kiến thức cơ bản sinh học 12 kèm bài tập

kiến thức cơ bản sinh học 12, bài tập ví dụ tham khảo ôn thi tốt nghiệp

ADN - ARN - PROTEIN

1 ADN

- ADN là axit hữu cơ có cấu trúc đa phân gồm nhiều đơn phân là các Nucleotide

- Cấu tạo hóa học của ADN

+ Có 4 loại Nu A, T, G, X

+ Mỗi Nu có cấu trúc 3 phần: 1 phân tử axit H3PO4, 1 phân tử đường deoxiribozo

C5H10O4, 1 trong 4 loại bazo nito Ađênin, Timin, Guanin, Xitozin Các bazo nito chia làm

2 nhóm: kích thước lớn (purin) gồm A, G và nhóm có kích thước nhỏ (pyrimidine) gồm

T, X

+ Các Nu liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị (liên kết photpho dieste) Đường của Nu này liên kết với axit photphoric của Nu tiếp theo tạo ra chuỗi poliNu Nếu đường của Nu trước liên kết với axit của Nu tiếp theo thì sẽ tạo ra mạch có chiều 5’ đến 3’ và ngược lại.

- Cấu trúc không gian:

+ Mỗi phân tử ADN gồm 2 mạch poliNu chạy song song ngược chiều nhau, xoắn đều đặn quanh 1 trục không gian tưởng tượng theo chiều từ trái sang phải (chuỗi xoắn phải)

+ Mô hình của Watson-Crick dạng B:ADN xoắn theo chu kì, 1 chu kì xoắn cao 34

A0 gồm 10 cặp Nu, đường kính xoắn 20 A0

+ Mỗi phân tử ADN đều có số lượng, thành phần, trình tự các Nu khác nhau nên chỉ cần thay đổi 1 yếu tố là có thể xuất hiện đột biến

- Chức năng của ADN:mang (lưu trữ) và truyền đạt thông tin di truyền

- Gen là 1 đoạn của phân tử ADN mang thông tin quy định 1 sản phẩm xác định,

đó là chuỗi polipeptit hoặc 1 loại ARN.

- Chú ý:

+ 1 ADN có rất nhiều gen

+ ADN của sinh vật nhân sơ có cấu trúc mạch kép dạng vòng không có khả năng liên kết với protein histon để tạo nên NST.

Sự khác nhau giữa ADN ngoài nhân và trong nhân :

Cấu trúc

Là phân tử ADN trần Là phân tử ADN có khả năng liên kết với pr histon

Là chuỗi xoắn kép mạch vòng Là chuỗi ADN xoắn kép mạch thẳng

Chức năng Chứa các gen quy định tính trạng di truyền qua tế bào chất Lưu trữ, bảo quản, truyền đạt thông tin di truyền trong nhân tế bào

Đặc điểm Di truyền theo dòng mẹ, không chia

đều cho các tế bào con

Được di truyền theo các quy luật, vai trò của bố mẹ là ngang nhau

2 ARN

- Phần lớn giống ADN chỉ khác ở những đặc điểm sau:

+Có Nu loại U (uraxin) mà không có Nu loại T

+Đường cấu tạo Nu là đường ribozo C5H10O5

+Chỉ được cấu tạo từ 1 chuỗi poliNu có chiều từ 5’ đến 3’

+Có cấu trúc không gian đa dạng tùy vào từng loại ARN:

Mạch thẳng (mARN) ARN thông tin: không có liên kết hidro

Xoắn cục bộ (rARN) ARN riboxom: có liên kết hidro

Xoắn cuộn thành thùy (t ARN) ARN vận chuyển: có liên kết hidro

- Chức năng của ARN

+mARN truyền đạt thông tin di truyền

+rARN tham gia cấu tạo riboxom

+tARN tham gia vận chuyển axitamin tới riboxom để tổng hợp chuỗi polipeptit

VẬN DỤNG BÀI TẬP:

- Chu kì xoắn: S mà 1 chu kì xoắn có 10 cặp Nu xếp chồng lên nhau có chiều cao là 34

A0 do vậy 1 Nu cao 3,4 A0 hay nói cách khác chiều dài 1 Nu là 3,4 A0

- Chiều dài của phân tử ADN :L=S x 34 (A0) hoặc L = N/2 3,4 (A0)

- Số Nu:N=S x 20 (Nu)

- Khối lượng 1 Nu là 300 đvC nên khối lượng phân tử ADN là:M=N x 300 (đvC)

Ngoài ra còn có thể tìm mối liên hệ giữa các công thức trên để biến đổi thành nhiều công thức khác tùy vào yêu cầu bài toán.

- Theo nguyên tắc bổ sung ta có:

A=T; G=X; A+T+G+X=N =>A+G= N/2

sẽ là:

(N/2 -1) x 2 = N-2

- Số liên kết hóa trị trong cả phân tử ADN=N+N-2=2N-2

Gt: trong cả phân tử thì có liên kết hóa trị giữa các Nu là N-2 và trong bản thân mỗi Nu lại có 1 liên kết nữa do Nu cấu tạo từ gốc axit liên kết với gốc đường nên cũng có 1 liên kết hóa trị mà 1 ADN thì có N Nu nên có thêm N liên kết.

- Số liên kết hidro: H= 2A+3G

Gt: Do A liên kết với T bằng 2 liên kết hidro, G liên kết với X bằng 3 liên kết hidro.

3 Protein

- Là đại phân tử hữu cơ có cấu trúc đa phân bao gồm nhiều đơn phân là các axitamin

- Cấu trúc hóa học: H2N-R1-CO-NH-R2-CO-………-NH-Rn-COOH

+1aa gồm 3 thành phần: 1 nhóm –COOH (nhóm carboxyl), 1 nhóm amin –NH2, 1 gốc R- (Các aa chỉ khác nhau ở gốc –R-, có hơn 20 loại aa khác nhau).

-+Các aa liên kết với nhau bằng liên kết peptit giữa nhóm –COOH của aa trước với nhóm –NH2 của aa sau tạo thành chuỗi polipeptit

+1aa có khối lượng trung bình là 110 đvC, chiều dài trung bình là 3 A0

- Cấu trúc không gian: gồm 4 bậc

+ Cấu trúc bậc 1: là 1 chuỗi pp mạch thẳng

+ Cấu trúc bậc 2: là 1 chuỗi pp xoắn hoặc gấp nếp

+ Cấu trúc bậc 3: là 1 chuỗi pp xoắn cuộn trong không gian 3 chiều nên có hình cầu, chỉ

ở cấu trúc này trở đi protein mới thực hiện được chức năng sinh học của mình

+Cấu trúc bậc 4: gồm 2 hay nhiều chuỗi pp cùng hoặc khác loại xoắn cuộn trong không gian 3 chiều như protein trong hồng cầu (Hb) được cấu tạo từ 4 chuỗi pp 2 chuỗi xoắn

và 2 chuỗi gấp nếp

- Chức năng của protein

+Cấu tạo tế bào và cơ thể

+Dự trữ các aa

+Vận chuyển các chất

+Bảo vệ cơ thể

+Thu nhận thông tin

+Xúc tác cho các phản ứng hóa sinh (enzim)

Các phân tử pr vừa có tính đa dạng vừa có tính đặc thù do số lượng, thành phần, trật

tự sắp xếp các aa quy định.

