....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
Trang 1BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI SINH HỌC 10
Dạng 1 Tính số nuclêôtit 1 mạch, xác định cấu trúc gen.
A MỘT SỐ CÔNG THỨC CƠ BẢN
PHẦN: CẤU TRÚC ARN
I TÍNH SỐ NUCLÊÔTIT CỦA ARN :
- ARN gồm 4 loại nu: A , U, G , X và được tổng hợp từ 1 mạch ADN theo NTBS Vì vậy số nu của ARN
(rN) bằng số nu 1 mạch của ADN (N)
rN = A + U + G + X = N/2
- Trong ARN A và U cũng như G và X không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau Sự bổ sung chỉ
có giữa A, U, G, X của ARN lần lượt với T, A, X, G của mạch gốc ADN Vì vậy số nu mỗi loại của ARN bằng số
nu bổ sung ở mạch gốc ADN
rA = T gốc ; rU = A gốc
rG = X gốc ; rX = Ggốc
* Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của ADN được tính như sau :
+ Số lượng : A = T = rA + rU
G = X = rG + rX
+ Tỉ lệ % : % A = %T = (%rA + %rU) / 2
%G = % X = (%rG + %rX) / 2
II TÍNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ ARN (M ARN )
Một nu có khối lượng trung bình là 300 đvc , nên:
M ARN = rN 300đvc = (N/2) 300 đvc
III TÍNH CHIỀU DÀI CỦA ARN
ARN gồm có mạch với độ dài 1 nu là 3,4 A0 Vì vậy chiều dài ARN bằng chiều dài ADN tổng hợp nên ARN
đó :
L ADN = L ARN = rN 3,4A 0 = (N/2) 3,4 A 0
IV MỘT SỐ CÔNG THỨC LIÊN QUAN ĐẾN ADN:
N: số nucleotit của phân tử ADN Theo nguyên tắc bổ sung : A = T ; G = X
1 Tổng số Nu:
N = A + T + G + X : 2A + 2G = N → A + G = N/2
2 Chiều dài gen: L=N/2× 3,4 A0→ N= L/3,4 × 2
3 Khối lượng phân tử: M= Nx 300 đv.C → N=M/300
5 Tỷ lệ % Nu trong gen: 2A% + 2G% = 100% → A% + G% = 50%
6 Liên kết hiđrô trong gen: H= 2A + 3G = N + G
- Số phân tử ADN sau n lần nhân đôi = k 2n ( k : số phân tử ADN ban đầu )
- Số Nu mỗi loại môi trường cung cấp khi gen tự sao liên tiếp n đợt
+ A’=T’= (2n-1)A =(2n-1)T
+ G’=X’= (2n-1) G= (2n-1) X
- Tổng số Nu môi trường cung cấp khi gen tự sao liên tiếp n đợt :
N’= k (2n-1)N
8 Số Nu 2 mạch trong phân tử ADN:
A1 T1 G1 X1 mạch 1 ; Số Nu của 1 mạch gen = N/2
T2 A2 X2 G2 mạch 2
A1= T2
Trang 2G1= X2
X1= G2 → G1+ X1= X2+ G2= G1+ G2= X1+ X2 = G = X
A1+ T1+ G1+ X1= A2+ T2+ G2+ X2= N/2
PHẦN: CẤU TRÚC PRÔTÊIN
I TÍNH SỐ BỘ BA MẬT MÃ - SỐ AXIT AMIN
- Cứ 3 nu kế tiếp nhau trên mạch gốc của gen hợp thành 1 bộ ba mã gốc, 3 nu kế tiếp của mạch ARN thông tin ( mARN) hợp thành 1 bộ ba mã sao Vì số nu của mARN bằng với số nu của mạch gốc, nên số bộ ba mã gốc
trong gen bằng số bộ ba mã sao trong mARN
Số bộ ba mật mã = (N/2.3) = (rN/2)
Trong mạch gốc của gen cũng như trong số mã sao của mARN thì có 1 bộ ba mã kết thúc không mã hoá axit
amin Các bộ ba còn lại có mã hoá axit amin:
Số bộ ba có mã hoá axit amin (số aa của chuỗi polipeptit)= (N/2.3) - 1
= (rN/3) - 1
- Ngoài mã kết thúc không mã hóa a amin , mã mở đầu tuy có mã hóa axit amin, nhưng axit amin này bị cắt bỏ không tham gia vào cấu trúc prôtêin
Số axit amin của phân tử prôtêin (axit amin của prôtêin hoàn chỉnh )
= (N/2.3) - 2 = (rN/3) - 2
II TÍNH SỐ LIÊN KẾT PEPTIT
Hai axit amin nối nhau bằng 1 liên kết peptit, 3axit amin có 2 liên kết peptit → chuỗi polipeptit có m axit amin thì số liên kết peptit là :
Số liên kết peptit = m -1
PHẦN : CƠ CHẾ TỔNG HỢP PRÔTÊIN
I TÍNH SỐ AXIT AMIN TỰ DO CẦN DÙNG (tạo thành 1 phân tử prôtein):
- Trong quá tình dịch mã, tổng hợp prôtein, chỉ bộ ba nào của mARN có mã hoá axit amin thì mới được ARN mang axit amin đến dịch mã
- Khi ribôxôm chuyển dịch từ đầu này đến đầu nọ của mARN để hình thành chuỗi polipeptit thì số axit amin tự do cần dùng được ARN vận chuyển mang đến là để giải mã mở đầu và các mã kế tiếp, mã cuối cùng không được dịch
mã Vì vậy số axit amin tự do cần dùng cho mỗi lần tổng hợp chuỗi polipeptit là :
Số aa tự do = (N/2.3) - 1 = (rN/3) - 1
