Chuyên đề về ADN và quá trình nhân đôi là một dạng quan trọng trong chương trình sinh 12. Để thành thạo dạng bài tập này, trước hết chúng ta cần nắm sơ lược kiến thức cơ bản về ADN, cấu tạo và chức năng của nó. Sau đó, cần nắm chắc các dạng bài xoay quanh nó trong các đề thi. Mỗi dạng bài sẽ có phương pháp giải dựa trên những kiến thức đã học. Sau đây là những dạng bài liên quan đến ADN, mời bạn đọc tham khảo ! Bên cạnh đó là hệ thống những công thức hữu ích để giải bài tập.
Dạng 1. Xác định trình tự nuclêôtit
Cho biết: Trình tự nuclêôtit trên một mạch của gen.
Yêu cầu:
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên gen (ADN).
+ Hoặc xác định trình tự nuclêôtit ARN do gen phiên mã.
- Cách giải:
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch còn lại của ADN (gen):
Căn cứ nguyên tắc cấu tạo của ADN, các đơn phân của hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung:
A liên kết với T; G liên kết với X .
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên ARN:
Căn cứ cơ chế quá trình phiên mã, phân tử ARN chỉ được tổng hợp từ mạch gốc của gen. Các đơn phân của mạch gốc liên kết với các nuclêôtit môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung
A mạch gốc liên kết với U môi trường
T mạch gốc liên kết với A môi trường
G mạch gốc liên kết với X môi trường
X mạch gốc liên kết với G môi trường
Ví dụ 1: Một gen chứa đoạn mạch có trình tự nuclêôtit là . . . A- G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự nuclêôtit tương ứng trên mạch bổ sung.
Hướng dẫn giải bài tập
Theo NTBS các nuclêôtit trên gen liên kết với nhau theo nguyên tắc A liên kết với T, G liên kết với X
Vậy: Mạch có trình tự: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Mạch bổ sung là: . . . T - A - G - A - A - T - X - G - A . . .
Ví dụ 2: Một gen chứa đoạn mạch bổ sung với đoạn mạch mang mã gốc có trình tự nuclêôtit là:
. . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự các ribô nuclêôtit được tổng hợp từ đoạn gen này.
Hướng dẫn giải bài tập
Khi biết mạch bổ sung => Xác định mạch gốc => xác định ARN (theo nguyên tắc bổ sung)
Giải
- Theo NTBS: Các nuclêôtit trên gen liên kết với nhau theo nguyên tắc A liên kết với T, G liên kết với X
Trong quá trình phiên mã các nuclêôtit trên gen liên kết với các nuclêôtit môt trường theo nguyên tắc:
A mạch gốc liên kết với U môi trường
T mạch gốc liên kết với A môi trường
G mạch gốc liên kết với X môi trường
X mạch gốc liên kết với G môi trường
Theo bài ra: mạch bổ sung của gen: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
=> Mạch gốc của gen: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .
=> ARN . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .
Lưu ý: Trình tự nuclêôtit mARN giống trình tự nuclêôtit của mạch bổ sung (Thay T bằng U)
Dạng 2. Xác định trình tự nuclêôtit của gen (ADN) khi biết trình tự nuclêôtit của ARN.
- Cách giải: Căn cứ nguyên tắc bổ sung trên gen và quá trình phiên mã
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của ADN (gen)
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch bổ sung.
Ví dụ: Phân tử mARN chứa đoạn mạch có trình tự nuclêôtit là . . . A- G - X - U - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự nuclêôtit tương ứng trên gen.
Hướng dẫn giải bài tập
mARN . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .
Mạch gốc: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .
Mạch bổ sung: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Dạng 3. Xác định số nuclêôtit, số liên kết hyđrô, chiều dài gen, số liên kết peptit . . .
Một số lưu ý:
- Virut, ADN chỉ có 1 mạch.
- Ở tinh trùng và trứng, hàm lượng ADN giảm 1/2 hàm lượng ADN trong tế bào sinh dưỡng.
- Ở kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau: hàm lượng ADN gấp 2 hàm lượng ADN ở các giai đoạn khác.
Giới thiệu một số công thức để giải bài tập
1. Tính chiều dài gen: lgen = 3.4.N/2
2. N = 2l/3,4= A+T+G+X = 2A + 2G
3. A=T; G=X. => A+G = T+X
4. %A=%T; %G=%X. => %A+%G = %T+%X=50%.