Vận dụng bài tập

- Chiều dài protein: L=Số aa trên phân tử pr x 3 A0

- Khối lượng protein: m pr= số aa trên phân tử pr x 110 đvC

- Số liên kết peptit= số aa-1=số phân tử nước được giải phóng

Nguyên phân - Giảm phân - Quá trình phát sinh giao tử - Quá trình thụ tinh

Cơ chế di truyền - biến dị ở cấp độ tế bào.

Giai đoạn phân bào chính thức

- Kì giữa: NST kép đóng xoắn cực đại và có hình dạng đặc trưng (hạt, chữ V, que) được tập trung thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đạo của thoi vô sắc Chúng dính với dây tơ vô sắc ở tâm động Thoi vô sắc đã trở nên hoàn chỉnh.

- Kì sau: NST kép tách nhau ở tâm động để hình thành 2 NST đơn và phân li đều về 2 cực của tế bào nhờ sự co rút của dây tơ vô sắc

- Kì cuối: NST ở trạng thái đơn và chúng dần duỗi xoắn trở lại để tạo thành dạng sợi mảnh Màng nhân, nhân con dần xuất hiện để bao bọc lấy bộ NST ở 2 cực của tế bào Thoi vô sắc dần biến mất Đồng thời, xảy ra sự phân chia

- Bộ NST đặc trưng của loài được ổn định là nhờ cơ chế nhân đôi kết hợp với phân li NST

- Nguyên phân làm tăng số lượng tế bào giúp sự sinh trưởng của các mô và cơ quan nhờ đó cơ thể đa bào mới lớn lên được

- Ở các mô, cơ quan còn non tốc độ phân bào diễn ra nhanh chóng Khi các mô, cơ quan đến giai đoạn tới hạn sinh trưởng thì nguyên phân bị ức chế

- Nguyên phân giúp tạo ra tế bào mới để bù đắp các tế bào có các mô, cơ quan bị tổn thương, thay thế cho các tế bào già yếu

Đầu kì (2 tế bào con chưa tách hoàn toàn)

Cuối kì(2 tế bào con tách nhau hoàn toàn)

1 tế bào nguyên phân k lần sẽ tạo ra 2k tế bào con

Số NST môi trường cung cấp = (2k - 1) x 2n

Số NST có nguyên liệu hoàn toàn mới = (2k -2) x 2n

- Kì đầu 1: NST ở trạng thái kép dần co xoắn đồng thời xảy ra hiện tượng tiếp hợp và có thể trao đổi chéo giữa 2 trong 4 sợi cromatit của cặp NST kép tương đồng Hai trung thể di chuyển về 2 cực của tế bào Màng nhân, nhân con tiêu biến.

- Kì giữa 1: NST ở trạng thái kép co ngắn cực đại và có hình dạng đặc trưng NST kép xếp thành 2 hàng trên mặt phẳng xích đạo Thoi vô sắc đã hoàn chỉnh NST kép dính với thoi vô sắc ở tâm động

- Kì sau 1: mỗi NST kép trong từng cặp tương đồng vẫn giữ nguyên trạng thái (không tách nhau ở tâm động) phân li

về 2 cực của tế bào nhờ sự co rút của thoi vô sắc (Mỗi cực có n NST kép)

- Kì cuối 1: NST ở trạng thái kép Màng nhân, nhân con dần xuất hiện trở lại bao lấy bộ NST ở mỗi cực của tế bào Thoi vô sắc mờ dần và biến mất Xảy ra sự phân chia tế bào chất để hình thành 2 tế bào con, mỗi tế bào chứa nNST

ở trạng thái kép

b Lần phân bào 2:

- Kì trung gian 2: các NST kép không nhân đôi mà đóng xoắn như kì cuối 1, trung thể tự nhân đôi

- Kì đầu 2: NST kép không xảy ra biến đổi so với kì trung gian, 2 trung thể di chuyênr về 2 cực của tế bào Một thoi

vô sắc được hình thành giưã 2 trung thể (vuông góc với thoi vô sắc GP 1) màng nhân, nhân con tiêu biến

- Kì giữa 2: NST kép xếp thành 1 hàng trên mặt phẳng xích đaọ của thoi vô sắc, NST kép đính với thoi vô sắc ở cả 2 phía của tâm động Thoi vô sắc trở nên hoàn chỉnh

- Kì sau 2: NST kép tách nhau ở tâm động tạo thành 2 NST đơn phân li về 2 cực của tế bào nhờ sự co rút của thoi

- Giảm phân tạo giao tử mang bộ NST đơn bội của loài qua thụ tinh bộ NST lưỡng bội của loài được hình thành

- Cùng với nguyên phân kết hợp với thụ tinh giảm phân góp phần duy trì ổn định bộ nhiễm sắc thể đặc trưng cho loàiqua các thế hệ cơ thể (ở các loài sinh sản hữu tính)

- Giảm phân tạo ra nhiều loại giao tử khác về nguồn gốc do sự phân li độc lập, tổ hợp tự do và trao đổi chéo giữa các cromatit nên khi thụ tinh sẽ tạo ra biến dị tổ hợp để cung câp nguyên liệu thứ cấp dồi dào cho tiến hóa và chọn giống

3 Quá trình phát sinh giao tử

3.1 Khái niệm

Giao tử là những tế bào có bộ NST đơn bội n được tạo ra từ quá trình giảm phân của các tế bào sinh giao tử gồm giao tử đực và giao tử cái

3.2 Quá trình phát sinh giao tử đực (tinh trùng, tinh tử):

- Xảy ra ở các tinh bào bậc 1:

TB mầm sinh dục à nguyên phân à TB sinh dục (tinh nguyên bào) à nguyên phân nhiều lần: tăng khối lượng, kích thước à TB sinh dục trưởng thành (tinh bào bậc 1) à giảm phân 1 à 2 tế bào con có n NST kép (tinh bào bậc 2) à giảm phân 2 à 4 tế bào con có n NST đơn

- Chú ý:

+ Ở động vật mỗi tb đơn bội sẽ phát triển thành 1 tinh trùng

+ Ở thực vật bậc cao: mỗi tế bào đơn bội sẽ nguyên phân 1 lần nữa tạo 2 tế bào đơn bội n (1 tế bào sinh dưỡng, 1

tb sinh sản: cùng tồn tại trong 1 hạt phấn) Tế bào sinh dưỡng sẽ phát triển thành túi phấn đưa tinh tử vào túi phôi

Tế bào sinh sản sẽ nguyên phân 1 lần nữa tạo ra 2 tinh tử (n) tham gia vào quá trình thụ tinh kép:Tinh tử 1 kết hợp với noãn tạo ra hợp tử 2n; Tinh tử 2 kết hợp với nhân phụ (2n) tạo ra nội nhũ 3n

=>Kết quả:

+ Từ 1 tinh bào bậc 1 ở động vật sau quá trình phát sinh giao tử sẽ hình thành 4 giao tử đực có khả năng thụ tinh như nhau

+ Từ 1 tinh bào bậc 1 ở thực vật bậc cao sau quá trình phát sinh giao tử sẽ hình thành 12 tb đơn bội

3.3 Quá trình phát sinh giao tử cái

- Xảy ra ở cơ quan sinh sản cái

TB mầm sinh dục à nguyên phân à TB sinh dục (noãn nguyên bào) à nguyên phân nhiều lần: tăng khối lượng, kích thước à TB sinh dục trưởng thành (noãn bào bậc 1) à giảm phân 1 à 2 tế bào con có n NST kép (noãn bào bậc 2) à giảm phân 2 à 4 tế bào con có n NST đơn

- Kết thúc giảm phân: từ 1 tế bào noãn bào bậc 1 tạo ra được 4 tế bào đơn bội trong đó 1 tế bào có kích thước lớn, 3

tb còn lại có kích thước nhỏ hơn sẽ bị thoái hóa không có khả năng thụ tinh

- Ở động vật: tế bào có kích thước lớn sẽ phát triển thành trứng với n NST đơn

- Ở thực vật bậc cao: tế bào có kích thước lớn nguyên phân liên tiếp 3 lần tạo ra 8 tế bào đơn bội n để hình thành túiphôi gồm:

- Ở thực vật bậc cao xảy ra quá trình thụ tinh kép:

+ Tinh tử 1 kết hợp với noãn tạo ra hợp tử 2n

+ Tinh tử 2 kết hợp với nhân phụ (2n) tạo ra nội nhũ 3n

Dạng 2: Bài tập số NST cung cấp cho quá trình giảm phân, số thoi vô sắc được hình thành, số tế bào con được tạo ra.