- Khi rời khỏi ribôxôm , trong chuỗi polipeptit không còn axit amin tương ứng với mã mở đầu Do đó, số axit
amin tự do cần dùng để cấu thành phân tử prôtêin (tham gia vào cấu trúc prôtêin để thực hiện chức năng sinh học) là :
Số aa tự do cần dùng để cấu thành prôtêin hoàn chỉnh
= (N/2.3) - 2 = (rN/3) - 2
II TÍNH SỐ PHÂN TỬ NƯỚC VÀ SỐ LIÊN KẾT PEPTIT
- Trong quá trình dịch mã, khi chuỗi polipeptit đang hình thành thì cứ 2 axit amin kế tiếp nối nhau bằng liên kết peptit thì đồng thời giải phóng 1 phân tử nước, 3 axit amin nối nhau bằng 2 liên kết paptit, đồng thời giải phóng 2 phân tử nước… Vì vậy số phân tử nứơc được giải phóng trong quá trình giải mã tạo 1 chuỗi polipeptit là:
Số phân tử H2O giải phóng = (rN/3) - 2
- Tổng số phân tử nước được giải phóng trong quá trình tổng hợp nhiều phân tử protein (mỗi phân tử protein là 1 chuỗi polipeptit )
Tổng pt H2O giải phóng = số phân tử prôtêin (rN/3) - 2
Khi chuỗi polipeptit rời khỏi riboxom tham gia chức năng sinh học thì axit amin mở đầu tách ra 1 mối liên kết peptit
với axit amin đó không còn àsố liên kết peptit thực sự tạo lập được là (rN/3) - 3 Vì vậy tổng số liên kết peptit thực
sự hình thành trong các phân tử protein là :
Tổng liên kết peptit trong các phân tử prôtêin hoàn chỉnh
= Tổng số phân tử protein [(rN/3) - 3 ]
Trang 3III TÍNH SỐ ARN VẬN CHUYỂN (tARN)
- Trong quá trình tổng hợp protein, tARN mang axit amin đến giải mã Mỗi lượt giải mã, tARN cung cấp 1 axit amin
- Khi ribôxôm chuyển dịch từ đầu này đến đầu nọ của mARN để hình thành chuỗi polipeptit thì số axit amin tự do cần dùng được tARN mang đến là để dịch mã mở đầu và các mã kế tiếp, mã cuối cùng không được dịch mã Vì vậy
số tARN = axit amin tự do cần dùng cho mỗi lần tổng hợp chuỗi polipeptit là :
Số tARN = Số aa tự do = (N/2.3) - 1 = (rN/3) - 1
B MỘT SỐ BÀI TẬP CƠ BẢN
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 ó 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 A 0 , 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
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
Trang 42 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:
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
Bài toán 6: Một phân tử mARN có 1500 nuclêôtit tiến hành dịch mã để tạo ra chuỗi pôlipeptit Hãy tính:
a Số bộ ba mã sao có trên mARN.
b Số axit amin có trong chuỗi pôlipeptit hòan chỉnh.
c Số tARN tham gia dịch mã ra chuỗi pôlipeptit.
Hướng dẫn giải bài tập:
a Số bộ ba mã sao có trên mARN = số bộ ba mật mã = rN / 3 = 1500 / 3 = 500
b Số axit amin có trong chuỗi pôlipeptit hòan chỉnh = 500 – 2 = 498
c Số tARN tham gia dịch mã ra chuỗi pôlipeptit = Số axit amin tự do = 500 – 1 = 499
Bài toán 7: Một gen có 2400 nu Hiệu số phần trăm của nucleotit loại A với nucleotit không bổ sung với nó = 20%.
Trang 5Trên phân tử mARN tổng hợp từ gen đó có rX=120 nu, rA = 240 nu Xác định tỉ lệ % từng loại nu trên mỗi mạch đơn gen đã tổng hợp nên mARN trên.
Hướng dẫn:
- Theo đề ra, ta có: A - G = 20% (1)
- Trong phân tử ADN: A + G = 50% (2)
Từ (1) và (2), ta có : A = T = 35%; G = X = 15%
- Số nu từng loại của gen :
A = T = 2400 x 35% = 840 nu ;
G = X = 2400 x 15% = 360 nu
- Giả sử mạch 1 là mạch gốc, số nu từng loại của gen như sau :
Theo đề: rA = T1= A2= 240 (20%)
ð A1= T2= A - rA = 840 - 240 = 600 (50%)
Theo đề: rX = G1= X2= 120 (10%)
ð X1= G2= G - rX = 360 - 120 = 240 (20%)
Bài toán 8: Một chuỗi polipeptit có chiều dài 1500 A o Biết 1 axit amin có độ dài trung bình là 3 A o Hãy xác định:
a) Số liên kết peptit có trong chuỗi polipeptit đó.
b) Số nu có trong mARN đã tổng hợp được.
Hướng dẫn :
Số axit amin trong chuỗi polipeptit: 1500/3 = 500
a Số liên kết peptit có trong phân tử:
500 - 1 = 499
b Số nu có trong mARN tổng hợp ra phân tử prôtêin trên:
N = (500 + 2).3 = 1506