5. Số chu kì xoắn: (C) = N/20
6. Số bộ ba mã hóa =N/6
6.Tính số axit amin:
6.1. Số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp (gen phiên mã 1 lần, 1 ribôxôm trượt qua không lặp lại : N/6 - 1
6.2. Số axitamin môi trường cung cấp trong dịch mã khi gen phiên mã 1 lần, 1 ribôxôm trượt qua không lặp lại: N/6-2
6.3. Gen phiên mã k lần. Trên mỗi phân tử mARN tham gia dịch mã có n Ribôxômcùng trượt qua m lần. Số axit amin môi trường cung cấp là: k. n. (m+1)(N- 1)
6.4. Gen phiên mã k lần. Trên mỗi phân tử mARN tham gia dịch mã có n Ribôxômcùng trượt qua, lặp lại m lần. Số axit amin môi trường cung cấp là:
7. Số Liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G ( lk)
8. Khối lượng phân tử ADN (gen): MAD N = N . 300 ( đvC).
9. Số liên kết phôtphođieste
9.1. Số liên kết phôtphođieste trên một mạch = số liên kết phôtphođieste trên ARN = N -1.
9.2. Số liên kết phôtphođieste trên cả phân tử ADN = 2N - 2.
10. Số gen con được tạo ra sau k lần tái bản: 2k.
11. Số gen con có 2 mạch hoàn toàn mới được tạo ra sau k lần tái bản: 2k - 2.
12. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản k lần: N. 2k
13. Số nuclêôtit môi trường cung cấp khi gen tái bản k lần: N. (2k-1)
14. Số nuclêôtit trên các phân tử mARN khi gen phiên mã k lần: k.N/2
15. Số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit = số axitamin trong phân tử prôtêin -1
16. Số nu từng loại từng mạch và cả gen:
A1 = T2 %A1 = % T2
T1 = A2 % T1 = % A2
G1 = X2 % G1 = % X2
X1 = G2 % X1 = % G2
=> A = T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2
G=X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2
17. Phiên mã: (Đơn phân của ARN là rNu)
- Gọi số nu từng loại của ARN là rA, rU, rX, rG thì
- Theo NTBS:
rA = Tmạch gốc. % rA = % Tmạch gốc
rU = Amạch gốc. % rU = % Amạch gốc.
rX = Gmạch gốc % rX = % Gmạch gốc
rG = Xmạch gốc % rG = % Xmạch gốc
Vì Amạch gốc + Tmạch gốc = Agen = Tgen
=> rA + rU = Agen = Tgen
rG + rX = Ggen = Tgen
18. Khối lượng ARN: Ngen/2. 300ĐVC
19. Số Lk hiđrô bị phá hủy: Hphá hủy = Hgen. (2k – 1).
20. Số LK hiđrô hình thành: Hht = H. 2k
21. Số ribô nuclêôtit (rNu) môi trường cung cấp cho gen phiên mã K lần:
rAmt = rA. K = Tgốc . K
rUmt = rU. K = Agốc . K
rXmt = rX. K = Ggốc . K
rGmt = rG. K = Xgốc . K
22. Số liên kết peptit được hình thành khi các axit amin liên kết nhau = số phân tử H2O = số aa -1.
Bài toán 1. Một gen có chiều dài là 5100 A0, số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%. Hãy xác định:
1. Số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Số liên kết hydro của gen
3. Số nucleoti trên mARN do gen phiên mã
4. Số chu kỳ xoắn của gen.
5. Số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số nuclêôtit của gen (N) N = 3000 (nu) => ()
Số nuclêôtit từng loại (A, T, G, X)
Theo NTBS => %A=%T =20% => A = T = 3000. 20% = 600 (nu)
%G = %X = 50% -20% = 30% => G = X= 3000. 30% =900 (nu)
2. Số liên kết hyđrô trên gen = 2A + 3G = 3000.
3. Số nuclêôtit trên mARN = 1500
4. Số chu kỳ xoắn =150.
5. Số bộ ba mã hóa = 500.
6. Số axitamin trong chuổi pôlipeptit được tổng hợp = 500-2 = 498.
7. Số liên kết photphodieste
Trên mỗi mạch = N-1 = 2999.
Trên phân tử ADN = 2N-2 = 5998.
8. Số gen con tạo thành sau 3 lần tái bản: 23 = 8.
9. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần = 23. 3000 = 24000.
10. Gen tái bản 3 lần, số nuclêôtit môi trường cung cấp =(23 -1). 3000 = 21000.
11. Gen phiên mã 5 lần, số nuclêôtit trên các phân tử ARN = 5. 1500 =7500
Bài tập tự giải
Bài 1. Một gen có chiều dài là 4080 A0, số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%.
1. Xác định số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số liên kết hydro của gen
3. Xác định số nucleoti trên mARN do gen phiên mã
4. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
5. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
12. Xác định số phân tử H2O được giải phóng để hình thành chuỗi pôlipeptit.
Bài 2. Một gen có tổng số nuclêôtit là 3000. Số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%.
1. Xác định số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số liên kết hydro của gen
3. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã
4. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
5. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Xác định chiều dài gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Bài 3. Một gen có 3120 liên kết hiđrô và có 480 Adenin.
