1. Phiên mã là gì?

Quá trình phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ mạch kép của phân tử ADN sang mạch đơn của phân tử ARN. Nó còn được gọi là quá trình tổng hợp ARN. Phiên mã dựa trên mạch khuôn của ADN và nguyên tắc bổ sung để tạo ra các dạng ARN khác nhau.

2. Quá trình phiên mã xảy ra ở đâu?

Ở sinh vật nhân thực, quá trình tổng hợp ARN chủ yếu diễn ra trong nhân tế bào, ở giai đoạn giữa 2 lần phân bào, khi NST đang dãn xoắn. Tuy nhiên, ở sinh vật nhân sơ, vì không có màng nhân, nên phiên mã xảy ra ở ngoài tế bào.

Để nắm chắc kiến thức Sinh học lớp 12 và ôn thi tốt nghiệp THPT, truy cập trang web HEFC ngay!

3. Cơ chế phiên mã

3.1. Các thành phần tham gia vào quá trình phiên mã

• Mạch mã gốc trên ADN chứa thông tin di truyền để tổng hợp ARN.
• Các ribonucleotit tự do (A, U, G, X) trong môi trường là nguyên liệu để tổng hợp mạch ARN.
• Enzyme ARN polimeraza đóng vai trò nhận biết điểm khởi đầu phiên mã trên mạch ADN gốc, sau đó bám vào và kết nối với mạch ADN gốc, tháo xoắn phân tử ADN. Các nucleotit gắn vào mạch mã gốc và tổng hợp mạch ARN mới.

3.2. Diễn biến

Quá trình phiên mã có 3 giai đoạn là khởi đầu, kéo dài và kết thúc.

• Khởi đầu: ADN cuộn xoắn và liên kết với protein. Khi tín hiệu phiên mã được nhận biết, mạch gốc ADN sẽ dãn xoắn để lộ ra vùng điều hòa. Enzyme ARN polimeraza nhận biết mạch gốc và bám vào, trượt trên mạch gốc ADN theo chiều 3′ – 5′. Yếu tố sigma giúp nhận biết điểm khởi đầu phiên mã.

• Kéo dài chuỗi: Enzyme ARN polimeraza trượt trên mạch gốc ADN và các nucleotit tự do liên kết với nucleotit trên mạch gốc 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

Các nucleotit mới liên kết với nhau bằng liên kết photphodieste để tạo ra một chuỗi poliribonucleotit liên tục có chiều 5′ – 3′ sử dụng năng lượng ATP. Các đoạn ARN pol sau đó được gấp lại như ban đầu.

• 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 cho lần phiên mã tiếp theo. Hai mạch gen liên kết trở lại với nhau.

3.3. Kết quả của quá trình phiên mã

Mỗi lần phiên mã sẽ tạo ra một phân tử ARN, bao gồm mARN, tARN hoặc rARN, có trình tự tương đương với mạch bổ sung của ADN, nhưng thay vì T, nó có U. Các phân tử ARN này tham gia vào quá trình dịch mã.

3.4. Ý nghĩa

Quá trình phiên mã tạo ra các loại ARN tham gia trực tiếp vào quá trình tổng hợp protein. Từ các protein này, sinh vật có thể điều chỉnh các đặc trưng của mình.

4. Sự khác nhau giữa phiên mã ở sinh vật nhân sơ và nhân thực

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 protein đó tương ứng với protein bình thường khi được tổng hợp trong tế bào nhân thực.
B. Có thể protein đó chứa nhiều axit amin hơn bình thường.
C. Có thể protein đó chứa ít axit amin hơn bình thường.
D. Có thể protein 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 enzym 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 của gen, 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; 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 dưới đây 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 và cũng có số lần phiên mã khác nhau.
C. Trên các NST khác nhau, các gen có số lần nhân đôi như nhau và cũng có số lần phiên mã bằng nhau.
D. Trong một tế bào, các gen có số lần nhân đôi và số lần phiên mã bằng nhau.
Đáp án: C

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 ribônuclêôtít 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 ribosom 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 1 gen ở vi khuẩn 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 nuclêôtít của cả mạch. Hãy xác định số lượng mỗi loại ribônuclêôtít U, A, G, X của mARN lần lượt 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 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 học lớp 12, em có thể truy cập ngay trang web HEFC 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?

HEFC