- Trong giảm phân chỉ xảy ra 1 lần nhân đôi nên số NST môi trường cung cấp =số tế bào tham gia giảm phân x 2n

- Số thoi vô sắc hình thành ở lần GP I là 1, ở GP II là 2 nên tổng số thoi vô sắc hình thành= 3 x số tế bào tham gia giảm phân

- Số tế bào con được tạo ra sau quá trình giảm phân:

+Số tinh trùng được tạo ra = số tb sinh dục đực tham gia GP x 4

+Số tế bào trứng được tạo ra = số tb sinh dục cái tham gia GP

+ Số thể định hứng = số tb sinh dục cái tham gia GP x 3

- Số NST trong các giao tử được sinh ra = số giao tử x n

- Số NST trong thể định hướng = số thể định hướng x n

- Ở thực vật bậc cao:

+ Số tế bào con được tạo ra từ 1 tế bào đực là 12 tế bào con có bộ NST là n

+Số tế bào con được tạo ra từ 1 tế bào cái là 11 tế bào con có bộ NST là n

Dạng 3: xác định số loại giao tử và tỉ lệ giao tử

1 Số loại giao tử được tạo ra từ 1 tế bào giảm phân bình thường:

- Từ 1 tb sinh tinh (tinh bào bậc 1) qua gp sẽ tạo 2 loại giao tử khác nhau

- Từ 1 tb sinh trứng (noãn bào bậc 1) qua gp sẽ tạo ra 1 loại trứng

2 Số loại giao tử của cơ thể 2n sinh ra:

a Nếu không có hiện tượng trao đổi chéo thì số loại giao tử được sinh ra là 2n (n là số cặp NST)

b Nếu có hiện tượng trao đổi chéo

TH1: Xảy ra TĐC tại 1 điểm (TĐC đơn) tại p cặp () thì số loại giao tử tạo ra là 2n+p

Trong 1 cơ thể có 1 cặp NST (thường xét cặp NST tương đồng có cấu trúc khác nhau):

- Nếu cặp NST đó giảm phân bình thường sẽ cho 2 loại giao tử khác nhau.

- Nếu cặp NST đó xảy ra TĐC đơn tại 1 điểm thì sẽ tạo ra 4 loại giao tử khác nhau

- Nếu cặp NST đó xảy ra TĐC tại 2 điểm không cùng lúc (2 TĐC đơn) thì sẽ tạo ra 6 loại giao tử khác nhau

- Nếu cặp NST đó xảy TĐC tại 2 điểm không cùng lúc và tại 2 điểm cùng lúc (TĐC kép) thì sẽ tạo ra 8 loại giao tử khác nhau

Ở trường hợp này:

+ Có p cặp xảy ra TĐC đơn thì sẽ tạo ra 4.4.4.4… 4 = 4p = 22p loại giao tử khác nhau

+ Còn (n-p) cặp giảm phân bình thường sẽ tạo ra 2n-p loại giao tử

=>Tổng hợp lại sẽ có số loại giao tử cơ thể này giảm phân tạo ra = 22p x2n-p = 2n+p

TH2: xảy ra 2 TĐC đơn không cùng lúc tại m cặp thì số loại giao tử tạo ra là 2n x 3m

+ Có m cặp xảy ra TĐC đơn không cùng lúc sẽ tạo ra 6m = 2m x 3m loại giao tử

+ Còn n-m cặp giảm phân bình thường tạo ra 2n-m loại giao tử

=>Tổng hợp lại sẽ có số loại giao tử cơ thể này giảm phân tạo ra =2m x 3m x 2n-m = 2n x 3m

TH3: Xảy ra TĐC tại 2 điểm cùng lúc và tại 2 điểm không cùng lúc (TĐC kép) tại k cặp thì số loại giao tử tạo ra là 2n+2k

+ Có k cặp xảy ra TĐC kép sẽ tạo ra 8k = 23k loại giao tử

+ Còn n-k cặp giảm phân bình thường sẽ tạo ra 2n-k loại giao tử

=>Tổng hợp lại sẽ có số loại giao tử cơ thể này giảm phân tạo ra =23k x 2n-k = 2n+2k

c Số loại giao tử chứa các NST có nguồn gốc từ bố hoặc mẹ

Số loại giao tử có chứa a NST có nguồn gốc từ bố (bên nội) = Cn = n!/(a!(n-a)!)

Số loại giao tử có chứa b NST có nguồn gốc từ mẹ (bên ngoại) = Cn = n!/(b!(n-b)!)

3 Xác định số loại giao tử thực tế tạo ra từ 1 tế bào sinh dục chín giảm phân

- Số loại tinh trùng tạo ra tử 1 tế bào sinh tinh

+ Nếu giảm phân bình thường sẽ tạo ra 2 loại trên tổng số 2n loại

+ Nếu xảy ra TĐC đơn sẽ tạo ra 4 loại trên tổng số 2 loại

+ Nếu xảy ra TĐC tại 2 điểm không cùng lúc sẽ tạo ra 4 loại trên tổng số 2n x 3m loại

- Số loại trứng được tạo ra từ 1 tb trứng luôn là 1 loại

- Số kiểu hợp tử = số loại giao tử đực x số loại giao tử cái

Dạng 4: Số cách sắp xếp của NST ở kì giữaGP I = 2n/2

Dạng 5: Xác định số loại hợp tử được tạo thành và hiệu suất thụ tinh của các giao tử

- Số hợp tử= số tinh trùng được thụ tinh= số trứng được thụ tinh

- Hiệu suất thụ tinh của giao tử = Số giao tử được thụ tinh/ tổng số giao tử tham gia thụ tinh x 100%

Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

I KIẾN THỨC TRỌNG TÂM

1 Gen cấu trúc, mã di truyền

1.1 Gen

- Cấu trúc của 1 gen gồm:

+ Vùng điều hòa: nằm ở đầu 3’ của mạch mã gốc mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã, dịch mã.+ Vùng mã hóa: nằm ở ngay sau vùng điều hòa, mang thông tin mã hóa cho 1 sản phẩm xác định là các aa Có cấu trúc khác nhau ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực

Sinh vật nhân sơ: có vùng mã hóa liên tục (gen không phân mảnh)

Sinh vật nhân thực: có vùng mã hóa không liên tục (gen phân mảnh) trong đó có những đoạn mang thông tin mã hóa(exon) xen kẽ với những đoạn không mã hóa được (intron)

+ Vùng kết thúc: nằm ở đầu 5’ của mạch mã gốc, mang tín hiệu kết thúc sự phiên mã

- Các loại gen: Dựa vào chức năng của gen người ta chia gen thành các loại:

+ Gen cấu trúc

+ Gen điều hòa

+ Gen giả (gen nhảy)

+ Gen chỉ huy

1.2 Mã di truyền

- Là trình tự các Nu trên gen quy định trình tự các aa trên phân tử protein

Có 4 loại Nu khác nhau hình thành nên 43 bộ 3 mã hóa khác nhau, thực tế có hơn 20 loại aa

- Thực nghiệm đã chứng minh:

+ Mã di truyền là mã bộ 3, nghĩa là cứ 3 Nu kế tiếp nhau trong mạch khuôn của gen quy định tổng hợp 1 aa

+ Có 64 mã bộ 3, trong đó có: 1 bộ 3 mở đầu AUG, 60 bộ 3 mã hóa aa, 3 bộ 3 kết thúc là UAA, UAG, UGA

- Đặc điểm của mã di truyền:

+ Mã di truyền luôn được đọc từ 1 điểm xác định theo từng bộ 3, chúng không chồng gối lên nhau (luôn đọc theo 1 chiều từ 5’ đến 3’ trên mARN)

+ Mã di truyền có tính phổ biến: tất cả các loài đều sử dụng chung 1 bảng mã di truyền, trừ 1 vài ngoại lệ Điều này chứng tỏ sinh giới ngày nay có chung nguồn gốc

+ Mã di truyền có tính đặc hiệu: nghĩa là 1 bộ 3 chỉ mã hóa cho 1 aa

+ Mã di truyền có tính thoái hóa: 1 aa có thể được mã hóa từ 2 hay nhiều bộ 3 khác nhau

- Chú ý: Đa số các bộ ba mã hóa cho cùng 1 loại aa chỉ khác nhau ở vị trí cặp Nu thứ 3 cho nên trong 1 bộ 3 thì 2 Nuđầu quan trọng, Nu thứ 3 có thể linh hoạt.sự linh hoạt này có thể không gây hại gì nhưng có thể gây lắp ráp nhầm aatrong chuỗi pp

+ Bộ 3 trên ADN gọi là triplet

+ Bộ 3 trên mARN gọi là codon

+ Bộ 3 đối mã trên tARN gọi là anticodon

- Những đặc điểm của mã di truyền thể hiện tính thống nhất của sinh giới

+ Mã di truyền có tính phổ biến nghĩa là hầu hết các loài sinh vật đều sử dụng chung 1 bộ mã di truyền Đó là mã bộ

3 được đọc từ 1 điểm xác định và liên tục từng bộ 3

+ Mã di truyền có tính đặc hiệu, mã di truyền có tính thoái hóa

2 Cơ chế tự nhân đôi

2.1 Thời điểm: diễn ra ở pha S của kì trung gian trong chu kì tế bào.

2.2 Vị trí: xảy ra trong vùng nhân (đối với sinh vật nhân sơ) hoặc xảy ra chủyếu ở nhân (đối với sinh vật nhân thực)2.3 Nguyên tắc:

+ Enzim tổng hợp đoạn mồi: ARN-polimeraza

+ Enzim xúc tác bổ xung kéo dài mạch mới: ADN-polimeraza

+ Enzim nối các đoạn Okazaki: Ligaza

+ Enzim đọc sửa: ADN-polimeraza

2.5 Cơ chế:

- Bước 1: Tháo xoắn AND

Dưới tác dụng của enzim tháo xoắn Gyraza và enzim tách mạch Helicaza phân tử ADN sẽ được tháo xoắn và 2 mạch đơn dần tách nhau ra thành 2 chạc hình chữ Y

- Bước 2: Tổng hợp mạch mới

Dưới tác dụng của enzim ADN-polimeraza, mỗi mạch của ADN đều được dùng làm khuôn để tổng hợp nên mạch mới theo nguyên tắc bổ sung A - T, G - X và ngược lại Vì enzim ADN-polimeraza chỉ tổng hợp được mạch mới theo chiều từ 5’ đến 3’ nên:

+ Trên mạch khuôn có chiều từ 3’ đến 5’ mạch mới được tổng hợp liên tục.

+ Trên mạch khuôn có chiều từ 5’ đến 3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng tạo ra các đoạn nhỏ Okazaki (khoảng

từ 1000 đến 2000 Nu) ngược với chiều tháo xoắn Sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối

Ligaza để tạo ra mạch có chiều từ 5’ đến 3’

- Bước 3: Hình thành 2 phân tử ADN con

Trong đó có 1 mạch mới hoàn toàn do môi trường nội bào cung cấp và 1 mạch cũ của ADN ban đầu

*Vì sao trong quá trình nhân đôi ADN chỉ có 1 mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại

được tổng hợp 1 cách gián đoạn?

- Cấu trúc của ADN gồm 2 mạch song song ngược chiều nhau (3’ đến 5’, 5’ đến 3’), mà ADN-polimeraza chỉ tổng

hợp mạch mới theo 1 chiều từ 5’ đến 3’

- Đối với mạch khuôn 3’ đến 5’ thì ADN-polimeraza tổng hợp mạch bổ sung liên tục theo chiều 5’ đến 3’, đối với

mạch khuôn 5’ đến 3’ thì mạch mới phải được tổng hợp ngắt quãng theo các đoạn ngắn 5’ đến 3’ (ngược với chiều

tháo xoắn), sau đó các đoạn ngắn này được nối với nhau nhờ enzim Ligaza nên phân tử con được hình thành giữ

nguyên cấu trúc đối song song

So sánh sự nhân đôi của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực

Giống nhau

Đều theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo tồn

Gồm các enzim tham gia: enzim tháo xoắn, enzim ARN_polimeraza, ADN_polimeraza, enzim nối Ligaza và các nhân tố khác: ADN, đoạn mồi.

Đều gồm 3 bước: tháo xoắn, tổng hợp mạch mới, hình thành 2 ADN con Chiều tổng hợp mạch mới bổ sung liên tục và các đoạn Okazaki đều là 5’ đến 3’

Trên mạch khuôn 3’ đến 5’ mạch mới được tổng hợp liên tục còn trên mạch khuôn có chiều 5’ đến 3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng tạo nên các đoạn Okazaki, sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau tạo thành mạch hoàn chỉnh.

Khác nhau

1 phân tử ADN có 1 đơn vị nhân đôi Mỗi phân tử ADN có nhiều đơn vị nhân đôi

Phân tử ADN được tách ra tạo 1 chạc chữ Y

Mỗi đơn vị nhân đôi gồm 2 chạc chữ Y, mỗi chạc có 2 mạch phát sinh từ 1 điểm khởi đầu

và được nhân đôi đồng thời

Chú ý:

- Để kéo dài mạch ADN mới cần tạo được đầu 3’ –OH tự do, do đó trên mỗi mạch ADN ban đầu enzim

ARN-polimeraza phải hoạt động tổng hợp được các đoạn ARN mồi từ các riboNu tự do (khoảng 10 Nu) để có đầu 3’-OH lắp ráp các Nu mới theo nguyên tắc bổ sung vào mạch ADN gốc

- Sự nhân đôi của ADN là cơ sở cho sự nhân đôi NST

Các dạng bài tập chủ yếu:

1 Số phân tử ADN con được hình thành sau k lần nhân đôi

1 phân tử ADN mẹ ban đầu sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra 2k phân tử ADN con

a phân tử ADN mẹ ban đầu sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra a x 2k phân tử ADN con

C/m:1ADN nhân đôi lần 1 sẽ tạo ra 2 = 21 ADN con, nhân đôi lần 2 sẽ tạo đươc 4 = 22 ADN con (thực tế lúc này chỉ có

2 ADN con tham gia nhân đôi vì ADN mẹ ban đầu không còn do đã chia đều cho 2 ADN con), tương tự khi ADN nhân đôi lần 3 sẽ tạo được 8 = 23 ADN con, lần 4 sẽ là 24 = 16 ADN con Vậy 1 ADN tham gia nhân đôi k lần sẽ tạo được 2k ADN con

2 Số phân tử ADN được cấu tạo từ 2 mạch hoàn toàn mới

1 ADN mẹ sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra 2k - 2 ADN con có 2 mạch hoàn toàn mới

a ADN mẹ sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra a x(2k - 2) ADN con có 2 mạch hoàn toàn mới

C/m: Xét 1ADN tham gia nhân đôi

k 2k 2 2k - 2

3.Tổng số Nu mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi của 1 phân tử ADN ban đầu

Tổng số Nu môi trường cung cấp = (2k - 1) x N

6 Số chạc tái bản,số đơn vị tái bản,số đoạn mồi

Số chạc tái bản = 2 x số đơn vị tái bản

Số đoạn ARN mồi trên 1 chạc tái bản = số đoạn okazaki/1 chạc tái bản + 1

Số đoạn ARN mồi trên đơn vị tái bản

= số đoạn okazaki/1 đơn vị tái bản + 2

= 2 x số đoạn okazaki/1 chạc tái bản + 2

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỖI DẠNG BÀI TẬP

a) Dạng 1: TƯƠNG QUAN GIỮA TỔNG NUCLÊÔTIT VỚI CHlỀU DÀI VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA ADN (HAY GEN)

a1) phương pháp giải

- ADN (hay gen) có 2 mạch đơn

- Chiều dài ADN (hay gen) là chiều dài của 1 mạch đơn và mỗi nuclêôtit xem như có kích thước 3,4 (1 = 4µm = 10-7mm)

10 Khối lượng trung bình của mỗi nuclêôtit trong ADN (hay gen) là 300 đvC

- Mỗi chu kì xoắn có kích thước 34 gồm 10 cặp nuclêôtit (20 nuclêôtit)

Do vậy:

+ Gọi N: tổng nuclêôtit trong cả hai mạch ADN (hay gen)

+ Gọi L: chiều dài của ADN (hay gen)

+ Gọi M: khối lượng của ADN (hay gen)

+ Gọi C: số chu kì xoắn của ADN (hay gen)

Ta có các tương quan sau:

a2) Bài tập vận dụng

1 Gen thứ nhất dài 234,6 nanômet chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?

2 Gen thứ hai chứa 2430 nuclêôtit có chiều dài bao nhiêu nanômet?

3 Gen thứ ba có khối lượng 456.103 đvC có bao nhiêu chu kì xoắn?

4 Gen thứ tư có 107 chu kì xoắn sẽ có khối lượng bao nhiêu đvC?

Hướng dẫn giải

1 Số cặp nuclêôtit của gen thứ nhất:

2 Chiều dài của gen thứ hai tính ra đơn vị nanômet:

3 + Số nuclêôtit của gen thứ ba: 456 103 : 300 = 1520 (Nu)

+ Số chu kì xoắn của gen thứ ba: 1520 : 20 = 76 (chu kì)

4 + Số nuclêôtit của gen thứ tư: 107 x 20 = 2140 (Nu)

+ Khối lượng của gen thứ tư: 2140 x 300 = 642000 đvC

b) Dạng 2: VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC BỔ SUNG ĐỂ XÁC ĐịNH TỈ LỆ %, SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG 2 MẠCH CỦA ADN (HAY GEN)

b1) Phương pháp giải

Gọi A, T, G, X: các loại nuclêôtit của ADN (hay gen) Theo nguyên tắc bổ sung (NTBS), trên hai mạch của ADN (hay gen) các nuclêôtit đứng đối diện từng cặp, nối nhau bằng liên kết hiđrô yếu theo NTBS:

A hợp với T (ngược lại) ; G hợp với X (ngược lại)

Do vậy, ta có các hệ quả sau:

Thay (1) vào (2) ta suy ra G = X = 10%; A = T = 50% - 10% = 40%.

4) Theo NTBS ta có tổng của hai loại nuclêôtit không bổ sung nhau luôn luôn bằng 50% tổng số nuclêôtit của toàn phân tử Theo đề, tổng của hai loại nuclêôtit bằng 64% chỉ có thể là tổng của hai loại nuclêôtit bổ sung

* Về liên kết hiđrô: Theo nguyên tắc bổ sung:

- Theo nguyên tắc bổ sung, A của mạch này nối với T mạch kia bằng 2 liên kêt hiđrô và ngược lại, do vậy có bao nhiêu A sẽ có bấy nhiêu T và bấy nhiêu cặp A = T Vậy số liên kết hiđrô giữa chúng là 2A (hoặc 2T)

- G của mạch này nối với X mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô và ngược lại Tương tự, số liên kết hiđrô thực hiện giữa các nuclêôtit G = X là 3G (hoặc 3X)

- Gọi H: tổng số liên kết hiđrô của ADN (hay gen)

N: tổng số nuclêôtit của ADN (hay gen)

Ta có các tương quan sau:

H = 2A + 3G = 2A + 3X = 2T + 3G = 2T + 3X

H = 2%A.N + 3%G.N

* Về liên kết hóa trị (phôtpho - đieste):

• Nếu chỉ xét liên kết hóa trị giữa nuclêôtit này với nuclêôtit khác trong mỗi mạch đơn

+ Cứ 2 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 1 liên kết

+ Cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 2 liên kết

+ Cứ 4 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 3 liên kết

⇒ Mỗi mạch đơn của ADN (hay gen) có ( - 1) liên kết

Gọi Y: tổng liên kết hóa trị của ADN (hay gen)

Y = 2( - 1) = N - 2

• Nếu xét liên kết hóa trị của mỗi nuclêôtit và giữa nuclêôtit này với nuclêôtit bên cạnh:

+ Cứ mỗi nuclêôtit trong 1 mạch đơn có 2 liên kết, riêng nuclêôtit cuối cùng trong mạch chỉ tính có 1 liên kết nên số liên kết hóa trị trong 1 mạch là:

1) Số liên kết hóa trị của gen:

- Tổng liên kết hóa trị của gen: 3000.2 - 2 = 5998 liên kết

2) Tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của gen:

- Gọi A và G là hại loại nuclêôtit không bổ sung

- Nếu A < G:

+ Tổng liên kết hiđrô của gen:

- Vậy tỉ lệ phần trăm và số lượng mỗi loại nuclêôtit của gen:

A = T = 30%, G = X = 20%

A = T = 30% 3000 = 900 nuclêôtit

G = X = 20% 3000 = 600 nuclêôtit

d) Dạng 4: XÁC ĐỊNH %, SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG MỖi MẠCH TƯƠNG QUAN VỀ %,

SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG MỖi MẠCH VỚI CẢ HAI MẠCH

1) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen.

2) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trong mỗi mạch đơn của gen

Hướng dẫn giải

1) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen:

- Tổng nuclêôtit của gen: 9.105 : 300 = 3000 (Nu)

- Theo đề ta có: 2A + 3G = 3900; 2A + 2G = 3000

Suy ra: G = X = 900 Nu; A = T = 3000/2 - 900 = 600 (Nu)

- Tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của gen: A = T = 600/3000.100% = 20%

G = X = 50% - 20% = 30%

2) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trong mỗi mạch đơn:

- Theo đề: A1 = 150 ⇒ A2 = 600 - 150 = 450 Nu

X2 = 300 ⇒ X1 = 900 - 300 = 600 Nu

- Vậy tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trên mỗi mạch đơn của gen:

e) Dạng 5: XÁC ĐỊNH SỐ NUCLÊÔTIT TỰ DO MÔI TRƯỜNG CẦN CUNG CẤP

e1) Phương pháp giải

- Cả hai mạch của ADN mẹ đều được dùng làm mạch khuôn

- Các nuclêôtit tự do kết hợp vào mạch khuôn theo NTBS:

- Gọi A, T, G, X: các loại nuclêôtit trong ADN ban đầu

N: tổng nuclêôtit trong ADN ban đầu

A,' T', G', X’: các loại nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp

N’: tổng nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp

1) Khi ADN tái bản 1 lần:

A' = T' = A = T

G' = X' = G = X

N' = N

2) Khi ADN tái bản n lần:

- Tổng ADN con được tạo thành cuối quá trình: 2n

- Tổng nuclêôtit trong các ADN con: 2n N

- Tổng nuclêôtit mỗi loại trong các ADN con

Trường hợp đặc biệt: Xác định số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp để tạo các gen con có nguyên liệu hoàn toàn mới (cả hai mạch đơn đều được tạo thành bởi các nuclêôtit tự do).

- Nhận xét: Ở bất kì lần tái bản nào hai mạch khuôn của ADN ban đầu cũng đều tạo ra 2 ADN con có nguyên liệu không hoàn toàn mới (mỗi ADN con có một mạch mới, một mạch cũ) Vậy trong điều kiện trên ta có:

a) Số nuclêôtit mỗi loại có trong các gen con được hình thành vào cuối quá trình

b) Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cung cấp để tạo ra các gen con mà cả hai mạch đơn của nó đều được tạo thành bởi các nuclêôtit tự do

Hướng dẫn giải

1) Tổng nuclêôtit tự do và số nuclêôtit tự do mỗi loại cần cung cấp cho gen tái bản 1 lần:

- Gọi N: tổng nuclêôtit của gen: N = 2A + 2G

- Gọi H: tổng liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G

- Gọi H: tổng liên kết phôtpho-đieste giữa axit và đường: Y = 2N - 2

- Theo đề ta có: Y + H = 5023 (1)

Y - H = 973 (2)

- Từ (1) và (2) suy ra:

- Vậy, khi gen tái bản 1 lần, tổng nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp là 1500 nuclêôtit.

- Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cần cung cấp là:

A = T = 225 (Nu); G = X = 525 (Nu)

2) Khi gen tái bản liên tiếp 3 lần:

a) Số nuclêôtit mỗi loại có trong các gen con được hình thành vào cuối quá trình:

- Số lần tái bản của ADN (hay gen) là số nguyên dương

- Các ADN cùng nằm trong 1 tế bào có số lần tự sao mã bằng nhau

- Các ADN nằm trong các tế bào khác nhau có số lần tái bản có thể khác nhau hoặc bằng nhau

- Khi biết được số lần tái bản, dựa vào đó ta suy ra số gen con, số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp, số đợt phân bào của tế bào chứa gen đó.

+ Gen tái bản bao nhiêu lần thì trong nguyên phân, tế bào chứa nó phâ bào bấy nhiêu lần

+ Nếu gen trong tế bào sinh dục, số lần tái bản của gen bằng số đợt phân bào trừ 1 (vì trong giảm phân, lần phân bào thứ hai ADN không tái bản)

g2) Bài tập vận dụng

Một gen có khối lượng 405000đvC tái bản một số lần đã cần môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu 9450 nuclêôtit

tự do thuộc các loại, trong đó có 3780 nuclêôtit tự do loại G

1) Tế bào chứa gen trên đã nguyên phân bao nhiêu lần?

2) Số nuclêôtit mỗi loại có trong gen ban đầu

- Vậy tế bào chứa gen trên nguyên phân 3 lần

2) Số nuclêôtit mỗi loại có trong gen ban đầu:

1.1 Khái niệm

Phiên mã là quá trình truyền thông tin di truyền từ phân tử ADN mạch kép sang phân tử ARN mạch đơn (quá trình tổng hợp ARN dựa trên 1 mạch khuôn của ADN theo nguyên tắc bổ sung)

Atrên mạch ADN gốc = U trên mARN

T trên mạch ADN gốc = A trên mARN

G trên mạch ADN gốc =X trên mARN

X trên mạch ADN gốc = G trên mARN

- Bước 1: Khởi đầu

Enzim ARN-polimeraza bám vào vùng khởi đầu promoter làm cho gen tháo xoắn để lộ ra mạch khuôn có chiều 3’ đến 5’ Sau đó bắt đầu sự tổng hợp mARN ở vị trí đặc hiệu (Bộ 3 mở đầu AUG)

- Bước 2: Kéo dài phân tử mARN

Enzim ARN-polimeraza trượt dọc theo mạch khuôn có chiều 3’đến 5’ để tổng hợp nên phân tử mARN có chiều 5’ đến 3’ theo nguyên tắc bổ sung

- Bước 3: Kết thúc

Khi ARN-polimeraza di chuyển đến cuối gen gặp tín hiệu kết thúc (1 tromg 3 bộ 3 kết thúc UAA, UAG, UGA) thì dừngphiên mã và phân tử ARN vừa được tổng hợp được giải phóng

Chú ý: Khi phiên mã, vùng nào của ADN phiên mã xong thì 2 mạch kép của ADN đóng xoắn lại ngay Do đó, mỗi lần

phiên mã chỉ tạo ra được 1 phân tử ARN Kết quả:

1 phân tử ADN phiên mã 1 lần sẽ tổng hợp được 1 phân tử mARN

1.6 Sự khác nhau giữa phiên mã ở sinh vật nhânsơ và sinh vật nhân thực:

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

mARN được tổng hợp xong có thể tham gia

ngay vào quá trình dịch mã Thậm chí, đầu

này của phân tử mARN chưa được tổng hợp

xong thì đầu kia của mARN đã có riboxom

đính vào để tiến hành dịch mã.

mARN vừa được tổng hợp xong mới chỉ là dạng sơ khai chưa thể tham gia vào quá trình dịch mã Nó phải trải qua quá trình biến đổi mARN qua các thao tác: cắt bỏ Intron, nối các Exon, gắn đuôi poliA hoặc chóp G vào mARN sơ khai để trở thành mARn hoàn chỉnh Sau đó chui từ nhân ra

tế baò chất để tham gia tổng hợp protein

Enzim: chỉ có 1 loại enzim ARN-polimeraza

chịu trách nhiệm tổng hợp tất cả

Enzim mỗi loại enzim ARN-polimeraza chịu trách nhiệm tổng hợp 1 loại ARN (mARN, tARN, rARN)

Các dạng bài tập chủ yếu:

1 Chiều dài ARN = số riboNu x 3,4 A0

2 Khối lượng ARN = số riboNu x 300 đvC

3 Số liên kết hóa trị giữa các Nu = số riboNu - 1

4 Số liên kết hóa trị trong cả phân tử ARN = 2 x số riboNu - 1

5 Mối liên hệ giữa cấu trúc của gen và mARN tương ứng

Lưu ý: Ở sinh vật nhân thực khi tính chiều dài, khối lượng, số liên kết, số Nu mỗi loại cần phân biệt:

- Nếu là mARN sơ khai thì tính bình thường như trên

- Nếu là mARN trưởng thành thì bằng đại lượng đó trên mARN sơ khai trừ đi tổng số đoạn intron

6 Xác định ADN làm khuôn phiên mã dựa vào trình tự ARN và ngược lại

Dựa theo nguyên tắc:

+ ARN được tổng hợp theo chiều 5’ đến 3’ nên mạch khuôn để tổng hợp phải có chiều từ 3’ đến 5’

+ ARN được tổng hợp từ mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung A = U, G = X

7 Xác định mạch ADN làm khuôn để phiên mã khi biết số lượng từng loại riboNu của mARN và ngược lại (cần dựa theo nguyên tắc bổ sung)

8 Xác định số riboNu cần cung cấp cho k lần phiên mã

Số riboNu môi trường cung cấp=k x số riboNu của mARN

A cung cấp = k x Am=k x Tg

U cung cấp = k x Um= k x Ag

9 Tính số liên kết được hình thành và bị phá hủy khi 1 phân tử ADN phiên mã k lần

Số liên kết Hidro hình thành = k x H = số liên kết H bị phá vỡ

Số liên kết hóa trị giữa các Nu được hình thành = k x(rNu - 1)

Số liên kết hóa trị bị phá vỡ = 0

2 Quá trình dịch mã

2.1 Khái niệm

Dịch mã là quá trình chuyển mã di truyền chứa trong mARN thành trình tự các aa trong chuỗi pp

2.2 Vị trí: dịch mã diễn ra trong tế bào chất tại riboxom, thời điểm diễn ra là khi tế bào có nhu cầu về loại protein đó.2.3 Nguyên tắc: Có diễn ra theo nguyên tắc bổ sung giữa các codon trên mARN và anticodon trên tARN

2.4 Thành phần tham gia:

- mARN

- tARN

- Các aa của môi trường nội bào

- Enzim

- Năng lượng ATP

- Riboxom: gồm 2 tiểu phần Bình thường 2 tiểu phần tách riêng nhau Khi có mặt mARN chúng cùng liên kết vào 1 đầu của mARN tại vị trí đặc hiệu (codon mở đầu AUG) đẻ trở thành dạng hoàn chỉnh Mỗi riboxom có 2 vị trí: 1 vị trí peptit (p) và 1 vị trí amin (a) Mỗi 1 vị trí tương ứng với 1 bộ 3

2.5 Cơ chế: gồm 2 giai đoạn

*Giai đoạn 1: hoạt hóa aa

Các aa tự do trong môi trường nội bào khi có enzim xúc tác được nguồn năng lượng cung cấp ATP trở thành dạng

aa hoạt hóa Nhờ 1 loại enzim khác aa đã được hoạt hóa liên kết với tARN tạo thành phức hợp aa-tARN

*Giai đoạn 2: tổng hợp chuỗi pp

Bước 1: Mở đầu

- Tiểu đơn vị bé của riboxom gắn với mARN tại vị trí nhận biết đặc hiệu (gần codon mở đầu)

- tARN mang aa mở đầu (metionin hoặc foocmin metionin) tiến vào vị trí codon mở đầu và anticodon của tARN khớp bổ sung với codon mở đầu trên mARN

- Tiểu đơn vị lớn của riboxom tiến vào kết hợp với tiểu đơn vị bé để tạo nên riboxom hoàn chỉnh (riboxom hoạt động).Bước 2: Kéo dài chuỗi pp

- tARN mang aa1 (aa1-tARN) tới vị trí bên cạnh và bộ 3 đối mã của nó khớp bổ sung với codon của aa1trên mARN

- Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aamở đầu và aa1

- Riboxom dịch chuyển đi 1 bộ 3 (nhảy cóc) trên mARN đồng thời tARN mở đầu rời khỏi riboxom

- Tiếp theo, aa2 được tARN mang, tiến vào vị trí aa1 và anticodon của nó khớp bổ sung với codon trên mARN

- Enzim xúc tác tạo liên kết peptit giữa aa1 và aa2

- Ribooxom lại dịch chuyển đi 1 bộ 3 trên mARN đồng thời tARN thứ nhất rời khỏi riboxom

- Các hoạt động cứ diễn ra liên tục như vậy cho đến cuối riboxom.

Bước 3: Kết thúc

- Khi riboxom tiếp xúc với mã kết thúc trên mARN thì quá trình dịch mã dừng lại

- Riboxom tách khỏi mARN và chuỗi pp được giải phóng Đồng thời, nhờ enzim đặc hiệu, aamở đầu cũng được tách khỏi chuỗi pp để hình thành phân tử protein

- Phân tử pr này tiếp tục hình thành các bậc cấu trúc cao hơn để thể hiện hoạt tính sinh học của mình

*Chú ý: Trên mỗi phân tử mARN thường có 1 số riboxom các riboxom cùng hoạt động gọi là các polixom Như vậy, 1phân tử mARN có thể được dùng làm khuôn để tổng hợp nên 1 hay nhiều chuỗi pp cùng loại rồi tự huỷ

*Kết quả: Từ 1 phân tử mARN:

Bài tập vận dụng

a Bài tập về cấu trúc của protein:

- Tính chiều dài protein hoặc chuỗi pp: L = số aa x 3 (A0)

- Tính khối lượng: M = số aa x 100 (đvC)

- Số liên kết peptit = số aa - 1

- Số phân tử H2O được giải phóng = số liên kết peptit được hình thành = số aa môi trường cung cấp - 1

- Số cách sắp xếp của aa trong phân tử protein (kí hiệu Pm)

Pm= m! / (m1!m2! mk!)

Trong đó:

m là tổng số aa có trong phân tử protein

m1 là tổng số aa loại 1

m2 là tổng số aa loại 2

mk là tổng số aa loại k

b Bài tập về dịch mã:

- Số aa cần cung cấp cho quá trình dịch mã:

+ Sinh vật nhân sơ: số aa môi trường cung cấp = rN/3 - 1

+ Sinh vật nhân thực: số aa môi trương cung cấp = (rN vừa tổng hợp – rN intron)/3 - 1

- Số aa có trong phân tử protein hoàn chỉnh

+ Sinh vật nhân sơ: số aa/pr hoàn chỉnh = số aa môi trường cung câp – 1 = rN - 2

+ Sinh vật nhân thực: số aa/pr hoàn chỉnh = số aa môi trường cung cấp – 1 = (rN – rN intron)/3 - 2

- Số lượt tARN được sử dụng trong quá trình dịch mã = số aamtcc

Sinh vật nhân sơ = a.x + b.y + c.z = rN/3 - 1

Sinh vật nhân thực= a.x + b.y + c.z= (rN – rN intron)/3 - 1

Trong đó:

x là số tARN tham gia dịch mã a lần

y là số tARN tham gia dịch mã b lần

z là số tARN tham gia dịch mã c lần

x + y + z = tổng số tARN tham gia dịch mã

3 Mối liên hệ giữa ADN-mARN-protein-tính trạng:

- Thông tin di truyền trong ADN của mỗi tế bào được truyền đạt lại cho thế hệ sau thông qua cơ chế tự nhân đôi

- Thông tin di truyền trong ADN được biểu hiện thành tính trạng của cơ thể thông qua cơ chế phiên mã, dịch mã.

Nhân đôi Phiên mã

Như vậy, có thể thấy trình tự các Nu trên ADN thông qua quá trình phiên mã quy định trình tự các rNu trên mARN và thông qua quá trình dịch mã đã quy định trật tự các aa trên phân tử protein (tính chất của mã di truyền)

Các dạng bài tập liên quan:

- Xác định mối liên quan về số lượng đơn phân giữa ADN, mARN và protein tương ứng

+ Sinh vật nhân sơ:

Số aa môi trường cung cấp =N/6 -1 = rN/3 -1

Số aa/pr hoàn chỉnh= số aa môi trường cung cấp -1= N/6 - 2 = rN/3 - 2

+ Sinh vật nhân thực:

Số aa môi trường cung cấp = (Ngen - N intron)/6 - 1 = (rN vừa tổng hợp - rN intron)/3 - 1

Số aa/pr hoàn chỉnh= số aa môi trường cung câp -1= (Ngen - N intron)/6 - 2 = (rN - rN intron)/3 - 2

- Xác định mối liên quan về trình tự Nu trên ADN, mARN và trình tự aa trên phân tử protein

+ Dựa vào nguyên tắc bổ sung

+ Nguyên tắc chiều 5’ > 3’ trong phiên mã, dịch mã: Chiều của mARN là 5’ >3’ ngược với chiều của ADN làm khuôn Trong quá trình dịch mã: Codon trên mARN có chiều 5’ >3’ còn anticodon trên tARN khớp bổ sung theo chiều 3’ > 5’

+ Dựa vào đặc điểm của mã mở đầu và mã kết thúc

II CÁC DẠNG BÀI TẬP

a) Dạng 1: BIẾT CẤU TRÚC GEN, XÁC ĐỊNH CẤU TRÚC ARN HAY NGƯỢC LẠI

a1) Phương pháp giải

- Chỉ một trong hai mạch của gen được dùng làm mạch khuôn

1) Trình tự các cặp nuclêôtit trong một gen cấu trúc được bắt đầu như sau:

3’ TAX GTA XGT ATG XAT 5’

5’ ATG XAT GXA TAX GTA 3’

Hãy viết trình tự bắt đầu của các ribônuclêôtit trong phân tử ARN được tổng hợp từ gen trên

2) Cho biết trình tự bắt đầu các ribônuclêôtit trong một phân tử ARN là:

5’ AUG XUA AGX GXA XG 3’

Hãy đánh dấu chiều và viết trình tự bắt đầu của các cặp nuclêôtit trong gen đã tổng hợp phân tử ARN nổi trên Hướng dẫn giải

1) Trình tự các ribônuclêôtit trong ARN:

+ Trong hai mạch của gen, mạch có chiều 3’ - 5’ là mạch khuôn

+ Các ribônuclêôtit tự do kết hợp với mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung sau:

Mạch khuôn: 3’ TAX GTA XGT ATG XAT 5’

mARN: 5’ AUG XAU GXA UAX GUA 3’

2) Đánh dấu chiều và trình tự các cặp nuclêôtit:

+ Ngược lại, khi biết trình tự các ribônuclêôtit ta suy ra trình tự các cặp nuclêôtit trong gen và chiều của các mạch như sau:

mARN: 5’AUG XUA AGX GXA XG 3’

Mạch khuôn: 3’ TAX GAT TXG XGT GX 5’

Mạch bổ sung: 5’ ATG XTA AGX GXA XG 3’

b) Dạng 2: TƯƠNG QUAN VỀ SỐ NUCLÊÔTIT, CHIỀU DÀI, KHỐI LƯỢNG CỦA GEN VÀ ARN - SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ BỊ PHÁ HỦY, SỐ LIÊN KẾT HÓA TRỊ ĐƯỢC HÌNH THÀNH

b1) Phương pháp giải

* Đốì với gen không phân mảnh:

+ Gen có hai mạch, ARN có một mạch Do vậy:

• Số nuclêôtit của gen gấp đôi số ribônuclêôtit của ARN tương ứng: N = 2Nm

• Khối lượng của gen gấp đôi khối lượng ARN: Mgen = 2MARN

+ Chiều dài gen bằng chiều dài ARN do nó tổng hợp: Lgen = LARN

+ Trong quá trình phiên mã có sự phá hủy các liên kết hiđrô của gen và thành lập mới các liên kết hóa trị trong các mARN

+ Gọi k: số lần phiên mã của 1 gen

H = 2A + 3G là số liên kết hiđrô của gen

Y = N - 2 là số liên kết hóa trị trong 2 mạch đơn Ta có:

• Số liên kết hiđrô bị hủy qua k lần sao mã là: H.k

• Số liên kết hóa trị được hình thành qua k lần phiên mã là: Y/2.k

* Đối với gen phân mảnh: tùy đề cho về tỉ lệ giữa các đoạn êxôn và intron

b2) Bài tập vận dụng

1) Gen phải dài bao nhiêu micrômet mới chứa đủ thông tin di truyền để tổng hợp một phân tử mARN có 270 ribônuclêôtit loại Ađênin, chiếm 20% tổng số ribônuclêôtit của toàn mạch?

2) Gen trên có khối lượng bao nhiêu đvC?

3) Biết gen có X chiếm 15% tổng số nuclêôtit, quá trình sao mã cần môi trường cung cấp số ribônuclêôtit tự do gấp 3lần số nuclêôtit của gen Xác định:

a) Tổng số liên kết hiđrô bị hủy qua quá trình

b) Tổng số liên kết hóa trị được hình thành

Hướng dẫn giải

1) Chiều dài gen:

+ Số ribônuclêôtit của phân tử mARN:

(270 : 20) 100 = 1350 ribônuclêôtit

+ Chiều dài mARN cũng là chiều dài gen tổng hợp nó:

1350 3,4.10-4 = 0,459μm.m

2) Khối lượng gen: 1350 2 300 = 81.104đvC

3) Số liên kết hiđrô bị hủy và liên kết hóa trị được hình thành:

+ Số nuclêôtit của gen: 1350 2 = 2700 nuclêôtit

+ Số nuclêôtit mỗi loại của gen:

A = T = 2700 15% = 405 nuclêôtit

G = X = (2700 : 2) - 405 = 945 nuclêôtit

+ Số liên kết hiđrô của gen: 405 2 + 945 3 = 3645 liên kết

+ Số liên kết hóa trị trong 1 phân tử mARN: 1350 - 2 = 1348 liên kết

+ Số lần sao mã của gen: 3 2 = 6

+ Số liên kết hiđrô bị hủy qua 6 lần sao mã: 3645 6 = 21870 liên kết

+ Số liên kết hóa trị được hình thành: 1348 6 = 8088 liên kết

c) Dạng 3: TƯƠNG QUAN VỀ SỐ LƯỢNG, TỈ LỆ % GIỮA NUCLÊÔTIT MỖi LOẠI CỦA GEN VỚI

RIBÔNUCLÊÔTIT CỦA mARN

c1) Phương pháp giải

• Gọi A, T, G, X: các loại nuclêôtit của gen

A1, T1, G1, X1: các loại nuclêôtit trong mạch 1 của gen

A2, T2, G2, X2: các loại nuclêôtit trong mạch 2 của gen

Am, Um, Gm, Xm: các loại ribônuclêôtit của mARN do gen tổng hợp

* Trường hợp 1: Nếu mạch khuôn là mạch thứ nhất Ta có tương quan: