theo, phân tử ADN liên kết với các protein có tính kiềm gọi là histon hình thành nên sợi cơ bản. Chuỗi xoắn kép quấn xung quanh các cấu trúc octamer gồm 8 phân tử histon l³/₄ vòng tạo thành cấu trúc nucleôxôm. Sợi cơ bản này có thiết diện 10 nm.
3. Ở cấp độ thứ tiếp theo, các nuclêôxôm xếp chồng lên nhau tạo thành sợi nhiễm sắc có thiết diện 30 nm.
4. Các sợi nhiễm sắc tiếp tục xếp thành các “vùng xếp cuộn” có thiết diện khoảng 300 nm trên khung protein phi histon.

• Cấu trúc sợi xếp cuộn liên tục đóng xoắn thành nhiễm sắc thể có thiết diện 700 nm, đây là dạng NST co xoắn ở nguyên phân, ở kỳ giữa nguyên phân, NST gồm 2 nhiễm sắc tử chị em có thiết diện khoảng 1400 nm.

Để vẫn đảm bảo được việc thực hiện các chức năng sinh học, trong quá trình sao chép (tự tái bản) ADN và phiên mã (tổng hợp mARN), phân tử ADN chỉ giãn xoắn cục bộ, tiến hành sao chép và tái bản, rồi đóng xoắn lụi ngay, vì vậy ADN vừa giữ được cấu trúc vừa đảm bảo thực hiện được các chức năng của nó.

Câu 2. Hãy nêu tên và chức năng của các enzim lần lượt tham gia vào quá trình tái bản (tự sao chép) của phân tử ADN mạch kép ở vi khuẩn E.coli.

HƯỚNG DẪN GIẢI

Các enzym cơ bản lần lượt tham gia vào quá trình tái bản ADN ở E. coli gồm:

• Enzym giãn xoắn (mở xoắn): làm phân tử ADN sợi kép giãn xoắn tạo chạc sao chép, sẵn sàng cho quá trình tái bản ADN (ở coli là gyraza, hclicaza); các enzym này đồng thời có vai trò đóng xoắn phân tử ADN sợi kép sau quá trình sao chép (thí sinh không cần nói ý này).
• Enzym ARN polymeruza (primazci): tổng hợp đoạn mồi cần cho sự khởi đầu quá trình tái bản ADN (bản chất đoạn mồi là ARN).
• Enzym ADN polymeraza: đây là enzym chính thực hiện quá trình tái bản ADN (ở coli là các enzym ADN polymeraza III, I và một số ADN polymeraza khác).
• Enzym ADN ligaza(hoặc gọi tắt là ligazä):nối các đoạn Okazaki trên mạch ADN được tổng hợp gián đoạn để hình thành nên mạch ADN mới hoàn chỉnh.

(Ghi chú: thí sinh có thể nêu kĩ hơn về chức năng của các enzynt, nhưng chí cần nêu được những ý trên. Nếu nêu không đúng thứ tự, trừ 1/2 số điểm của câu).

Câu 3. a) Hãy nêu những nét chính trong lịch sử phát triển khái niệm gen. Từ những hiểu biết hiện nay về cấu trúc và chức năng của gen, hãy nêu quan điểm hiện đại về gen.

1. Để gây đột biến đa bội có hiệu quả cần cho côitsixin tác động vào giai đoạn nào của chu kì tế bào? Giải thích.

HƯỚNG DẪN GIẢI

• – Thời Menden (cuối thế kỷ XIX), gen được gọi là nhân tô” di truyền riêng biệt, qui định một tính trạng rõ rệt.
• Đầu thế kỷ XX, gen được coi là yếu tố (đơn vị) di truyền mã hóa cho các enzym và khái niệm “một gen – một enzym” được sử dụng rộng rãi.
• Những năm 1960 – 1980, gen được coi là đơn vị cấu trúc trong phân tử ADN mang thông tin di truyền cho một tính trạng riêng và mã hóa một
• Hiện nay, gen được coi là vùng trình tự ADN mã hóa hoặc cho một phân tử prôtêin, hoặc cho một phân tử ARN mà bản thân chúng một cách độc lập hay kết hợp với những phân tử khác có một chức năng sinh học riêng. Ngoài vùng mã hóa, gen còn cần các vùng trình tự điều hoà giúp vùng mã hóa được biểu hiện (ví dụ: trình tự khởi động – promoter, trình tự tăng cường – enhancer, trình tự điều hành – operatorMột sô” gen có thể đồng thời cho ra nhiều prôtêin khác nhau.

h) – Để gây đột biến hiệu quả cần xử lý cônsixin vào pha G2 (hoặc thí sinh có thể nói là “cuối pha G2”) của chu kỳ tế bào.

• Bởi vì, ở G2, nhiẽm sắc thể của tế bào đã nhân đôi. Cơ chế tác động của cônsixin là ức chế sự hình thành các vi ông, từ đó hình thành nên thoi phân bào (thoi vô sắc). Sự tổng hợp các vi ống hình thành thoi vô sắc bắt đầu từ pha G2 (trước pha phân bào – M). Do vậy, xử lý cônsixin lúc này sẽ có tác dụng ức chế hình thành thoi phân bào mạnh -» Hiệu quả tạo đột biến đa bội thể sẽ cao.

Câu 4. Có 3 dung dịch để trong phòng thí nghiệm. Dung dịch 1 chứa ADN dung dịch 2 chứa amylaza, dung dịch 3 chứa glucôzơ. Người ta đun nhẹ ba dung dịch này đến gần nhiệt độ sôi, rồi làm nguội từ từ về nhiệt độ phòng. Hãy cho biết mức độ biến đổi về cấu trúc xảy ra sâu sắc nhất ở hợp chứ nào? Giải thích.

HƯỚNG DẪN GIẢI

• Chất bị biến đổi cấu trúc sâu sắc nhất là

I Giải thích:

+ Amylaza là enzym có bản chất là protein, vì vậy rất dễ bị biến đổi cấu trúc khi bị đun nóng (các liên kết hydro bị bẻ gãy). Amylaza gồm nhiều loại axit amin cấu tạo nên (tính đồng nhất không cao), Vì vậy, sự phục hồi chính xác các liên kết yếu (liên kết hydro) sau khi đun nóng là khó khăn.

+ ADN khi bị đun nóng cũng bị biến tính (tách ra thành hai mạch) bởi các liên kết hydro giữa hai mạch bị đứt gãy; nhưng do các tiểu phần hình thành liên kết hydro của ADN có SC) lượng lớn, tính đồng nhất cao nên khi nhiệt độ hạ xuống, các liên kết hydro được tái hình thành (sự hồi tính); vì vậy, khi hạ nhiệt độ, ADN có thể hồi phục cấu trúc ban đầu.

+ Glucozơ là một phân tử đường đơn. Các liên kết trong phân tử đều là các liên kết cộng hóa trị bền vững, không bao giờ đứt gãy tự phát trong điều kiện sinh lý tế bào; cũng rất bền vững với tác dụng đun nóng dung dịch.

Câu 5. Hãy nêu sự khúc biệt giữa mARN đã thành thục và tiền mARN trong quá trình phiên mã ở sinh vật nhân thật (eukaryote).

HƯỚNG DẪN GIẢI Tiền mARN mARN thành thục Mới phiên mã từ ADN, nằm trong nhân Là sản phẩm của quá trình chế biến tiền mARN đã hoặc chuẩn bị được vận chuyển ra tế bào chất

Kích thước dài bởi mang cả cxon và intron	Kích thước ngắn hỏi chỉ mang lác cxon trong vùng mã hóa (nếu không tính đuôi polyA)
Không có phần đầu 3’ và 5’ đươc cải biến	Có “mũ” 7-metylguanin ở đầu 5’ và đuôi polyA d đầu 3’
Thường ít khi có kích thước hoàn chỉnh, bởi sự cắt iniron có thể xảy ra ngay khi phiên mã chưa kết thúc	Có chiều dài hoàn chỉnh từ khi được vận chuyển từ nhân ra tế bào chất cho đen khi kết địch mã
Là sản phẩm từ đó hình thành ncn mARN thành thục (một phân tử liền mARN có thể tạo nên một số phân tử mARN thành thục khác nhau)	Là khuôn tổng hợp phân tử prôlcin (Ớ sinh vật nhân thực, thường một phân tử mARN thành thục được dùng để tổng hợp một chuỗi polypeptit duy nhất)