MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC AXIT NUCLÊIC VỚI CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ HS LỚP 12

CHUYÊN ĐỀ ÔN THI THPT QUỐC GIA

vectorstock.com/28062415

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection DẠY KÈM QUY NHƠN EBOOK PHÁT TRIỂN NỘI DUNG

MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC AXIT NUCLÊIC VỚI CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ HS LỚP 12, ÔN THI GIẢI TOÁN TRÊN MÁY WORD VERSION | 2020 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO …………..

TRƯỜNG THPT ………………………….

CHUYÊN ĐỀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC AXIT NUCLÊIC VỚI CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ

Người viết: …………………. Đơn vị: Trường THPT ………………….

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

ADN: Axit đêoxiribônuclêic ARN: Axit ribônuclêic GV: Giáo viên HS: Học sinh NTBS: Nguyên tắc bổ sung N: Số Nucleotit của gen (ADN) A, T, G, X: Nucleotit mỗi loại của cả gen (ADN) A1, T1, G1, X1: Nucleotit mỗi loại trên mạch đơn thứ nhất của gen A2, T2, G2, X2: Nucleotit mỗi loại trên mạch đơn thứ hai của gen

1

Phần 1. MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn chuyên đề Trong Di truyền học, các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử có vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống kiến thức ôn thi THPT Quốc gia. Tuy nhiên phần nội dung kiến thức về cấu tạo và chức năng của axit nuclêic HS đã học từ đầu năm lớp 10, trải qua thời gian lớp 11 nghiên cứu hoàn toàn về Sinh học cơ thể; đến khi học đến chương I, phần 5 “Di truyền học” của chương trình Sinh học 12 HS gặp rất nhiều khó khăn khi tìm hiểu về các cơ chế di truyền (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã). Đặc biệt là những HS có tố chất ở mức trung bình khá, và khả năng ghi nhớ không tốt. Có thể nêu ra một số khó khăn HS gặp phải khi ôn thi THPT Quốc gia và ôn thi học sinh giỏi như: không phân biệt được tại sao trong cấu trúc của gen có một mạch chiều 3’-5’, một mạch còn lại chiều 5’-3’; tại sao khi nhân đôi ADN cần đoạn mồi, tại sao có một mạch tổng hợp ngắt quãng còn một mạch tổng hợp liên tục trong tái bản ADN; tại sao việc tổng hợp các chuỗi pôlinuclêôtit mới luôn theo chiều 5’-3’, .....

Nhận ra điểm yếu của học sinh về khả năng liên hệ giữa những kiến thức về cấu trúc axit nucleic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử trong ôn thi HSG và ôn thi THPT Quốc gia, bằng kinh nghiệm tích lũy được qua nhiều năm giảng dạy phần Di truyền học ở cấp Trung học phổ thông và mục đích chia sẻ với đồng nghiệp, nhằm giúp các em HS có được những kiến thức cơ bản cũng như hiểu được rõ hơn về các cơ chế di truyền phân tử tôi đã xây dựng chuyên đề “Mối liên hệ giữa cấu trúc axit nuclêic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử”.

2. Mục đích xây dựng chuyên đề - Góp phần nghiên cứu một cách có hệ thống, làm rõ hơn về cấu trúc của hai loại axit nuclêic (ADN và ARN). Đồng thời giúp HS nhìn nhận được rõ hơn về cấu trúc của axit nuclêic thông qua việc ôn tập và làm rõ thêm kiến thức đã học.

- Xây dựng được mối liên hệ giữa cấu trúc axit nucleic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã).

2

- Từ kiến thức về cấu trúc của ADN, ARN và các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử xây dựng được hệ thống công thức giải bài tập liên quan.

- Nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho công tác giảng dạy ôn luyện thi học sinh giỏi và ôn thi THPT Quốc gia.

3. Phương pháp xây dựng chuyên đề - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết và tổng hợp tài liệu.

- Các phương pháp logic, quy nạp, diễn dịch.

- Phương pháp so sánh thực nghiệm qua hoạt động dạy học.

4. Đối tượng áp dụng chuyên đề - HS lớp 12 ôn thi HSG, ôn thi Giải toán trên máy tính cầm tay và ôn thi THPT Quốc gia.

5. Thời lượng dự kiến của chuyên đề: 08 tiết

3

Phần 2. HỆ THỐNG KIẾN THỨC CỦA CHUYÊN ĐỀ A. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA AXIT NUCLÊIC - Axit nucleic là hợp chất hữu cơ có cấu tạo đa phân mà đơn phân là các nuclêôtit. Còn được gọi là axit nhân vì chủ yếu được tìm thấy ở trong nhân tế bào.

- Có 2 loại axit nuclêic là: axit đêôxiribônuclêic (ADN) và axit ribônuclêic (ARN).

I. Cấu trúc và chức năng của ADN 1. Nuclêôtit – đơn phân của ADN - ADN là một phân tử trùng hợp được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân bao gồm nhiều đơn phân là các nuclêôtit. Số lượng đơn phân có thể tới hàng triệu, hàng trăm triệu nuclêôtit.

- Mỗi nuclêôtit theo thứ tự bao gồm: 1. Nhóm photphat (PO43-).

2. Đường 5C: đêôxiribôzơ C5H10O4.

3. Bazơ nitric.

Hình 1. Cấu tạo Nuclêôtit - Trong mỗi nuclêôtit: nhóm photphat được gắn vào vị trí cácbon số 5’ (C5’) còn bazơ nitơ được gắn vào vị trí cacbon số 1’ (C1’).

Lưu ý: việc đánh số cacbon 1’-5’ để phân biệt với nguyên tử cacbon trong bazơ nitơ.

- Có 4 loại nuclêôtit khác nhau được phân biệt bởi bản chất của các bazơ nitric tương ứng là: Ađênin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitôzin (X) - một số tài liệu kí hiệu là C theo viết tắt bằng Tiếng Anh).

Hình 2. Bốn loại Nuclêôtit của ADN 4

2. Cấu trúc của ADN - ADN gồm 2 chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song, ngược chiều và bổ sung với nhau: + Trong mỗi một chuỗi pôlinuclêôtit: các nuclêôtit được sắp xếp với nhau theo một trình tự xác định tạo nên chuỗi pôlinuclêôtit. Các nuclêôtit được nối với nhau bằng liên kết photphodieste giữa đường pentôzơ của nuclêôtit trước đó với nhóm phôtphat của nuclêôtit phía sau. Liên kết được hình thành giữa nguyên tử C3’ của đường với nhóm phôtphat. Do vậy, khi xét trên 1 chuỗi pôlinuclêôtit: nuclêôtit đầu tiên có nhóm photphat gắn vào vị trí C5’ của gốc đường (đầu 5’); còn nuclêôtit cuối cùng có một nhóm OH tự do ở vị trí C3’ của gốc đường (3’-OH tự do) - gọi là đầu 3’.

Hình 3. Một chuỗi pôlinuclêôtit + Hai mạch đơn pôlinuclêôtit của ADN: gắn với nhau qua các liên kết hidrô hình thành giữa các cặp bazơ nitơ ở vị trí đối diện nhau theo nguyên tắc bổ sung nghiêm ngặt: A liên kết với T bằng 2 liên kết hidrô.

G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô.

- Do tính chất định hướng ngược chiều và bổ sung với nhau, khi xét theo một chiều nhất định thì một chuỗi pôlinuclêôtit có chiều 5’→3’ và chuỗi đối diện sẽ có chiều 3’→5’ (hình 4). Do vậy khi biết trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên một chuỗi ta có thể thiết lập chính xác trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên mạch còn lại.

5

Hình 4. Cấu tạo và cách thức liên kết hai chuỗi pôlinocleotit * Cấu trúc không gian của ADN theo mô hình của J.Watson và F.Crick: - ADN là một chuỗi xoắn kép, gồm 2 chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song và ngược chiều, xoắn đều đặn quanh 1 trục tưởng tượng theo chiều từ trái sang phải giống 1 cái cầu thang xoắn: + Mỗi bậc thang là một cặp bazơ + Thành và tay vịn của thang là các phân tử đường và các nhóm phôtphat.

- Chiều cao của mỗi vòng xoắn là 34A0, gồm 10 cặp nuclêôtit. Đường kính của xoắn là 20A0. Chiều dài của cả phân tử ADN có thể tới hàng chục, hàng trăm micromet.

3. Chức năng của ADN Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

6

II. Cấu trúc và chức năng của Axit ribônuclêic (ARN) 1. Cấu trúc của ARN - Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Đơn phân là các ribônuclêôtit - Cấu tạo của một ribônuclêôtit gồm: + Đường ribôzơ (C5H10O5). + Nhóm phôtphat. + Một bazơ nitơ.

Hình 5. Cấu tạo của một ribônuclêôtit - ARN có cấu trúc gồm một chuỗi pôlinuclêôtit. Số ribônuclêôtit trong ARN bằng một nửa nuclêôtit trong gen đã tổng hợp ra nó (hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân). Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa nhóm photphat của ribonuclêôtit này với gốc đường ribôzơ của ribônuclêôtit kia tạo thành chuỗi pôlinuclêôtit. Chiều liên kết giữa các ribônuclêôtit theo chiều 5’→3’ (giống như trên một mạch đơn của ADN).

2. Cấu trúc không gian và chức năng của các loại ARN *mARN: cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit dưới dạng mạch thẳng, mARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ mạch gốc trên ADN đến chuỗi pôlipeptit. Để thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ ADN đến prôtêin thì ARN có - Trình tự nuclêôtit đặc hiệu giúp cho ribôxôm nhận và liên kết vào ARN. - Mã mở đầu: tín hiệu khởi đầu phiên mã.

- Các triplet mã hóa axit amin.

- Mã kết thúc, mang thông tin kết thúc quá trình dịch mã. *tARN: có cấu trúc với 3 thuỳ, trong đó có một thuỳ mang bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với 1 bộ ba mã hóa axit amin trên phân tử mARN, tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi pôlipetit. *rARN: có cấu trúc mạch đơn nhưng nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo các vùng xoắn kép cục bộ. rARN liên kết với các prôtêin tạo 7

nên các ribôxôm. rARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidrô trong phân tử nhất và chiếm số lượng lớn nhất trong tế bào.

Hình 6. Các loại ARN trong tế bào B. CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIỂU HIỆN CỦA LIÊN KẾT PHOTPHODIESTE VÀ NGUYÊN TẮC BỔ SUNG TRONG CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN PHÂN TỬ I. Các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử 1. Quá trình tự nhân đôi AND (tái bản) * Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN - Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN tách nhau dần tạo nên chạc tái bản hình chữ Y * Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới - Enzim ADN-pôlimeraza sử dụng một mạch làm khuôn tổng hợp nên mạch mới theo nguyên tắc bổ sung.

- Trên mạch khuôn 3'-5' mạch bổ sung tổng hợp liên tục, trên mạch khuôn 5'-3' mạch mới bổ sung tổng hợp ngắt quãng (đoạn Okazaki) sau nối lại nhờ enzim nối (ligaza). * Bước 3: Hai phân tử ADN con được tạo thành - Mỗi ADN con đều có 1 mạch mới được tổng hợp từ nguyên liệu của môi trường, mạch còn lại của ADN mẹ (nguyên tắc bán bảo tồn).

8

2. Quá trình phiên mã Quá trình phiên mã có thể tóm tắt gồm 3 bước chính: *Mở đầu: enzim ARN-pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3' - 5' *Kéo dài: ARN-pôlimeraza trượt dọc theo gen tổng hợp mạch ARN bổ sung với mạch khuôn (A - U; G - X) theo chiều 5' - 3'. *Kết thúc: enzim ARN-pôlimeraza di chuyển đến khi gặp mã kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng, gen đóng xoắn trở lại.

3. Quá trình dịch mã Gồm 2 giai đoạn kế tiếp nhau: a. Hoạt hóa các axit amin: nhờ enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo phức hợp axit amin- tARN. b. Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: *Mở đầu: tiểu đơn vị bé của ribôxôm tiếp xúc với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Phức hợp Met - tARN - UAX liên kết với mã mở đầu AUG theo nguyên tắc bổ sung mang axit amin mở đầu đến. Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm kết hợp vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh *Kéo dài: ribôxôm dịch chuyển đến bộ 3 thứ nhất, phức hệ axit amin 1tARN có bộ đối mã khớp với bộ 3 mã sao theo nguyên tắc bổ sung, axit amin mở đầu liên kết với axit amin 1 bằng liên kết peptit RBX dịch chuyển từng bước bộ 3 (codon) tiếp theo cho đến cuối mARN *Kết thúc: khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (1 trong 3 bộ ba kết thúc) thì quá trình dịch mã hoàn tất.

- Nhờ enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu được cắt khỏi chuỗi để tạo thành phân tử prôtêin hoàn chỉnh.

- Trong quá trình dịch mã, mARN thường đồng thời gắn với 1 nhóm ribôxôm (pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin.

II. Biểu hiện của liên kết photphodieste và NTBS trong các cơ chế di truyền 1. Biểu hiện của liên kết photphodieste trong các cơ chế di truyền

9

Liên kết Photphodieste là liên kết nối tiếp giữa các nuclêôtit trong một chuỗi pôlinuclêôtit; liên kết được hình thành giữa nhóm C3’-OH của nuclêôtit phía trước với nhóm phôtphat của nuclêôtit liền kề sau đó. a. Trong quá trình tự nhân đôi ADN - Việc liên kết giữa các Nuclêôtit tự do với mạch khuôn được định hướng theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch khuôn (do đặc tính của ADN pôlimeraza). Điều này có nghĩa là lần lượt các nuclêôtit sau sẽ đến liên kết với nuclêôtit trước đó tại vị trí C3’-OH.

Hình 7. Liên kết photphodieste

Đây là cơ sở để giải thích các vấn đề như: - Trên mạch khuôn có chiều 3’→5’ (theo chiều tháo xoắn): chuỗi pôlinuclêôtit mới được tổng hợp liên tục theo chiều tháo xoắn bằng cách thêm các nuclêôtit tự do vào đầu C3’-OH của chuỗi đang kéo dài (hình 8).

- Trên mạch khuôn có chiều 5’→3’: chuỗi pôlinuclêôtit mới được tổng hợp gián đoạn thành những đoạn Okazaki. Chiều tổng hợp các đoạn Okazaki ngược chiều với hướng sao chép trong 1 chạc tái bản. Nguyên nhân do: ADN-pôlimeraza chỉ tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit mới theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch gốc; tuy nhiên theo hướng sao chép thì mạch khuôn có chiều 5’→3’; vậy nên ADN tháo xoắn được một đoạn thì việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit mới diễn ra theo hướng ngược lại. Sau đó các đoạn Okazaki được

Hình 8. Tái bản ADN

loại bỏ đoạn mồi và nối với nhau nhờ enzim nối (ligaza).

- Trước khi tổng hợp mạch liên tục hay những đoạn Okazaki đều cần tổng hợp 1 đoạn mồi. Đoạn mồi là những đoạn ARN ngắn, có một nhóm C3’-OH tự 10

do để gắn Nuclêôtit lên đó. Do lúc đầu việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit chưa có nhóm OH tự do nên cần có đoạn mồi. Trên mạch mới tổng hợp liên tục cần 01 đoạn mồi; trên mạch tổng hợp gián đoạn, mỗi đoạn Okazaki cần 01 đoạn mồi. b. Trong quá trình phiên mã - Việc kéo dài chuỗi pôliribônuclêôtit cũng được thực hiện theo chiều 5’→3’. Do vậy mạch khuôn của gen phải

theo

chiều

3’→5’.

ARN-

pôlimeraza nhận biết mạch gốc để tiến hành tổng hợp mạch pôlinuclêôtit mới theo NTBS (hình 9).

Hình 9. Liên kết photphodieste trong phiên mã

2. Biểu hiện của nguyên tắc bổ sung trong các cơ chế di truyền Trong di truyền học, sinh học phân tử, nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc liên kết giữa một nuclêôtit và một nuclêôtit khác đối diện, trong các ADN hay ARN. Cụ thể một loại nucleotide Purin (Ađênin và Guanin) sẽ chỉ liên kết với một loại nucleotide Pyrimidin (Timin, Xitôzin và Uraxin) a. Biểu hiện trong quá trình tự nhân đôi ADN Nhờ hoạt động của enzim AND – pôlimeraza Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên khuôn của ADN mẹ.

Các nuclêôtit ở trên mỗi mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo NTBS: + A liên kết với T bằng 2 liên kết hidrô hay ngược lại; + G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô hay ngược lại.

Hình 10. Sự hình thành liên kết hidrô trong tự nhân đôi ADN 11

Kết quả: tạo ra hai phân tử ADN con giống hết phân tử ADN ban đầu. b. Biểu hiện trong quá trình phiên mã (tổng hợp ARN) Sau khi 2 mạch đơn của gen tách rời nhau và để lộ mạch gốc có chiều 3’→5’, dưới tác dụng của ARN-pôlimeraza, các nuclêôtit trên mạch gốc sẽ liên kết với các ribonuclêôtit của môi trường nội bào để tổng hợp ra một chuỗi pôliribonuclêôtit theo NTBS: A trên mạch gốc sẽ liên kết với U của môi trường.

T trên mạch gốc sẽ liên kết với A của môi trường.

G trên mạch gốc sẽ liên kết với X của môi trường.

X trên mạch gốc sẽ liên kết với G của môi trường.

Kết quả: tạo ra phân tử ARN chứa đựng thông tin di truyền trong gen để phục vụ cho quá trình tổng hợp prôtêin.

Hình 11. Nguyên tắc bổ sung thể hiện trong cơ chế phiên mã c. Biểu hiện trong quá trình dịch mã (tổng hợp prôtêin) Tại ribôxôm, khi gắn các axit amin vào chuỗi pôlipeptit đang tổng hợp phải đảm bảo khớp mã theo NTBS giữa bộ ba đối mã của tARN với bộ ba mã sao của mARN: -

A liên kết với U bằng hai liên kết hidrô hay ngược lại.

-

G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô hay ngược lại.

Kết quả: Tạo ra chuỗi pôlipeptit có trình tự các axit amin theo đúng trình tự các bộ ba trong gen cấu trúc quy định.

12

Hình 12. Nguyên tắc bổ sung thể hiện trong quá trình dịch mã

13

Phần 3. HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ CÔNG THỨC GIẢI TOÁN 1. Xác định trình tự ncleotit của ADN, ARN và trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS Để làm bài tập dạng này thành thục cần nắm vững nguyên tắc bổ sung trong cấu trúc và các cơ chế di truyền: *Trong cấu trúc ADN: gồm 2 mạch song song và ngược chiều nhau, liên kết với nhau bằng liên kết hidro theo NTBS (A-T ; G-X). Do vậy khi biết trình tự nuclêôtit một mạch ta có thể suy ra trình tự nuclêôtit mạch còn lại.

Ví dụ : Mạch 1 có trình tự

5’…ATTGTAXGXTAGTXT…3’

→Trình tự nuclêôtit mạch 2 :

3’…TAAXATGXGATXAGA…5’

*Mối liên hệ giữa gen và mARN : dựa trên nguyên tắc bổ sung nếu biết trình tự nuclêôtit trên một mạch của gen ta có thể tìm ra trình tự của mARN và ngược lại. Tuy nhiên cần chú ý: mạch được chọn là mạch gốc của gen phải được phiên mã theo chiều 3’→5’ và trình tự nuclêôtit của mARN được đọc theo chiều 5’→3’.

Ví dụ : Mạch gốc của gen có trình tự:

3’…TAAXATGXGATXAGA…5’.

→Trình tự nuclêôtit của mARN: 5’…AUUGUAXGXUAGUXU…3’. *Mối liên hệ giữa mARN và protein trong dịch mã: - Dịch mã trên mARN tiến hành theo chiều 5’→3’. Do đó, chiều của tARN là chiều 3’→5’ và tuân theo NTBS. - Trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit được dịch mã liên tục trên mARN theo từng bộ ba, được quy ước trong bảng mã di truyền. Trong các bài tập thì quy ước về mã di truyền được cho biết sẵn.

Ví dụ : Cho trình tự một đoạn nuclêôtit của mARN như sau: 5’… AUG GXX AGU AAA XAX GUU … 3’ - Xác định trình tự axit amin trong chuỗi polopeptit do mARN trên quy định? Biết rằng các bộ ba mã hóa các axit amin trên phân tử mARN như sau: Valin: GUU; Histidin: XAX; lizin: AAA; serin: AGU; alanin: GXX - Tìm các bộ ba đối mã trên các tARN tương ứng.

Lời giải: Trình tự axit amin trong chuỗi polopeptit : 14

Metionin - Alanin – Serin – Lizin – Histidin – Valin - …

- Các bộ ba đối mã trên các tARN tương ứng : 3’UAX’5 ; 3’XGG5’ ; 3’UXA5’ ; 3’UUU5’ ; 3’GUG5’ ; 3’XAA5’.

2. Bài tập tính toán về cấu trúc ADN và quá trình nhân đôi ADN a. Tính số nuclêôtit của ADN hoặc của gen * Đối với mỗi mạch của gen: - Trong ADN, 2 mạch bổ sung nhau nên số nuclêôtitvà chiều dài của 2 mạch bằng nhau.

A1 + T1 + G1 + X1 = T2 + A2 + X2 + G2 =

N 2

- Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và X , không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa 2 mạch: A của mạch này bổ sung với T của mạch kia, G của mạch này bổ sung với X của mạch kia.

Vì vậy, số nuclêôtitmỗi loại ở mạch 1 bằng số nuclêôtitloại bổ sung mạch 2.

A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2 * Đối với cả 2 mạch: - Số nuclêôtitmỗi loại của ADN là số nuclêôtitloại đó ở cả 2 mạch : A =T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2 G =X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2 Chú ý: khi tính tỉ lệ % %A = % T =

% A1  % A2 %T 1  %T 2 =…  2 2

%G = % X =

%G1  %G 2 % X 1  % X 2 =…  2 2

Ghi nhớ: Tổng 2 loại nuclêôtitkhác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nuclêôtitcủa ADN hoặc bằng 50% số nuclêôtitcủa ADN. Ngược lại nếu biết: + Tổng 2 loại nuclêôtit= N/2 hoặc bằng 50% thì 2 loại nuclêôtitđó phải khác nhóm bổ sung. + Tổng 2 loại nuclêôtitkhác N/2 hoặc khác 50% thì 2 loại nuclêôtit đó phải cùng nhóm bổ sung.

15

* Tổng số nuclêôtitcủa ADN (N): Tổng số nuclêôtitcủa ADN là tổng số của 4 loại nuclêôtitA + T + G + X. Nhưng theo nguyên tắc bổ sung A= T, G=X. Vì vậy, tổng số nuclêôtitcủa ADN được tính là : N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G) Do đó A + G =

N hoặc %A +%G = % T + % X= 50% 2

b. Tính số chu kì xoắn (C) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nuclêôtit= 20 nuclêôtit. Khi biết tổng số nuclêôtit (N) của ADN : N = C x 20

=>

C=

N 20

c. Tính khối lượng phân tử ADN (M): Một nuclêôtitcó khối lượng trung bình là 300 đvc. Khi biết tổng số nuclêôtit ta có: M = N x 300 đvc d. Tính chiều dài của phân tử ADN (L): Phân tử ADN là 1 chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều đặn quanh 1 trục. Vì vậy chiều dài của ADN là chiều dài của 1 mạch và bằng chiều dài trục của nó. Mỗi mạch có

N nuclêôtit, 2

độ dài của 1 nuclêôtit là 3,4 A0 L=

N . 3,4A0 => 2

N=

lx 2 3,4

e. Tính số liên kết Hiđrô và liên kết Hóa Trị P-Đ * Số liên kết Hiđrô (H) + A của mạch này nối với T ở mạch kia bằng 2 liên kết hiđrô + G của mạch này nối với X ở mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô Vậy số liên kết hiđrô của gen là : H = 2A + 3 G hoặc H = 2T + 3X * Số liên kết hoá trị (HT) - Trong mỗi mạch đơn của gen: 2 nuclêôtit nối với nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3 nuclêôtitnối nhau bằng 2 liên kết hoá trị …

N N nuclêôtit nối nhau bằng -1 2 2

16

- Số liên kết hoá trị giữa các nuclêôtit trên cả 2 mạch gen: 2(

N - 1 ) = N-2 2

- Số liên kết hoá trị đường – phôtphát trong gen (HTĐ-P) Ngoài các liên kết hoá trị nối giữa các nuclêôtit trong gen thì trong mỗi nuclêôtitcó 1 liên kết hoá trị gắn thành phần của H3PO4 vào thành phần đường.

Do đó số liên kết hoá trị Đ – P trong cả ADN là : HTĐ-P = N-2 + N = 2(N – 1). f. Tính số nuclêôtit tự do cần dùng trong nhân đôi ADN *Qua 1 lần tự nhân đôi + Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn 2 mạch đều liên kết các nuclêôtit tự do theo NTBS: AADN nối với TTự do và ngược lại; GADN nối với XTự do và ngược lại. Vì vây số nuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng bằng số nuclêôtit mà loại nó bổ sung Atd =Ttd = A = T;

Gtd = Xtd = G = X

+ Số nuclêôtittự do cần dùng bằng số nuclêôtitcủa ADN: Ntd = N * Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt ) + Tính số ADN con - 1 ADN mẹ qua 1 đợt tự nhân đôi tạo ra 2 = 21 ADN con - 1 ADN mẹ qua 2 đợt tự nhân đôi tạo ra 4 = 22 ADN con - 1 ADN mẹ qua 3 đợt tự nhân đôi tạo ra 8 = 23 ADN con - 1 ADN mẹ qua x đợt tự nhân đôi tạo ra 2 x ADN con Vậy: Tổng số ADN con = 2x - Dù ở đợt tự nhân đôi nào, trong số ADN con tạo ra từ 1 ADN ban đầu, vẫn có 2 ADN con mà mỗi ADN con này có chứa 1 mạch cũ của ADN mẹ. Vì vậy số ADN con còn lại là có cả 2 mạch cấu thành hoàn toàn từ nuclêôtit mới của môi trường nội bào là: Số ADN con có 2 mạch đều mới = 2x – 2 + Tính số nuclêôtit tự do cần dùng : - Số nuclêôtit tự do cần dùng thì ADN trải qua x đợt tự nhân đôi bằng tổng số nuclêôtit sau cùng có trong các ADN con trừ số nuclêôtit ban đầu của ADN mẹ 17



Tổng số nuclêôtit sau cùng trong trong các ADN con: N.2x



Số nuclêôtit ban đầu của ADN mẹ: N

Vì vậy tổng số nuclêôtit tự do cần dùng cho 1 ADN qua x đợt tự nhân đôi :

 N td = N .2x – N = N( 2X -1) - Số nuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng là:

 A td = T td

= A(2X -1)

 G td =  X td

= G(2X -1)

+ Nếu tính số nuclêôtit tự do của ADN con mà có 2 mạch hoàn tòan mới :

 N td hoàn toàn mới  A td hoàn toàn

= N(2 X - 2)

mới =

 G td hoàn toàn mới

=

T td  X td

= A(2X -2) = G(2X 2)

g. Tính số liên kết hidrô, số liên kết hóa trị được hình thành hoặc bị phá vỡ *Qua 1 đợt tự nhân đôi -Tính số liên kết hiđrôbị phá vỡ và số liên kết hiđrô được hình thành Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn: -

2 mạch ADN tách ra, các liên kết hiđrô giữa 2 mạch đều bị phá vỡ nên số

liên kết hiđrô bị phá vỡ bằng số liên kết hiđrô của ADN Hbị phá vỡ = H ADN - Mỗi mạch ADN đều nối các nuclêôtit tự do theo NTBS bằng các liên kết hiđrô nên số liên kết hiđrô được hình thành là tổng số liên kết hiđrô của 2 ADN con Hhình thành = 2.HADN - Số liên kết hoá trị được hình thành: Trong quá trình tự nhân đôi của ADN, liên kết hoá trị Đ –P nối các nuclêôtit trong mỗi mạch của ADN không bị phá vỡ.

Nhưng các nuclêôtit tự do đến bổ sung thì dược nối với nhau bằng liên kết hoá trị để hình thành 2 mạch mới Vì vậy số liên kết hoá trị được hình thành bằng số liên kết hoá trị nối các nuclêôtit với nhau trong 2 mạch của ADN (không tính đến các liên kết hóa trị trong mỗi nuclêôtit).

18

HT được hình thành = 2 (

N - 1 ) = N- 2 2

*Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt ) - Tính tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ và tổng số liên kết hidrô hình thành : +Tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ :

 H bị phá vỡ = H.(2x – 1) + Tổng số liên kết hidrô được hình thành:

 H hình thành = H.2x -Tổng số liên kết hoá trị được hình thành : Liên kết hoá trị được hình thành là những liên kết hoá trị nối các nuclêôtit tự do lại thành chuỗi mạch pôlinuclêôtit mới Số liên kết hoá trị nối các nuclêôtit trong mỗi mạch đơn :

N -1 2

Trong tổng số mạch đơn của các ADN con còn có 2 mạch cũ của ADN mẹ được giữ lại -

Do đó số mạch mới trong các ADN con là 2.2x - 2 , vì vây tổng số liên

kết hoá trị được hình thành là : -



HT hình thành = (

N - 1) (2.2 x – 2) = (N-2) (2x – 1) 2

i. Công thức tính số đoạn mồi cần dùng Trong quá trình tái bản AND: mỗi đoạn Okazaki cần một đoạn mồi, ở mạch pôlinuclêôtit tổng hợp liên tục cũng cần 1 đoạn mồi. Do vậy: * Trong một chạc tái bản:

- Số đoạn mồi = số đoạn okazaki + 1

* Trong một đơn vị tái bản:

- Số đoạn mồi = số đoạn okazaki + 2

* Nếu có nhiều đơn vị tái bản: - Số đoạn mồi = (số đoạn okazaki + 2) x (số đơn vị tái bản).

3. Bài tập về ARN và quá trình phiên mã, dịch mã a. Tính số ribonuclêôtit của ARN

19

- ARN thường gồm 4 loại ribônuclêôtit: A ,U , G , X và được tổng hợp từ 1 mạch ADN theo NTBS. Vì vậy số ribônuclêôtit của ARN bằng số nuclêôtit 1 mạch của ADN rN = rA + rU + rG + rX =

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 ribônuclêôtit mỗi loại của ARN bằng số nuclêôtit bổ sung ở mạch gốc ADN . rA = Tm.gốc ;

rU = Am.gốc; rG = Xm.gốc ;

rX = Gm.gốc

*Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của ADN được tính như sau: + Tỉ lệ % : % A = %T =

% rA  %rU ; 2

%G = % X =

% rG  %rX 2

+ Số lượng: A = T = rA + rU

G = X = rR + rX

b. Tính chiều dài và số liên kết hóa trị của ARN - Chiều dài : - ARN gồm có mạch rN ribônuclêôtit với độ dài 1 nuclêôtit là 3,4 A0. Vì vậy chiều dài ARN bằng chiều dài gen tổng hợp nên ARN đó - Vì vậy Lgen = LARN = rN . 3,4A0 =

N . 3,4 A0 2

- Số liên kết hoá trị Đ –P: + Trong chuỗi mạch ARN: 2 ribônuclêôtit nối nhau bằng 1 liên kết hoá trị , 3 ribônuclêôtit nối nhau bằng 2 liên kết hoá trị …Do đó số liên kết hoá trị nối các ribônuclêôtit trong mạch ARN là: rN – 1 c. Tính số ribonuclêôtit tự do cần dùng cho phiên mã * Qua 1 lần phiên mã: Khi tổng hợp ARN, chỉ mạch gốc của ADN làm khuôn mẫu liên các ribônuclêôtit tự do theo NTBS: 20

AADN liên kết với UARN ;

TADN liên kết với AARN

GADN liên kết với XARN;

XADN liên kết với GARN

Vì vậy: + Số ribônuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng bằng số nuclêôtit loại mà nó bổ sung trên mạch gốc của ADN rAtd = Tm.gốc;

rUtd = Am.gốc;

rGtd = Xm.gốc;

rXtd = Gm.gốc

+ Số ribônuclêôtit tự do các loại cần dùng bằng số nuclêôtit của 1 mạch ADN: rNtd =

N 2

* Qua nhiều lần phiên mã (k lần) Mỗi lần sao mã tạo nên 1 phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh ra từ 1 gen bằng số lần sao mã của gen đó .

Số phân tử ARN = Số lần sao mã = k + Số ribônuclêôtit tự do cần dùng là số ribônuclêôtit cấu thành các phân tử ARN. Vì vậy qua k lần sao mã tạo thành các phân tử ARN thì tổng số ribônuclêôtit tự do cần dùng là:

 rNtd = k. rN + Suy luận tương tự, số ribônuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng là :

 rAtd = k. rA = k . Tm.gốc  rGtd = k. rG = k . Xm.gốc ;

;

 rUtd = k. rU = k . Am.gốc  rXtd = k. rX = k . Gm.gốc

* Chú ý : Khi biết số ribônuclêôtit tự do cần dùng của 1 loại: + Muốn xác định mạch khuôn mẫu và số lần sao mã thì chia số ribônuclêôtit đó cho số nuclêôtit loại bổ sung ở mạch 1 và mạch 2 của ADN => Số lần sao mã phải là ước số giữa số ribônuclêôtit đó và số nuclêôtit loại bổ sung ở mạch khuôn mẫu. + Trong trường hợp căn cứ vào 1 loại ribônuclêôtit tự do cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc, cần có số ribônuclêôtit tự do loại khác thì số lần sao mã phải là ước số chung giữa số ribônuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng với số nuclêôtit loại bổ sung của mạch gốc.

21

d) Bài tập về prôtêin và quá trình dịch mã Có nhiều công thức để giải toán về prôtêin và quá trình dịch mã. Tuy nhiên, trong ôn thi THPT Quốc gia và ôn thi HSG cần chú ý đến những công thức tính toán sau: - Cứ 3 nu kế tiếp nhau trên mạch gốc của gen hợp thành 1 bộ ba mã gốc, 3 ribônu kế tiếp của mạch ARN thông tin (mARN) hợp thành 1 bộ ba mã hóa. Vì số ribônu 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 mã hóa =

N rN = 2.3 3

- Trong mạch gốc của gen cũng như trong số mã sao của mARN thì có 1 bộ ba mã kết thúc không mã hoá a amin. Các bộ ba còn lại mã hoá axit amin Số bộ ba có mã hoá axit amin (số axit amin chuỗi polipeptit ban đầu): N rN -1 = -1 2.3 3

- Ngoài mã kết thúc không mã hóa a amin , mã mở đầu tuy có mã hóa a amin , nhưng axit amin này bị cắt bỏ không tham gia vào cấu trúc prôtêin Số axit amin của phân tử prôtêin =

N rN -2 = -2 2.3 3

22

Phần 4. MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA 1. Câu hỏi và bài tập theo hình thức thi tự luận DẠNG 1: Xác định trình tự ncleotit của ADN, ARN, trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS Bài 1: Cho một đoạn phân tử ADN có trình tự nuclêôtit của một mạch đơn như sau: - G - T - A - G - X- A - T - A - X- G - A - G - X - T - X - A Viết trình tự nuclêôtit của mạch ADN bổ sung và trình tự ribonuclêôtit của đoạn ARN được sinh ra từ mạch đơn ADN nói trên?

Lời giải: Dựa trên NTBS ta xác định được: - Mạch bổ sung: - X - A -T -X -G -T -A -T -G -X -T -X -G -A -G -T -X - Phân tử mARN: - X - A -U -X -G -U -A -U -G -X -U -X -G -A -G -U -X – Bài 2: Giả sử trình tự các axit amin trong một phân tử prôtêin hoàn chỉnh ở sinh vật nhân sơ như sau: Valin – Histidin – lizin – histidin – arginin – serin – lizin.

1. Xác định trình tự các ribonuclêôtit trên mARN? Biết rằng các bộ ba mã hóa các axit amin trên phân tử mARN như sau: Valin: GUU; arginin: XGX; histidin: XAX; lizin: AAA; serin: AGU; alanin: GXX. Bộ ba mở đầu: AUG; bộ ba kết thúc là UAG. 2. Tìm các bộ ba đối mã trên các tARN tương ứng.

3. Xác định trình tự các nuclêôtit phân bố trên gen.

Lời giải: Dựa trên NTBS, chiều của liên kết hóa trị giữa các nuclêôtit ta xác định được: 1. mARN: 5’...AUG GUU XAX AAA XAX XGX AGU AAA UAG...3’ 2. Các bộ ba đối mã tương ứng trên các tARN : 3’UAX5’, 3’XAA5’, 3’GUG5’, 3’UUU5’, 3’GUG5’, 3’GXG5’, 3’UXA5’, 3’UUU5’.

3. Cấu trúc 2 mạch của gen : 23

3’... TAX XAA GTG TTT GTG GXG TXA TTT ATX...5’ 5’... ATG GTT XAX AAA XAX XGX AGT AAA TAG ..3’ DẠNG 2: Bài tập tính toán về cấu trúc ADN và quá trình nhân đôi ADN Bài 3: Một gen có chiều dài 0,51µm, hiệu số % giữa nuclêôtit loại A với một nuclêôtit khác không bổ sung bằng 30% tổng số nuclêôtit của gen. Trên mạch 1 của gen có G1 = 180, A1 = 450. a. Tính số lượng nuclêôtit mỗi loại trong toàn bộ gen và trên từng mạch đơn. b. Tính số liên kết hidrô và số liên kết hóa trị giữa các nuclêôtit trong gen. c. Nếu gen nói trên tiến hành tự nhân đôi liên tiếp 5 đợt, tính số nuclêôtit mỗi loại môi trường nội bào cần cung cấp cho toàn bộ quá trình.

Lời giải: a. Số lượng nuclêôtit trên mỗi mạch đơn và của cả gen - Gọi N là tổng số nuclêôtit của cả gen, A, T, G, X là số nuclêôtit mỗi loại.

- Theo NTBS và đề bài ta có: %A + %G = 50%

và

%A - %G = 30%.

Do đó, tỷ lệ % Nuclêôtit mỗi loại của gen là: %A = %T = 40%,

%G = %X = 10%.

- Tổng số nuclêôtit của gen là: N = [(0,51.104) : 3,4]x2 = 3000 nuclêôtit - Số nuclêôtit mỗi loại: A = T = 40/100 x 3000 = 1200 G = X = 10/100 x 3000 = 300 - Số Nuclêôtit trên mỗi mạch đơn: A1 = T2 = 450 ; T1 = A2 = 1200 - 450 =750 G1 = X2 = 180; X1 = G2 = 300 - 180 = 120 b. Số liên kết trong gen: - Số liên kết hidrô: (H) = 2A+3G = 2.1200 + 3.300 = 3300 liên kết - Số liên kết hóa trị giữa các Nuclêôtit: (HT) = N – 2 = 3000 – 2 = 2998 liên kết 24

c. Số nuclêôtit mỗi loại cần cung cấp cho toàn bộ quá trình nhân đôi: Atd = Ttd = 1200 x (25 - 1) = 37200.

Gtd = Xtd = 300 x (25 - 1) = 9300.

Bài 4 : Một gen cấu trúc của sinh vật nhân chuẩn tự nhân đôi liên tiếp 4 lần đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp 4500G. Tỷ lệ nu loại G và loại nuclêôtit không bổ sung với nó bằng 1/4. a. Tìm số lượng Nu mỗi loại của gen? b. Trong quá trình tự nhân đôi có bao nhiêu liên kết hidro bị phá hủy, bao nhiêu liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các Nuclêôtit.

Lời giải: -

Ta có: Số nuclêôtit loại G x (24 - 1) = 4500

→ Số lượng nuclêôtit mỗi loại của gen theo NTBS là: G = X = 300 nuclêôtit ;

A = T = 300 x 4 = 1200 nuclêôtit.

- Số liên kết hidro bị phá hủy: (2A + 3G) x (24 - 1) = 49500 liên kết.

- Số liên kết hóa trị được hình thành : (2A + 2G - 2) x (24 - 1) = 44970.

Bài 5 (HSG12, 2009-2010): Nếu biết trình tự các nuclêôtit của một bộ ba mã hóa trong gen là 3’TGA5’ thì có thể suy ra trình tự các nuclêôtit ở bộ ba đối mã của tARN tương ứng như thế nào? Dựa trên cơ sở nào có thể suy ra như vậy?

Lời giải: * Trình tự các nuclêôtit ở bộ ba đối mã của tARN: 3’UGA5’ *Cơ sở : + Ngược chiều nhau về trình tự các nuclêôtit của các bộ ba. + NTBS khi phiên mã và dịch mã.

Bài 6 (HSG12, 2012-2013): Quá trình nhân đôi ADN của tế bào nhân thực, nếu ở 6 đơn vị nhân đôi tổng hợp được 72 đoạn Okazaki thì cần bao nhiêu đoạn mồi?

Lời giải: Ở mỗi đơn vị tái bản cần 02 đoạn mồi cho các chuỗi pôlinuclêôtit tổng hợp liên tục; ngoài ra mỗi đoạn okazaki cần 1 đoạn mồi. Do vậy tổng số đoạn mồi cần dùng là: 72 + 6x2 = 84 đoạn mồi.

25

DẠNG 3: Bài tập về ARN và quá trình phiên mã, dịch mã Bài 7: Một gen dài 0,408μm có hiệu số giữa Ađênin với một loại nuclêôtit khác

bằng 20% số nuclêôtit của gen. Trên mạch gốc (mạch 1) của gen có 350 Ađênin và 120 Guanin. Gen nhân đôi 3 đợt, mỗi gen con đều phiên mã 5 lần bằng nhau (giả sử chiều dài của gen bằng chiều dài của mARN).

Tính : 1. Số lượng nuclêôtit mỗi loại trong cả gen và trên mỗi mạch đơn.

2. Số lượng nuclêôtit từng loại cung cấp cho quá trình nhân đôi của gen.

3. Số lượng nuclêôtit từng loại cung cấp cho quá trình phiên mã của gen.

4. Số axit amin có trong phân tử prôtêin được tổng hợp từ gen.

Lời giải: 1. - Tỷ lệ % các loại nuclêôtit của gen : %A - %G = 20% và %A + %G = 50%  %A = %T = 35%, %G= %X = 15% - Số lượng nuclêôtit mỗi loại của gen : N=

0, 408 104  2  2400 (nuclêôtit) 3, 4

A=T=

35  2400  840 (nuclêôtit) 100

G=X=

15  2400  360 (nuclêôtit) 100

- Số lượng nuclêôtit trên mỗi mạch đơn: A1 = T2 = 350.

=> T1 = A2 = 840 - 350 = 490.

G1 = X2 = 120.

=>X1 = G2 = 360 - 120 = 240.

2. Số lượng nuclêôtit mỗi loại cung cấp cho gen nhân đôi: Atd = Ttd = (23 - 1)x840 = 5880 Gtd = Xtd = (23 - 1)x360 = 2520 3. Số lượng ribonuclêôtit mỗi loại cung cấp cho gen phiên mã : rAtd = 23x5x490 = 19600 rUtd = 23x5x350 = 14000 rGtd = 23x5x240 = 7200 rXtd = 23x5x120 = 4800 26

4. Số axit amin có trong phân tử prôtêin được tổng hợp từ gen: 2400  1 = 399 axit amin (nếu tính cả axit amin mở đầu).

6

2400  2 = 398 axit amin (nếu không tính xit amin mở đầu).

6

Bài 8 : Một gen có tỷ lệ T/X = 3/7 và A = 450.

Mạch 1 của gen có T1 + X1 = 900 và G1 – A1 = 300.

Trong quá trình phiên mã của gen trên, môi trường đã cung cấp 1350 rG để hình thành nên các mARN. Mỗi mARN đều có 4 riboxom tham gia dịch mã. a) Khối lượng phân tử và chiều dài của gen. b) Số lượng và tỷ lệ % từng loại nuclêôtit của phân tử mARN. c) Tổng số axit amin được cung cấp cho một lần dịch mã và cả quá trình dịch mã.

Lời giải: a) Tính khối lượng phân tử và chiều dài của gen - Số lượng nuclêôtit mỗi loại của gen: A = T = 450 nuclêôtit ;

G = X = 450x7/3 = 1050 nuclêôtit.

→ Tổng số nuclêôtit của gen: N = 3000 nuclêôtit.

- Khối lượng phân tử của gen: 3000 x 300 = 900000 đvC. - Chiều dài của gen: 3000/2 x 3,4 = 5100 Ao. b) Số lượng và tỷ lệ % từng loại nu của phân tử mARN - Theo đề bài ra ta có : T1 + X1 = 900 → G1 + A1 = (1050+450) – 900 = 600.

- Mặt khác: G1 – A1 = 300 → G1 = 450; A1 = 150 - Vậy số nuclêôtit mỗi loại trên từng mạch đơn là: A1 = T2 = 150.

=> T1 = A2 = 450 - 150 = 300.

G1 = X2 = 450.

=>X1 = G2 = 1050 - 450 = 600.

Trong quá trình phiên mã của gen trên, môi trường đã cung cấp 1350 rG, theo NTBS thì số nuclêôtit loại X của mạch gốc phải là ước số của 1350. Do vậy, mạch 2 chính là mạch gốc để phiên mã ra ARN (X2 = 450, còn X1 = 600). →Số lượng và tỷ lệ % các loại nuclêôtit của mARN là rA = T2 = 150;

rU = A2 = 300;

rG = X2 = 450;

rX = G2 = 600.

27

rA = 10% ;

rU = 20% ;

rG = 30% ;

rX = 40%.

c) Tổng số axit amin được cung cấp cho một lần dịch mã: 1500/3 -1 = 499.

Tổng số axit amin được cung cấp cho cả quá trình dịch mã: 499 x (1350/450) x 4 = 5988 axit amin.

2. Đề thi trắc nghiệm minh họa a) Ma trận đề thi (Thời gian làm bài: 15 phút) Nội dung chuyên đề

Nhận biết Thông hiểu

Cơ chế di truyền và biến dị ở Số câu: 3 cấp độ phân tử Số điểm: 3

Số câu: 3 Số điểm: 3

Vận dụng TỔNG Thấp Cao Số câu: 2 Số câu: 2 10 Số điểm: 2 Số điểm: 2 10

b) Đề thi Câu 1 (QG 2015): Côđon nào sau đây quy định tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã?

A. 5’UAX3’.

B. 5’UGX3’.

C. 5’UGG3’.

D. 5’UAG3’.

Câu 2 (ĐH 2009): Bộ ba đối mã (anticôđon) của tARN vận chuyển axit amin mêtiônin là A. 3’AUG5’.

B. 5’AUG3’.

C. 3’XAU5’.

D. 5’XAU3’.

Câu 3 (QG 2015): Loại nuclêôtit nào sau đây không phải là đơn phân cấu tạo nên phân tử ADN? A. Ađênin.

B. Timin.

C. Uraxin.

D. Xitôzin.

Câu 4 (ĐH 2012): Một phân tử ADN có cấu trúc xoắn kép, giả sử phân tử ADN này có tỉ lệ (A+T)/(G+X) = 1/4 thì tỉ lệ nuclêôtit loại G của phân tử ADN này là A. 20%.

B. 40%.

C. 25%.

D. 10%.

Câu 5 (ĐH 2012): Cho biết các côđon mã hóa các axit amin tương ứng như sau: GGG - Gly; XXX - Pro; GXU - Ala; XGA - Arg; UXG - Ser; AGX - Ser. Một đoạn mạch gốc của một gen ở vi khuẩn có trình tự các nuclêôtit là: 5’AGXXGAXXXGGG3’. Nếu đoạn mạch gốc này mang thông tin mã hóa cho đoạn pôlipeptit có 4 axit amin thì trình tự của 4 axit amin đó là: A. Pro-Gly-Ser-Ala.

B. Ser-Ala-Gly-Pro.

C. Gly-Pro-Ser-Arg.

D. Ser-Arg-Pro-Gly.

28

Câu 6 (ĐH 2010): Người ta sử dụng một chuỗi pôlinuclêôtit có (T+X/A+G)= 0,25 làm khuôn để tổng hợp nhân tạo một chuỗi pôlinuclêôtit bổ sung có chiều dài bằng chiều dài của chuỗi khuôn đó. Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các loại nuclêôtit tự do cần cung cấp cho quá trình tổng hợp này là: A. A + G = 80%; T + X = 20%.

B. A + G = 20%; T + X = 80%.

C. A + G = 25%; T + X = 75%.

D. A + G = 75%; T + X = 25%.

Câu 7 (ĐH 2009): Một phân tử mARN dài 2040 A0 được tách ra từ vi khuẩn E.coli có tỉ lệ các loại nuclêôtit A, G, U và X lần lượt là 20%, 15%, 40% và 25%.

Người ta sử dụng phân tử mARN này làm khuôn để tổng hợp nhân tạo một đoạn ADN có chiều dài bằng chiều dài phân tử mARN. Tính theo lí thuyết, số lượng nuclêôtit mỗi loại cần phải cung cấp cho quá trình tổng hợp một đoạn ADN trên là: A. G = X = 280, A = T = 320.

B. G = X = 360, A = T = 240.

C. G = X = 320, A = T = 280.

D. G = X = 240, A = T = 360.

Câu 8 (ĐH 2014): Alen B dài 221 nm và có 1669 liên kết hiđrô, alen B bị đột biến thành alen b. Từ một tế bào chứa cặp gen Bb qua hai lần nguyên phân bình thường, môi trường nội bào đã cung cấp cho quá trình nhân đôi của cặp gen này 1689 nuclêôtit loại timin và 2211 nuclêôtit loại xitôzin. Dạng đột biến đã xảy ra với alen B là A. mất một cặp A - T.

B. thay thế một cặp A - T bằng một cặp G - X.

C. mất một cặp G - X.

D. thay thế một cặp G - X bằng một cặp A - T.

Câu 9 (ĐH 2011): Ở một loài thực vật, xét cặp gen Dd nằm trên nhiễm sắc thể thường, mỗi alen đều có 1200 nuclêôtit. Alen D có 301 nuclêôtit loại ađênin, alen d có số lượng 4 loại nuclêôtit bằng nhau. Cho hai cây đều có kiểu gen Dd giao phấn với nhau, trong số các hợp tử thu được, có một loại hợp tử chứa tổng số nuclêôtit loại guanin của các alen nói trên bằng 1199. Kiểu gen của loại hợp tử này là A. Dddd.

B. DDd.

C. Ddd.

D. DDdd.

Câu 10 (QG 2015): Gen M ở sinh vật nhân sơ có trình tự nuclêôtit như sau: - Mạch bổ sung - Mạch mã gốc

5’…ATG… 3’…TAX…

AAA… GTG TTT… XAX

XAT…XGA GTA TAA… 3’ GTA…GXT XAT ATT… 5’ 29

Số thứ tự nuclêôtit trên mạch mã gốc

1

63

64

88

91

Biết rằng axit amin Valin chỉ được mã hóa bởi 4 triplet là: 3’XAA5’; 3’XAG5’; 3’XAT5’; 3’XAX5’ và chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp có 31 axit amin.

Căn cứ vào các dữ liệu trên, hãy cho biết trong các dự đoán sau, có bao nhiêu dự đoán đúng?

(1) Đột biến thay thế cặp nuclêôtit G - X ở vị trí 88 bằng cặp nuclêôtit A - T tạo ra alen mới quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit ngắn hơn so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

(2) Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit ở vị trí 63 tạo ra alen mới quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit giống với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

(3) Đột biến mất một cặp nuclêôtit ở vị trí 64 tạo ra alen mới quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit có thành phần axit amin thay đổi từ axit amin thứ 2 đến axit amin thứ 21 so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

(4) Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit ở vị trí 91 tạo ra alen mới quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit thay đổi một axit amin so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

A. 4.

B. 1.

C. 3.

D. 2.

c) Lời giải chi tiết đề thi minh họa Câu 1 (QG 2015): - Bộ ba kết thúc là 1 trong 3 bộ ba : UAA, UAG, UGA. - Chiều dịch mã trên mARN là chiều 5’→3’. → Đáp án D. Câu 2 (ĐH 2009): - Chiều dịch mã trên mARN là chiều 5’→3’, bộ ba quy định Mêtiônin trên mARN là 5’AUG3’ → bộ ba đối mã trên tARN vận chuyển axit amin mêtiônin là 3’UAX5’ (hay viết ngược lại là 5’XAU3’). → Đáp án D. Câu 3 (QG 2015): Căn cứ vào cấu trúc ADN → Đáp án C 30

Câu 4 (ĐH 2012): - Theo NTBS ta có: A = T, G = X - Do đó:

A + T 2A A 1 = = = ; Mặt khác từ NTBS ta có: A + G = 50% G + X 2G G 4

→ A = T = 10%, G = X = 40%

→ Đáp án B. Câu 5 (ĐH 2012): - Mạch gốc của một gen ở vi khuẩn có trình tự các nuclêôtit viết tách theo từng bộ ba là:

5’…AGX XGA XXX GGG…3’

- Khi tiến hành phiên mã, trình tự các nuclêôtit của mạch gốc phải được xác định theo chiều 3’→5’ như sau:

3’…GGG XXX AGX XGA…5’.

→ Trình tự các nuclêôtit của mARN được phiên mã từ đoạn polinuclêôtit nói trên là: 5’… XXX GGG UXG GXU …3’ → Trình tự các axit amin tương ứng là: Pro-Gly-Ser-Ala → Đáp án A. Câu 6 (ĐH 2010): - Trong mỗi chuỗi polinuclêôtit của ADN ta đều có: A+T+G+X = 100% hay có thể viết (T+X) + (A+G) = 100%.

- Mặt khác, theo đề bài ra trong chuỗi pôlinuclêôtit dùng làm khuôn có tỷ lệ

T+X  0, 25 . Do vậy ta tính được tổng tỉ lệ % các loại nuclêôtit trong chuỗi A+G

pôlinuclêôtit dùng làm khuôn là: (T+X) = 20% và (A+G) = 80%.

Theo NTBS, tỉ lệ các loại nuclêôtit tự do cần cung cấp cho quá trình tổng hợp nên chuỗi pôlinuclêôtit bổ sung là: (A+G) = 20% và (T+X) = 80%. → Đáp án B. Câu 7 (ĐH 2009): - Số nuclêôtit của mARN là: 2040/3,4 = 600 nuclêôtit. → Số nuclêôtit của ADN tổng hợp nhân tạo từ mARN là: 600 x 2 = 1200.

- Theo NTBS, tỷ lệ % các loại nuclêôtit của ADN nhân tạo là: % A  %T 

%rA  %rU  30%; 2

%G  % X 

%rG  %rX  20%.

2

31

- Do đó ta tính được: A = T = 30/100 x 1200 = 360 nuclêôtit; G = X = 20/100 x 1200 = 240 nuclêôtit. → Đáp án D. Câu 8 (ĐH 2014): - Tổng số nuclêôtit của Alen B là: (2210/3,4)x2 = 1300 nuclêôtit.

- Ta có: Aalen B + Galen B = 1300/2 = 650 và 2Aalen B + 3Galen B = 1669.

Do đó: Aalen B = Talen B = 281; Galen B = Xalen B = 369 nuclêôtit.

Cặp gen Bb qua hai lần nguyên phân bình thường, môi trường nội bào đã cung cấp cho quá trình nhân đôi của cặp gen này 1689 nuclêôtit loại timin và 2211 nuclêôtit loại xitôzin nên ta có được: (Talen B + Talen b)x(22-1) = 1689 → Talen b = 282.

(Xalen B + Xalen b)x(22-1) = 2211 → Xalen b = 368. → So với alen B, alen b có số lượng nuclêôtit loại xitôzin giảm 1 và số lượng nuclêôtit loại timin tăng thêm 1. Đối chiếu kết quả với 4 đáp án trong câu hỏi ta có: →Đáp án D (thay thế một cặp G - X bằng một cặp A – T).

Câu 9 (ĐH 2011): - Số nuclêôtit mỗi loại của alen D là: Aalen D = Talen D = 301; Galen D = Xalen D = 1200/2 – 301 = 299 nuclêôtit.

- Số nuclêôtit mỗi loại của alen d là: Aalen d = Talen d = Galen d = Xalen d = 1200/4 = 300 nuclêôtit.

- Hợp tử bình thường (kiểu gen Dd) sẽ có tổng số nuclêôtit loại guanin là: Galen D + Galen d = 299 + 300 = 599 nuclêôtit.

- Hợp tử đột biến tạo ra chứa 1199 nuclêôtit loại guanin, nhiều hơn hợp tử bình thường 1199 – 599 = 600 guanin = 2Galen d.

Do vậy hợp tử này mang thêm 1 cặp alen DD →kiểu gen của hợp tử này là Dddd.

→ Đáp án A.

Câu 10 (QG 2015): (1) Đúng vì: đột biến thay thế cặp nuclêôtit G - X ở vị trí 88 bằng cặp nuclêôtit A - T tạo ra bộ ba kết thúc 3’AXT5’→ alen mới quy định tổng hợp 32

chuỗi pôlipeptit ngắn hơn 2 axit amin so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

(2) Đúng vì: Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit ở vị trí 63 ở bất kì dạng nào thì các bộ ba đó vẫn mã hóa cho Valin. Do vậy alen mới vẫn quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit giống với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định.

(3) Sai vì: Đột biến mất một cặp nuclêôtit ở vị trí 64 tạo ra alen mới quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit có thành phần axit amin thay đổi từ axit amin thứ 2 đến axit amin thứ 22 đến 31 so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp.

(4) Đúng vì: Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit ở vị trí 91 (là nuclêôtit thứ nhất của bộ ba này) nên sẽ làm thay đổi một axit amin so với chuỗi pôlipeptit do gen M quy định tổng hợp. → Có 3 thông tin đúng → Đáp án C. 3. Bài tập vận dụng Câu 1 (ĐH 2009): Có 8 phân tử ADN tự nhân đôi một số lần bằng nhau đã tổng hợp được 112 mạch pôlinuclêôtit mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào. Số lần tự nhân đôi của mỗi phân tử ADN trên là A. 3.

B. 4.

C. 5.

D. 6.

Câu 2 (ĐH 2010): Biết hàm lượng ADN nhân trong một tế bào sinh tinh của thể lưỡng bội là x. Trong trường hợp phân chia bình thường, hàm lượng ADN nhân của tế bào này đang ở kì sau của giảm phân I là A.1x

B. 0,5x

C. 4x

D. 2x

Câu 3 (ĐH 2010): Cho các sự kiện diễn ra trong quá trình dịch mã ở tế bào nhân thực như sau: (1) Bộ ba đối mã của phức hợp Met – tARN (UAX) gắn bổ sung với côđon mở đầu (AUG) trên mARN. (2) Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm kết hợp với tiểu đơn vị bé tạo thành ribôxôm hòan chỉnh.

(3) Tiểu đơn vị bé của ribôxôm gắn với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu.

(4) Côđon thứ hai trên mARN gắn bổ sung với anticôđon của phức hệ aa

1

– tARN (aa : axit amin gắn liền sau axit amin mở đầu).

1

33

(5) Ribôxôm dịch đi một côđon trên mARN theo chiều 5’→ 3 ’ (6) Hình thành liên kết peptit giữa axit amin mở đầu và aa .

1

Thứ tự đúng của các sự kiện diễn ra trong giai đoạn mở đầu và giai đoạn kéo dài chuỗi pôlipeptit là: A. (1)→ (3) →(2)→ (4)→ (6)→ (5).

B. (3)→ (1)→ (2)→ (4)→ (6) →(5).

C. (2)→ (1)→ (3)→ (4)→ (6)→ (5).

D. (5)→ (2) →(1) →(4)→ (6)→ (3).

Câu 4 (ĐH 2010): Khi nói về quá trình nhân đôi ADN (tái bản ADN) ở tế bào nhân thực, phát biểu nào sau đây là không đúng?

A. Trong quá trình nhân đôi ADN, enzim ADN pôlimeraza không tham gia tháo xoắn phân tử ADN. B. Trong quá trình nhân đôi ADN, có sự liên kết bổ sung giữa A với T, G với X và ngược lại.

C. Trong quá trình nhân đôi ADN, enzim nối ligaza chỉ tác động lên một trong hai mạch đơn mới được tổng hợp từ một phân tử ADN mẹ.

D. Sự nhân đôi ADN xảy ra ở nhiều điểm trong mỗi phân tử ADN tạo ra nhiều đơn vị nhân đôi (đơn vị tái bản).

Câu 5 (ĐH 2011): Một gen ở sinh vật nhân thực có 3900 liên kết hidrô và có 900 nuclêôtit loại Guanin. Mạch 1 của gen có số nuclêôtit loại ađênin chiếm 30% và số nuclêôtit loại Guanin chiếm 10% tổng số nuclêôtit của mạch. Số nuclêôtit mỗi loại ở mạch 1 của gen này là: A. A = 450; T = 150; G = 150; X = 750. B. A = 750; T = 150; G = 150; X = 150.

C. A = 450; T = 150; G = 750; X = 150. D. A = 150; T = 450; G = 750; X = 150.

Câu 6 (ĐH 2011): Cho các sự kiện diễn ra trong quá trình phiên mã: (1) ARN pôlimeraza bắt đầu tổng hợp mARN tại vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã).

(2) ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ ra mạch gốc có chiều 3’ → 5’.

(3) ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3’ → 5’.

34

(4) Khi ARN pôlimeraza di chuyển tới cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã.

Trong quá trình phiên mã, các sự kiện trên diễn ra theo trình tự đúng là A. (1) → (4) → (3) → (2).

B. (1) → (2) → (3) → (4).

C. (2) → (1) → (3) → (4).

D. (2) → (3) → (1) → (4).

Câu 7 (ĐH 2011): Gen A ở sinh vật nhân sơ dài 408nm và có số nuclêôtit loại timin nhiều gấp 2 lần số nuclêôtit loại guanin. Gen A bị đột biến thành gen a.

Alen a có 2798 liên kết hidrô. Số lượng nuclêôtit từng loại của alen a là: A. A = T = 800; G = X = 399.

B. A = T = 801; G = X = 400.

C. A = T = 799; G = X = 401.

D. A = T = 799; G = X = 400.

Câu 8 (ĐH 2012): Các bộ ba trên mARN có vai trò quy định tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã là: A. 3’GAU5’; 3’AAU5’; 3’AUG5’.

B. 3’UAG5’; 3’UAA5’; 3’AGU5’.

C. 3’UAG5’; 3’UAA5’; 3’UGA5’.

D. 3’GAU5’; 3’AAU5’; 3’AGU5’.

Câu 9 (ĐH 2012): Một gen có tổng số 2128 liên kết hiđrô. Trên mạch 1 của gen có số nuclêôtit loại A bằng số nuclêôtit loại T; số nuclêôtit loại G gấp 2 lần số nuclêôtit loại A; số nuclêôtit loại X gấp 3 lần số nuclêôtit loại T. Số nuclêôtit loại A của gen là A. 112.

B. 448.

C. 224.

D. 336.

Câu 10 (ĐH 2012): Trong quá trình nhân đôi ADN, một trong những vai trò của enzim ADN pôlimeraza là A. nối các đoạn Okazaki để tạo thành mạch liên tục.

B. tổng hợp mạch mới theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn của ADN. C. tháo xoắn và làm tách hai mạch của phân tử ADN. D. bẻ găy các liên kết hiđrô giữa hai mạch của phân tử ADN. Câu 11 (ĐH 2013): Cho các thành phần: (1) mARN của gen cấu trúc; (3) ARN pôlimeraza;

(2) Các loại nuclêôtit A, U, G, X;

(4) ADN ligaza;

(5) ADN pôlimeraza.

Các thành phần tham gia vào quá trình phiên mã các gen cấu trúc của opêron Lac ở E.coli là 35

A. (1), (2) và (3).

B. (2) và (3).

C. (3) và (5).

D. (2), (3) và (4).

Câu 12 (ĐH 2014): Ở sinh vật nhân thực, nguyên tắc bổ sung giữa G - X, A - U và ngược lại được thể hiện trong cấu trúc phân tử và quá trình nào sau đây?

(1) Phân tử ADN mạch kép.

(2) Phân tử tARN.

(3) Phân tử prôtêin.

(4) Quá trình dịch mã.

A. (2) và (4).

B. (1) và (2).

C. (3) và (4).

D. (1) và (3).

Câu 13 (ĐH 2015): Khi nói về quá trình nhân đôi ADN, phát biểu nào sau đây sai?

A. Enzim ADN pôlimeraza tổng hợp và kéo dài mạch mới theo chiều 3’ → 5’.

B. Enzim ligaza (enzim nối) nối các đoạn Okazaki thành mạch đơn hoàn chỉnh.

C. Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn.

D. Nhờ các enzim tháo xoắn, hai mạch đơn của ADN tách nhau dần tạo nên chạc chữ Y. Câu 14 : Một phân tử mARN dài 3060Å được tách ra từ vi khuẩn E.coli có tỉ lệ các loại nuclêôtit A, G, U và X lần lượt là 25%, 20%, 35% và 20%. Tính theo lý thuyết, số lượng nuclêôtit mỗi loại của gen đã tổng hợp ra phân tử mARN trên là A. G = X = 400, A = T = 500.

B. G = X = 420, A = T = 480.

C. G = X = 360, A = T = 540.

D. G = X = 540, A = T = 360.

Câu 15: Quan sát quá trình tự nhân đôi bình thường của một phân tử ADN ban đầu, người ta thấy số mạch đơn của phân tử ADN ban đầu chiếm 6,25% tổng số mạch đơn tạo ra ở các phân tử ADN con. Trong toàn bộ quá trình tự nhân đôi của ADN nói trên, môi trường nội bào đã cung cấp nguyên liệu tương đương với 104160 nuclêôtit. Chiều dài của phân tử ADN ban đầu là A. 25296Å.

B. 5712Å.

C. 11067Å.

D. 11804,8 Å.

---------------HẾT----------------

36