1. Tính số lượng và tỷ lệ nuclêôtit của mỗi loại của gen.
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã
3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
4. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
5. Xác định chiều dài gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Bài toán 2. Vùng mã hóa của gen (không kể codon kết thúc) gồm 735 cặp bazơ nitơ. Tính khối lượng phân tử protein do gen mã hóa biết khối lượng phân tử trung bình của 1 axit amin dạng chưa mất nước là 122 và có 5 liên kết đissulfit hình thành tự phát trong quá trình cuộn gập của phân tử protein này.
Bài giải
- Số bộ 3 tham gia tổng hợp prôtêin = 245
=> Số aa trong phân tử prôtêin = Số aa tạo thành - 1 = 245-1=244
- Số phân tử nước tạo thành khi hình thành chuỗi polipeptit = 245-1 =244.
- Khi aa mở đầu tách khỏi chuỗi pôlipeptit => có 1 phân tử nước kết hợp tạo phản ứng thủy phân.
=> Toàn bộ quá trình đã giải phóng ra 244-1=243 phân tử nước.
- Số nguyên tử H2 tạo cầu đisulfit = 5.2=10
=> Khối lượng prôtêin = Số aa .Maa - Số H2O.18 - mH2 tách ra tạo cầu đisulfit
= 244.122 - 243.18 -10 = 29768 - 4374 - 10 = 25384.
Dạng 4. Xác định số bộ ba, chiều dài gen khi biết số axitamin
Bài toán 1. Trong quá trình dịch mã, để tổng hợp 1 chuỗi pôlipeptit cần môi trường cung cấp 249 axitamin.
1. Xác định số nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.
3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
4. Xác định chiều dài gen.
5. Tính số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số nuclêôtit trên gen = (249+1)x 6 = 1500.
2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã = 1500/2=750
3. Số chu kỳ xoắn của gen =75.
4. lgen = 2550A0.
5. Số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit = 249-1 =248.
Bài toán 2. Chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh có 248 axitamin.
1. Xác định bộ ba trên mARN
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.
3. Xác định chiều dài gen.
4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Xác định bộ ba trên mARN = 248+2=250
2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã =250x3 =750
3. lgen = lARN=750x3,4 = 2550A0.
4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit = 248.
Dạng 5. Tính số nuclêôtit của tế bào sinh dưỡng, giao tử.
Bài toán 1. Một tế bào lưỡng bội của một loài sinh vật chứa hàm lượng ADN gồm 6 ×109 cặp nuclêôtit.
1. Khi bước vào kì đầu của quá trình nguyên phân chuỗi pôlipeptit tế bào này có hàm lượng ADN chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?
2. Tế bào tinh trùng chứa số nuclêôtit là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải bài tập
1. Hàm lượng ADN ở kỳ đầu có số nuclêôtit là: 2. 6. 109 = 12. 109 cặp nuclêôtit.
2. Hàm lượng ADN ở tinh trùng có số nuclêôtit là: . 109 = 3. 109 cặp nuclêôtit
Bài toán 2. Một tế bào lưỡng bội của một loài sinh vật chứa hàm lượng ADN gồm 6 ×109 cặp nuclêôtit.
1. Ở kỳ giữa của quá trình nguyên phân tế bào này có hàm lượng ADN chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?
2. Tế bào trứng chứa số nuclêôtit là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
1. Hàm lượng ADN ở kỳ đầu có số nuclêôtit là: 2. 6. 109 = 12. 109 cặp nuclêôtit.
2. Hàm lượng ADN ở tinh trùng có số nuclêôtit là: . 109 = 3. 109 cặp nuclêôtit
Dạng 6. Tính số nuclêôtit 1 mạch, xác định cấu trúc gen.
Lưu ý: Theo NTBS, A1=T2; T1= A2; G1= X2; X1=G2.
%A +%G = 50%.
N=100x = 100x
A1+A2=T1+T2= Agen; G1+G2= X1+X2= Xgen.
Số nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp cho phiên mã là bội số của số nuclêôtit trên mạch gốc của gen. (Chia hết cho số nuclêôtit trên mạch gốc)
Bài toán 1. Một gen của sinh vật nhân sơ có guanin chiếm 20% tổng số nuclêôtit của gen. Trên một mạch của gen này có 150 Ađênin và 120 Timin.
1. Tính số liên kết hiđrô của gen.
2. Tính chiều dài gen.
3. Tính số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Theo NTBS, %G+%A = 50% => %A = 30%
Theo bài ra A1 = T2 = 150; T1= A2 = 120
=> A = T = A1+ A2= 270 Ao 30%
=> N = 270 x 100:30 = 900
=> G=X = 180.
- Số liên kết hyđrô = 2A+3G = 270 x 2 +180 x 3 = 1080
2. Lgen = 900:2x3,4 = 1530A0.
3. Số nuclêôtit trong các gen con = 23 x 900 = 7200.
Bài toán 2. Trong tế bào nhân sơ, xét một gen dài 4080 A0, có 560 Ađênin. Mạch đơn thứ nhất của gen có 260 Ađênin và 380 Guanin, gen này phiên mã cần môi trường nội bào cung cấp 600 Uraxin.
1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.
3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
- N = = 4080x2/3,4 = 2400
- A = T = 560 => G = X = (2400 -2x560):2 = 640.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.
Theo NTBS, A1 = T2 = 260
G1 = X2 = 380.
X1 = G2 = Ggen - G1= 640 - 380 = 260.
T1 = A2 = A - A1 = 560 - 260 = 300.
Do Umtcc = Agốc= 600 => mạch 2 là mạch gốc.
3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.
Do mạch 2 là mạch gốc nên trên mARN có
A = Tgốc = 260; U = Agốc = 300; G = Xgốc = 380; X = Ggốc = 260.
Bài toán 3. Một gen có 450 Ađênin và 1050 Guanin. Mạch mang mã gốc của gen có 300 Timin và 600 Xitôzin.
1. Tính số lượng từng loại: rA, rU, rG, rX trên phân tử ARN được tổng hợp từ gen này.
2. Tính chiều dài gen.
3. Tính số chu kỳ xoắn của gen.
4. Tính số axitamin môi trường cung cấp để tạo ra 1 chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số lượng từng loại: rA, rU, rG, rX trên phân tử ARN được tổng hợp từ gen này.
Ag = Tbs = 300
Tg = Abs = A - Ag = 450 -300 = 150.
Xg = Gbs = 600
Gg = Xbs = G - Gbs = 1050 - 600 = 450
Vậy rA = Tg = 300; rU = Ag = 150; rG = Xg = 600; rX = Gg = 450
2. Chiều dài gen.
N = A + T + G + X = 2A + 2G = 3000.
Lgen = N/2x3,4 = 5100A0.
3. Số chu kỳ xoắn của gen. C = 150
4. Số axitamin môi trường cung cấp để tạo ra 1 chuỗi pôlipeptit = 3000/6 - 1 = 499.
Bài toán 4. Phân tử mARN trưởng thành được tạo ra chứa 20%U, 10%A, 40%X và 450G. Các đoạn intron bị cắt bỏ có tổng chiều dài là 30,6µm, trong đó có tỉ lệ G = 2U = 3X = 4A.
1. Tính số nuclêôtit trên gen tổng hợp mARN trên.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trong phân tử mARN sơ khai tương ứng.
3. Tính tỷ lệ mỗi loại nuclêôtit trên mạch mã gốc của gen.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Tính số nuclêôtit trên gen tổng hợp mARN trên.
%U + %A + %X + %G = 100% => %G = 30%.
=> Số nuclêôtit trên mARN = 450x100/30 = 1500.
Số nuclêôtit trên đoạn bị cắt bỏ là 306000/3,4 = 90.000.
=> Số nuclêôtit trên gen là 1500x2 + 90.000x2 = 93.000 (nu)
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trong phân tử mARN sơ khai tương ứng.
Số nuclêôtit từng loại trên các đoạn intron là:
G = 43200; U = 21600; X = 14400; A = 10800
Số nuclêôtit từng loại trên mARN trưởng thành:
A = 150; U = 300; X = 600; G = 450.
Số nuclêôtit từng loại trên mARN sơ khai
A = 10800 + 150 = 10950;
U = 21600 + 300 = 21900;
X = 600 + 14400 = 15000;
G = 43200 + 450 = 43650;
3. Số lượng nuclêôtit trên mạch mã gốc = N/2 = 91500.
A = rU = 21900 => %A = 21900/91500*100 = 23,9
T = rA = 10950 => %T = 10900/91500*100 = 11,9
G = rX = 15000 = %G = 15000/91500*100 = 16,4
X = rG = 100 -%A-%T-%G-%X = 47,8
Bài toán 5. Phân tích thành phần hóa học của một axit nuclêic cho thấy tỉ lệ các loại nuclêôtit A = 20%; G = 35%; T = 20% và số lượng X = 150.
1. Axit nuclêic này là ADN hay ARN, cấu trúc mạch đơn hay kép?
2. Tính số liên kết photphodieste trên axit nuclêôtit trên.
3. Tính chiều dài axit nuclêôtit trên.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Do trên axit nuclêôtit có A, T, G, X => ADN. Vì %A ≠%T => mạch đơn.
Vậy, Axit nuclêic này là ADN có cấu trúc mạch đơn.
2. Số liên kết photphodieste trên axit nuclêic trên:
X = 150, chiếm 30% => N = 150/30*100 = 500.
Số liên kết photphodieste = 500-1=499.
Dạng 1. Xác định trình tự nuclêôtit
Cho biết: Trình tự nuclêôtit trên một mạch của gen.
Yêu cầu:
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên gen (ADN).
+ Hoặc xác định trình tự nuclêôtit ARN do gen phiên mã.
- Cách giải:
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch còn lại của ADN (gen):
Căn cứ nguyên tắc cấu tạo của ADN, các đơn phân của hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung:
A liên kết với T; G liên kết với X .
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên ARN:
Căn cứ cơ chế quá trình phiên mã, phân tử ARN chỉ được tổng hợp từ mạch gốc của gen. Các đơn phân của mạch gốc liên kết với các nuclêôtit môi trường nội bào theo nguyên tắc bổ sung
A mạch gốc liên kết với U môi trường
T mạch gốc liên kết với A môi trường
G mạch gốc liên kết với X môi trường
X mạch gốc liên kết với G môi trường
Ví dụ 1: Một gen chứa đoạn mạch có trình tự nuclêôtit là . . . A- G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự nuclêôtit tương ứng trên mạch bổ sung.
Hướng dẫn giải bài tập
Theo NTBS các nuclêôtit trên gen liên kết với nhau theo nguyên tắc A liên kết với T, G liên kết với X
Vậy: Mạch có trình tự: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Mạch bổ sung là: . . . T - A - G - A - A - T - X - G - A . . .
Ví dụ 2: Một gen chứa đoạn mạch bổ sung với đoạn mạch mang mã gốc có trình tự nuclêôtit là:
. . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự các ribô nuclêôtit được tổng hợp từ đoạn gen này.
Hướng dẫn giải bài tập
Khi biết mạch bổ sung => Xác định mạch gốc => xác định ARN (theo nguyên tắc bổ sung)
Giải
- Theo NTBS: Các nuclêôtit trên gen liên kết với nhau theo nguyên tắc A liên kết với T, G liên kết với X
Trong quá trình phiên mã các nuclêôtit trên gen liên kết với các nuclêôtit môt trường theo nguyên tắc:
A mạch gốc liên kết với U môi trường
T mạch gốc liên kết với A môi trường
G mạch gốc liên kết với X môi trường
X mạch gốc liên kết với G môi trường
Theo bài ra: mạch bổ sung của gen: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
=> Mạch gốc của gen: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .
=> ARN . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .
Lưu ý: Trình tự nuclêôtit mARN giống trình tự nuclêôtit của mạch bổ sung (Thay T bằng U)
Dạng 2. Xác định trình tự nuclêôtit của gen (ADN) khi biết trình tự nuclêôtit của ARN.
- Cách giải: Căn cứ nguyên tắc bổ sung trên gen và quá trình phiên mã
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của ADN (gen)
+ Xác định trình tự nuclêôtit trên mạch bổ sung.
Ví dụ: Phân tử mARN chứa đoạn mạch có trình tự nuclêôtit là . . . A- G - X - U - A - G - X - A . . . .
Xác định trình tự nuclêôtit tương ứng trên gen.
Hướng dẫn giải bài tập
mARN . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .
Mạch gốc: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .
Mạch bổ sung: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .
Dạng 3. Xác định số nuclêôtit, số liên kết hyđrô, chiều dài gen, số liên kết peptit . . .
Một số lưu ý:
- Virut, ADN chỉ có 1 mạch.
- Ở tinh trùng và trứng, hàm lượng ADN giảm 1/2 hàm lượng ADN trong tế bào sinh dưỡng.
- Ở kỳ đầu, kỳ giữa, kỳ sau: hàm lượng ADN gấp 2 hàm lượng ADN ở các giai đoạn khác.
Giới thiệu một số công thức để giải bài tập
1. Tính chiều dài gen: lgen = 3.4.N/2
2. N = 2l/3,4= A+T+G+X = 2A + 2G
3. A=T; G=X. => A+G = T+X
4. %A=%T; %G=%X. => %A+%G = %T+%X=50%.
5. Số chu kì xoắn: (C) = N/20
6. Số bộ ba mã hóa =N/6
6.Tính số axit amin:
6.1. Số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp (gen phiên mã 1 lần, 1 ribôxôm trượt qua không lặp lại : N/6 - 1
6.2. Số axitamin môi trường cung cấp trong dịch mã khi gen phiên mã 1 lần, 1 ribôxôm trượt qua không lặp lại: N/6-2
6.3. Gen phiên mã k lần. Trên mỗi phân tử mARN tham gia dịch mã có n Ribôxômcùng trượt qua m lần. Số axit amin môi trường cung cấp là: k. n. (m+1)(N- 1)
6.4. Gen phiên mã k lần. Trên mỗi phân tử mARN tham gia dịch mã có n Ribôxômcùng trượt qua, lặp lại m lần. Số axit amin môi trường cung cấp là:
7. Số Liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G ( lk)
8. Khối lượng phân tử ADN (gen): MAD N = N . 300 ( đvC).
9. Số liên kết phôtphođieste
9.1. Số liên kết phôtphođieste trên một mạch = số liên kết phôtphođieste trên ARN = N -1.
9.2. Số liên kết phôtphođieste trên cả phân tử ADN = 2N - 2.
10. Số gen con được tạo ra sau k lần tái bản: 2k.
11. Số gen con có 2 mạch hoàn toàn mới được tạo ra sau k lần tái bản: 2k - 2.
12. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản k lần: N. 2k
13. Số nuclêôtit môi trường cung cấp khi gen tái bản k lần: N. (2k-1)
14. Số nuclêôtit trên các phân tử mARN khi gen phiên mã k lần: k.N/2
15. Số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit = số axitamin trong phân tử prôtêin -1
16. Số nu từng loại từng mạch và cả gen:
A1 = T2 %A1 = % T2
T1 = A2 % T1 = % A2
G1 = X2 % G1 = % X2
X1 = G2 % X1 = % G2
=> A = T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2
G=X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2
17. Phiên mã: (Đơn phân của ARN là rNu)
- Gọi số nu từng loại của ARN là rA, rU, rX, rG thì
- Theo NTBS:
rA = Tmạch gốc. % rA = % Tmạch gốc
rU = Amạch gốc. % rU = % Amạch gốc.
rX = Gmạch gốc % rX = % Gmạch gốc
rG = Xmạch gốc % rG = % Xmạch gốc
Vì Amạch gốc + Tmạch gốc = Agen = Tgen
=> rA + rU = Agen = Tgen
rG + rX = Ggen = Tgen
18. Khối lượng ARN: Ngen/2. 300ĐVC
19. Số Lk hiđrô bị phá hủy: Hphá hủy = Hgen. (2k – 1).
20. Số LK hiđrô hình thành: Hht = H. 2k
21. Số ribô nuclêôtit (rNu) môi trường cung cấp cho gen phiên mã K lần:
rAmt = rA. K = Tgốc . K
rUmt = rU. K = Agốc . K
rXmt = rX. K = Ggốc . K
rGmt = rG. K = Xgốc . K
22. Số liên kết peptit được hình thành khi các axit amin liên kết nhau = số phân tử H2O = số aa -1.
Bài toán 1. Một gen có chiều dài là 5100 A0, số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%. Hãy xác định:
1. Số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Số liên kết hydro của gen
3. Số nucleoti trên mARN do gen phiên mã
4. Số chu kỳ xoắn của gen.
5. Số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số nuclêôtit của gen (N) N = 3000 (nu) => ()
Số nuclêôtit từng loại (A, T, G, X)
Theo NTBS => %A=%T =20% => A = T = 3000. 20% = 600 (nu)
%G = %X = 50% -20% = 30% => G = X= 3000. 30% =900 (nu)
2. Số liên kết hyđrô trên gen = 2A + 3G = 3000.
3. Số nuclêôtit trên mARN = 1500
4. Số chu kỳ xoắn =150.
5. Số bộ ba mã hóa = 500.
6. Số axitamin trong chuổi pôlipeptit được tổng hợp = 500-2 = 498.
7. Số liên kết photphodieste
Trên mỗi mạch = N-1 = 2999.
Trên phân tử ADN = 2N-2 = 5998.
8. Số gen con tạo thành sau 3 lần tái bản: 23 = 8.
9. Số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần = 23. 3000 = 24000.
10. Gen tái bản 3 lần, số nuclêôtit môi trường cung cấp =(23 -1). 3000 = 21000.
11. Gen phiên mã 5 lần, số nuclêôtit trên các phân tử ARN = 5. 1500 =7500
Bài tập tự giải
Bài 1. Một gen có chiều dài là 4080 A0, số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%.
1. Xác định số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số liên kết hydro của gen
3. Xác định số nucleoti trên mARN do gen phiên mã
4. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
5. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
12. Xác định số phân tử H2O được giải phóng để hình thành chuỗi pôlipeptit.
Bài 2. Một gen có tổng số nuclêôtit là 3000. Số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%.
1. Xác định số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số liên kết hydro của gen
3. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã
4. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
5. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
6. Xác định chiều dài gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Bài 3. Một gen có 3120 liên kết hiđrô và có 480 Adenin.
1. Tính số lượng và tỷ lệ nuclêôtit của mỗi loại của gen.
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã
3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
4. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.
5. Xác định chiều dài gen.
6. Xác định số axitamin trong chuỗi pôlipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.
7. Xác định số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.
8. Gen tiến hành tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.
9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.
11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.
Bài toán 2. Vùng mã hóa của gen (không kể codon kết thúc) gồm 735 cặp bazơ nitơ. Tính khối lượng phân tử protein do gen mã hóa biết khối lượng phân tử trung bình của 1 axit amin dạng chưa mất nước là 122 và có 5 liên kết đissulfit hình thành tự phát trong quá trình cuộn gập của phân tử protein này.
Bài giải
- Số bộ 3 tham gia tổng hợp prôtêin = 245
=> Số aa trong phân tử prôtêin = Số aa tạo thành - 1 = 245-1=244
- Số phân tử nước tạo thành khi hình thành chuỗi polipeptit = 245-1 =244.
- Khi aa mở đầu tách khỏi chuỗi pôlipeptit => có 1 phân tử nước kết hợp tạo phản ứng thủy phân.
=> Toàn bộ quá trình đã giải phóng ra 244-1=243 phân tử nước.
- Số nguyên tử H2 tạo cầu đisulfit = 5.2=10
=> Khối lượng prôtêin = Số aa .Maa - Số H2O.18 - mH2 tách ra tạo cầu đisulfit
= 244.122 - 243.18 -10 = 29768 - 4374 - 10 = 25384.
Dạng 4. Xác định số bộ ba, chiều dài gen khi biết số axitamin
Bài toán 1. Trong quá trình dịch mã, để tổng hợp 1 chuỗi pôlipeptit cần môi trường cung cấp 249 axitamin.
1. Xác định số nuclêôtit trên gen.
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.
3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.
4. Xác định chiều dài gen.
5. Tính số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số nuclêôtit trên gen = (249+1)x 6 = 1500.
2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã = 1500/2=750
3. Số chu kỳ xoắn của gen =75.
4. lgen = 2550A0.
5. Số liên kết peptit trên chuỗi pôlipeptit = 249-1 =248.
Bài toán 2. Chuỗi pôlipeptit hoàn chỉnh có 248 axitamin.
1. Xác định bộ ba trên mARN
2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã.
3. Xác định chiều dài gen.
4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Xác định bộ ba trên mARN = 248+2=250
2. Số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã =250x3 =750
3. lgen = lARN=750x3,4 = 2550A0.
4. Số liên kết peptit được hình thành để tạo ra chuỗi pôlipeptit = 248.
Dạng 5. Tính số nuclêôtit của tế bào sinh dưỡng, giao tử.
Bài toán 1. Một tế bào lưỡng bội của một loài sinh vật chứa hàm lượng ADN gồm 6 ×109 cặp nuclêôtit.
1. Khi bước vào kì đầu của quá trình nguyên phân chuỗi pôlipeptit tế bào này có hàm lượng ADN chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?
2. Tế bào tinh trùng chứa số nuclêôtit là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải bài tập
1. Hàm lượng ADN ở kỳ đầu có số nuclêôtit là: 2. 6. 109 = 12. 109 cặp nuclêôtit.
2. Hàm lượng ADN ở tinh trùng có số nuclêôtit là: . 109 = 3. 109 cặp nuclêôtit
Bài toán 2. Một tế bào lưỡng bội của một loài sinh vật chứa hàm lượng ADN gồm 6 ×109 cặp nuclêôtit.
1. Ở kỳ giữa của quá trình nguyên phân tế bào này có hàm lượng ADN chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?
2. Tế bào trứng chứa số nuclêôtit là bao nhiêu?
Hướng dẫn giải
1. Hàm lượng ADN ở kỳ đầu có số nuclêôtit là: 2. 6. 109 = 12. 109 cặp nuclêôtit.
2. Hàm lượng ADN ở tinh trùng có số nuclêôtit là: . 109 = 3. 109 cặp nuclêôtit
Dạng 6. Tính số nuclêôtit 1 mạch, xác định cấu trúc gen.
Lưu ý: Theo NTBS, A1=T2; T1= A2; G1= X2; X1=G2.
%A +%G = 50%.
N=100x = 100x
A1+A2=T1+T2= Agen; G1+G2= X1+X2= Xgen.
Số nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp cho phiên mã là bội số của số nuclêôtit trên mạch gốc của gen. (Chia hết cho số nuclêôtit trên mạch gốc)
Bài toán 1. Một gen của sinh vật nhân sơ có guanin chiếm 20% tổng số nuclêôtit của gen. Trên một mạch của gen này có 150 Ađênin và 120 Timin.
1. Tính số liên kết hiđrô của gen.
2. Tính chiều dài gen.
3. Tính số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Theo NTBS, %G+%A = 50% => %A = 30%
Theo bài ra A1 = T2 = 150; T1= A2 = 120
=> A = T = A1+ A2= 270 Ao 30%
=> N = 270 x 100:30 = 900
=> G=X = 180.
- Số liên kết hyđrô = 2A+3G = 270 x 2 +180 x 3 = 1080
2. Lgen = 900:2x3,4 = 1530A0.
3. Số nuclêôtit trong các gen con = 23 x 900 = 7200.
Bài toán 2. Trong tế bào nhân sơ, xét một gen dài 4080 A0, có 560 Ađênin. Mạch đơn thứ nhất của gen có 260 Ađênin và 380 Guanin, gen này phiên mã cần môi trường nội bào cung cấp 600 Uraxin.
1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.
3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.
- N = = 4080x2/3,4 = 2400
- A = T = 560 => G = X = (2400 -2x560):2 = 640.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của gen.
Theo NTBS, A1 = T2 = 260
G1 = X2 = 380.
X1 = G2 = Ggen - G1= 640 - 380 = 260.
T1 = A2 = A - A1 = 560 - 260 = 300.
Do Umtcc = Agốc= 600 => mạch 2 là mạch gốc.
3. Tính số lượng nuclêotit từng loại trên mARN do gen phiên mã.
Do mạch 2 là mạch gốc nên trên mARN có
A = Tgốc = 260; U = Agốc = 300; G = Xgốc = 380; X = Ggốc = 260.
Bài toán 3. Một gen có 450 Ađênin và 1050 Guanin. Mạch mang mã gốc của gen có 300 Timin và 600 Xitôzin.
1. Tính số lượng từng loại: rA, rU, rG, rX trên phân tử ARN được tổng hợp từ gen này.
2. Tính chiều dài gen.
3. Tính số chu kỳ xoắn của gen.
4. Tính số axitamin môi trường cung cấp để tạo ra 1 chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Số lượng từng loại: rA, rU, rG, rX trên phân tử ARN được tổng hợp từ gen này.
Ag = Tbs = 300
Tg = Abs = A - Ag = 450 -300 = 150.
Xg = Gbs = 600
Gg = Xbs = G - Gbs = 1050 - 600 = 450
Vậy rA = Tg = 300; rU = Ag = 150; rG = Xg = 600; rX = Gg = 450
2. Chiều dài gen.
N = A + T + G + X = 2A + 2G = 3000.
Lgen = N/2x3,4 = 5100A0.
3. Số chu kỳ xoắn của gen. C = 150
4. Số axitamin môi trường cung cấp để tạo ra 1 chuỗi pôlipeptit = 3000/6 - 1 = 499.
Bài toán 4. Phân tử mARN trưởng thành được tạo ra chứa 20%U, 10%A, 40%X và 450G. Các đoạn intron bị cắt bỏ có tổng chiều dài là 30,6µm, trong đó có tỉ lệ G = 2U = 3X = 4A.
1. Tính số nuclêôtit trên gen tổng hợp mARN trên.
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trong phân tử mARN sơ khai tương ứng.
3. Tính tỷ lệ mỗi loại nuclêôtit trên mạch mã gốc của gen.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Tính số nuclêôtit trên gen tổng hợp mARN trên.
%U + %A + %X + %G = 100% => %G = 30%.
=> Số nuclêôtit trên mARN = 450x100/30 = 1500.
Số nuclêôtit trên đoạn bị cắt bỏ là 306000/3,4 = 90.000.
=> Số nuclêôtit trên gen là 1500x2 + 90.000x2 = 93.000 (nu)
2. Tính số lượng từng loại nuclêôtit trong phân tử mARN sơ khai tương ứng.
Số nuclêôtit từng loại trên các đoạn intron là:
G = 43200; U = 21600; X = 14400; A = 10800
Số nuclêôtit từng loại trên mARN trưởng thành:
A = 150; U = 300; X = 600; G = 450.
Số nuclêôtit từng loại trên mARN sơ khai
A = 10800 + 150 = 10950;
U = 21600 + 300 = 21900;
X = 600 + 14400 = 15000;
G = 43200 + 450 = 43650;
3. Số lượng nuclêôtit trên mạch mã gốc = N/2 = 91500.
A = rU = 21900 => %A = 21900/91500*100 = 23,9
T = rA = 10950 => %T = 10900/91500*100 = 11,9
G = rX = 15000 = %G = 15000/91500*100 = 16,4
X = rG = 100 -%A-%T-%G-%X = 47,8
Bài toán 5. Phân tích thành phần hóa học của một axit nuclêic cho thấy tỉ lệ các loại nuclêôtit A = 20%; G = 35%; T = 20% và số lượng X = 150.
1. Axit nuclêic này là ADN hay ARN, cấu trúc mạch đơn hay kép?
2. Tính số liên kết photphodieste trên axit nuclêôtit trên.
3. Tính chiều dài axit nuclêôtit trên.
Hướng dẫn giải bài tập
1. Do trên axit nuclêôtit có A, T, G, X => ADN. Vì %A ≠%T => mạch đơn.
Vậy, Axit nuclêic này là ADN có cấu trúc mạch đơn.
2. Số liên kết photphodieste trên axit nuclêic trên:
X = 150, chiếm 30% => N = 150/30*100 = 500.
Số liên kết photphodieste = 500-1=499.
Sửa lần cuối:
