HEÄ THOÁNG TOAØN BOÄ KIEÁN THÖÙC SINH HOÏC PHOÅ THOÂNG Kieán Thöùc & Coâng thöùc Sinh Hoïc 12 HEÄ THOÁNG TOAØN BOÄ KIEÁN THÖÙC SINH HOÏC PHOÅ THOÂNG ********************* A CÔ SÔÛ VAÄT CHAÁT VAØ CÔ CH[.]
Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 HỆ THỐNG TOÀN BỘ KIẾN THỨC SINH HỌC PHỔ THÔNG ********************* A CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ (ADN – ARN – PRÔTÊIN ) PHẦN I CẤU TRÚC ADN I Tính số nuclêôtit ADN gen Đối với mạch gen : - Trong ADN , mạch bổ sung , nên số nu chiều dài mạch A + T + G + X1 = T + A + X + G = - Trong mạch , A T G X , không liên kết bổ sung nên không thiết phải Sự bổ sung có mạch : A mạch bổ sung với T mạch kia, G mạch bổ sung với X mạch Vì , số nu loại mạch số nu loại bổ sung mạch A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2 Đối với mạch : - Số nu loại ADN số nu loại 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 = = … %G = % X = =…… Ghi nhớ : Tổng loại nu khác nhóm bổ sung luôn nửa số nu ADN 50% số nu ADN : Ngược lại biết : + Tổng loại nu = N / 50% loại nu phải khác nhóm bổ sung + Tổng loại nu khác N/ khác 50% loại nu phải nhóm bổ sung Tổng số nu ADN (N) : Tổng số nu ADN tổng số loại nu A + T + G+ X Nhưng theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) A= T , G=X Vì , tổng số nu ADN tính : N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G) Do A + G = %A + %G = 50% Tính số chu kì xoắn ( C ) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nu = 20 nu biết tổng số nu ( N) cuûa ADN : N = C x 20 => C= -1- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Tính khối lượng phân tử ADN (M ) : Một nu có khối lượng trung bình 300 đvc biết tổng số nu suy M = N x 300 đvc Tính chiều dài phân tử ADN ( L ) : Phân tử ADN chuỗi gồm mạch đơn chạy song song xoắn đặn quanh trục Vì chiều dài ADN chiều dài mạch chiều dài trục Mỗi mạch có nuclêôtit, độ dài nu 3,4 A0 L= 3,4A0 Đơn vị thường dùng : micrômet = 10 angstron ( A0 ) microâmet = 103 nanoâmet ( nm) mm = 103 micrômet = 106 nm = 107 A0 II Tính số liên kết Hiđrô liên kết Hóa Trị Đ – P Số liên kết Hiđrô ( H ) + A mạch nối với T mạch liên kết hiđrô + G mạch nối với X mạch liên kết hiđrô Vậy số liên kết hiđrô gen : H = 2A + G hoaëc H = 2T + 3X Số liên kết hoá trị ( HT ) a) Số liên kết hoá trị nối nu mạch gen : -1 Trong mạch đơn gen , nu nối với lk hoá trị , nu nối lk hoá trị … b) Số liên kết hoá trị gen : 2( nu nối -1 nối nu mạch -1) Do số liên kết hoá trị nối nu mạch ADN : 2( ( HTĐ-P) -1) c) Số liên kết hoá trị đường – photphát gen Ngoài liên kết hoá trị nối nu gen nu có lk hoá trị gắn thành phần H 3PO4 vào thành phần đường Do số liên kết hoá trị Đ – P ADN :HTĐ-P = 2( - ) + N = (N – 1) -2- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 PHẦN II CƠ CHẾ TỰ NHÂN ĐÔI CỦADN I TÍNH SỐ NUCLÊÔTIT TỰ DO CẦN DÙNG 1.Qua lần tự nhân đôi ( tự , tái sinh , tái ) + Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn mạch liên kết nu tự theo NTBS : AADN nối với TTự ngược lại ; GADN nối với X Tự ngược lại Vì vây số nu tự loại cần dùng số nu mà loại bổ sung Atd =Ttd = A = T ; Gtd = Xtd = G = X + Soá nu tự cần dùng số nu ADN Ntd = N Qua nhiều đợt tự nhân đôi ( x đợt ) + Tính số ADN - ADN mẹ qua đợt tự nhân đôi tạo = 21 ADN - ADN meï qua đợt tự nhân đôi tạo = 22 ADN - ADN mẹ qua3 đợt tự nhân đôi tạo = 23 ADN - ADN mẹ qua x đợt tự nhân đôi tạo 2x ADN Vậy : Tổng số ADN = 2x - Dù đợt tự nhân đôi , số ADN tạo từ ADN ban đầu, có ADN mà ADN có chứa mạch cũ ADN mẹ Vì số ADN lại có mạch cấu thành hoàn toàn từ nu môi trường nội bào Số ADN có mạch = 2x – + Tính số nu tự cần dùng : - Số nu tự cần dùng ADN trải qua x đợt tự nhân đôi tổng số nu sau coup ADN trừ số nu ban đầu ADN mẹ + Tổng số nu sau trong ADN : N.2 x + Số nu ban đầu ADN mẹ :N Vì tổng số nu tự cần dùng cho ADN qua x đợt tự nhân đôi : x X td = N – N = N( -1) - Số nu tự loại cần dùng là: = A( 2X -1) td = td X td = td = G( -1) + Nếu tính số nu tự ADN mà có mạch hoàn tồn : X td hoàn toàn = N( - 2) = A( 2X -2) td hoaøn toaøn = td X td hoàn toàn = td = G( 2) II TÍNH SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ ; HOÁ TRỊ Đ- P (Đường – Photpho) ĐƯC HÌNH THÀNH HOẶC BỊ PHÁ VỢ Qua đợt tự nhân đôi a Tính số liên kết hiđrôbị phá vỡ số liên kết hiđrô hình thành -3- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Khi AND tự nhân đôi hoàn toàn : - mạch ADN tách , liên kết hiđrô mạch bị phá vỡ nên số liên kết hiđrô bị phá vỡ số liên kết hiđrô ADN H bị đứt = H AND - Mỗi mạch ADN nối nu tự theo NTBS liên kết hiđrô nên số liên kết hiđrô hình thành tổng số liên kết hiđrô ADN H hình thành = HADN b Số liên kết hoá trị hình thành : Trong trình tự nhân đôi ADN , liên kết hoá trị Đ –P nối nu mạch ADN không bị phá vỡ Nhưng nu tự đến bổ sung dược nối với liên kết hoá trị để hình thành mạch Vì số liên kết hoá trị hình thành số liên kết hoá trị nối nu với mạch ADN HT hình thành = 2( - ) = N- 2 Qua nhiều đợt tự nhân đôi ( x đợt ) a Tính tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ 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 hình thành : H hình thành = H 2x a Tổng số liên kết hoá trị hình thành : Liên kết hoá trị hình thành liên kết hoá trị nối nu tự lại thành chuỗi mạch polinuclêôtit - Số liên kết hoá trị nối nu mạch đơn : -1 - Trong tổng số mạch đơn ADN có mạch cũ ADN mẹ giữ lại - Do số mạch ADN 2.2 x - , vây tổng số liên kết hoá trị hình thành : HT hình thành = ( - 1) (2.2x – 2) = (N-2) (2x – 1) III TÍNH THỜI GIAN SAO MÃ Có thể quan niệm liên kết nu tự vào mạch ADN đồng thời , mạch tiếp nhân đóng góp dược nu mạch liên kết bay nhiêu nu Tốc độ tự : Số nu dược tiếp nhận liến kết giây Tính thời gian tự nhân đôi (tự ) -4- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Thời gian để mạch ADN tiếp nhận kiên kết nu tự - Khi biết thời gian để tiếp nhận l iên kết nu dt , thời gian tự dược tính : TG tự = dt - Khi biết tốc độ tự (mỗi giây liên kết nu )thì thời gian tự nhân đôi ADN : TG tự = N : tốc độ tự PHẦN III CẤU TRÚC ARN I.TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊÔTIT CỦA ARN : - ARN thường gồm loại ribônu : A ,U , G , X tổng hợp từ mạch ADN theo NTBS Vì vâỵ số ribônu ARN số nu mạch ADN rN = rA + rU + rG + rX = - Trong ARN A U G X không liên kết bổ sung nên không thiết phải Sự bổ sung có A, U , G, X ARN với T, A , X , G mạch gốc ADN Vì số ribônu loại ARN số nu bổ sung mạch gốc ADN rA = T goác ; rU = A goác rG = X gốc ; rX = Ggốc * Chú ý : Ngược lại , số lượng tỉ lệ % loại nu ADN tính sau : + Số lượng : A = T = rA + rU G = X = rR + rX + Tỉ lệ % : % A = %T = %G = % X = II TÍNH KHỐI LƯNG PHÂN TỬ ARN (MARN) Một ribônu có khối lượng trung bình 300 đvc , nên: MARN = rN 300đvc = 300 đvc III TÍNH CHIỀU DÀI VÀ SỐ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ – P CỦA ARN Tính chiều dài : - ARN gồm có mạch rN ribônu với độ dài nu 3,4 A Vì chiều dài ARN chiều dài ADN tổng hợp nên ARN -5- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 - Vì LADN = LARN = rN 3,4A0 = 3,4 A0 Tính số liên kết hoá trị Đ –P: + Trong chuỗi mạch ARN : ribônu nối liên kết hoá trị , ribônu nối liên kết hoá trị …Do số liên kết hoá trị nối ribônu mạch ARN rN – + Trong ribônu có liên kết hoá trị gắn thành phần axit H3PO4 vào thành phần đường Do số liên kết hóa trị loại có rN ribônu rN Vậy số liên kết hoá trị Ñ –P cuûa ARN : HT ARN = rN – + rN = rN -1 PHAÀN IV CƠ CHẾ TỔNG HP ARN I TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊOTIT TỰ DO CẦN DÙNG Qua lần mã : Khi tổng hợp ARN , mạch gốc ADN làm khuôn mẫu liên ribônu tự theo NTBS : AADN noái U ARN ; TADN noái A ARN GADN noái X ARN ; XADN noái G ARN Vì : + Số ribônu tự loại cần dùng số nu loại mà bổ sung mạch gốc ADN rAtd = Tgốc ; rUtd = Agoác rGtd = Xgoác rXtd = Ggoác ; + Số ribônu tự loại cần dùng số nu mạch ADN rNtd = Qua nhiều lần mã ( k lần ) Mỗi lần mã tạo nên phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh từ gen số lần mã gen Số phân tử ARN = Số lần mã = K + Số ribônu tự cần dùng số ribônu cấu thành phân tử ARN Vì qua K lần mã tạo thành phân tử ARN tổng số ribônu tự cần dùng là: rNtd = K rN + Suy luận tương tự , số ribônu tự loại cần dùng : rAtd = K rA = K Tgoác ; rUtd = K rU = K Agoác rGtd = K rG = K Xgoác ; rXtd = K rX = K Ggốc * Chú ý : Khi biết số ribônu tự cần dùng loại : + Muốn xác định mạch khuôn mẫu số lần mã chia số ribônu cho số nu loại bổ sung mạch -6- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 mạch ADN => Số lần mã phải ước số số ribbônu số nu loại bổ sung mạch khuôn mẫu + Trong trường hợp vào loại ribônu tự cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc , cần có số ribônu tự loại khác số lần mã phải ước số chung só ribônu tự loại cần dùng với số nu loại bổ sung mạch gốc II TÍNH SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ VÀ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ –P: Qua lần mã : a Số liên kết hidro : H đứt = H ADN H hình thành = H ADN => H đứt = H hình thành = H ADN b Số liên kết hoá trị : HT hình thành = rN – Qua nhiều lần mã ( K lần ) : a Tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ H phá vỡ = K H b Tổng số liên kết hoá trị hình thành : HT hình thành = K ( rN – 1) III TÍNH THỜI GIAN SAO MÃ : * Tốc độ mã : Số ribônu tiếp nhận liên kết giây * Thời gian mã : - Đối với lần mã : thời gian để mạch gốc gen tiếp nhận liên kết ribônu tự thành phân tử ARN + Khi biết thời gian để tiếp nhận ribônu dt thời gian mã : TG mã = dt rN + Khi biết tốc độ mã ( giây liên kết ribônu ) thời gian mã : TG mã = r N : tốc độ mã - Đối với nhiều lần mã ( K lần ) : + Nếu thời gian chuyển tiếp lần mã mà không đáng kể thi thời gian mã nhiều lần : TG mã nhiều lần = K TG mã lần + Nếu TG chuyển tiếp lần mã liên tiếp đáng kể t thời gian mã nhiều lần : TG mã nhiều lần = K TG mã lần + (K1) t PHẦN IV CẤU TRÚC PRÔTÊIN I TÍNH SỐ BỘ BA MẬT MÃ - SỐ AXIT AMIN -7- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Cứ nu mạch gốc gen hợp thành ba mã gốc , ribônu mạch ARN thông tin ( mARN) hợp thành ba mã Vì số ribônu mARN với số nu mạch gốc , nên số ba mã gốc gen số ba mã mARN Số ba mật mã = = + Trong mạch gốc gen số mã mARN có ba mã kết thúc không mã hoá a amin Các ba lại co mã hoá a.amin Số ba có mã hoá a amin (a.amin chuỗi polipeptit)= -1 = -1 + Ngoài mã kết thúc không mã hóa a amin , mã mở đầu có mã hóa a amin , a amin bị cắt bỏ không tham gia vào cấu trúc prôtêin Số a amin phân tử prôtêin (a.amin prô hoàn chỉnh )= -2 = -2 II TÍNH SỐ LIÊN KẾT PEPTIT - Số liên kết peptit hình thành = số phân tử H 2O tạo - Hai a amin nối liên kết péptit, a amin có liên kết peptit …… chuỗi polipeptit có m a amin số liên kết peptit : Số liên kết peptit = m -1 III TÍNH SỐ CÁCH MÃ HÓA CỦA ARN VÀ SỐ CÁCH SẮP ĐẶT A AMIN TRONG CHUỖI POLIPEPTIT Các loại a amin ba mã hoá: Có 20 loại a amin thường gặp phân tử prôtêin sau : 1) Glixêrin : Gly 2) Alanin : Ala 3) Valin : Val ) Lôxin : Leu 5) Izolôxin : Ile ) Xerin : Ser ) Treonin : Thr ) Xistein : Cys 9) Metionin : Met 10) A aspartic : Asp 11)Asparagin : Asn 12) A glutamic : Glu 13) Glutamin :Gln 14) Arginin : Arg 15) Lizin : Lys 16) Phenilalanin :Phe 17) Tirozin: Tyr 18) Histidin : His 19) Triptofan : Trp 20) Prôlin : pro Bảng ba mật mã U X A -8- G Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 U X A G UUU UUX phe UUA UUG Leu U U U U XUU XUX Leu XUA XUG AUA AUX He AUA AUG * Met GUU GUX Val GUA GUG * Val X X X X U U X U A Ser U G U A A A A XX XX Pro XX XX U X A A A A AX AX Thr AX AX U X GX GX GX Ala GX U X A X X X X A G U Tyr U G X UG A ** G ** Cys UG UG Trp U His X G X XG A XG G Arg XG Gln AAU Asn AAX AAA AAG Lys GAU GAX Asp GAA GAG Glu A G G Kí hiệu : * mã mở đầu AG AG Ser AG AG Arg GG GG GG GG U X A ** G U X A U X A G G U X U X A G A G U X A G U X A G Gli U X A G ; ** mã kết thúc PHẦN V CƠ CHẾ TỔNG HP PRÔTÊIN I TÍNH SỐ AXIT AMIN TỰ DO CẦN DÙNG : Trong tình giải mã , tổng hợp prôtein, ba mARN có mã hoá a amin ARN mang a amin đến giải mã ) Giải mã tạo thành phân tử prôtein: - Khi ribôxôm chuyển dịch từ đầu đến đầu mARN để hình thành chuỗi polipeptit số a amin tự cần dùng ARN vận chuyển mang đến để giải mã mở đầu mã , mã cuối không giải Vì số a amin tự cần dùngh cho lần tổng hợp chuỗi polipeptit : Số a amin tự cần dùng : Số aatd = -1 = -1 - Khi rời khỏi ribôxôm , chuỗi polipeptit không a amin tương ứng với mã mở đầu Do , số a amin tự cần dùng để cấu thành phân tử prôtêin (tham gia vào cấu trúc prôtêin để thực chức sinh học ) : -9- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Số a amin tự cần dùng để cấu thành prôtêin hoàn chỉnh : Số aap = -2 = -2 ) Giải mã tạo thành nhiều phân tử prôtêin : - Trong trình giải mã , tổng hợp prôtêin , lượt chuyển dịch ribôxôm mARN tạo thành chuỗi polipeptit + Có n riboxomchuyển dịch qua mARN không trở lại có n lượt trượt ribôxôm Do số phân tử prôtêin ( gồm chuỗi polipeptit ) = số lượt trượt ribôxôm + Một gen mã nhiều lần, tạo nhiều phân tử mARN loại Mỗi mARN có n lượt ribôxôm trượt qua trình giả mã K phân tử mARN tạo số phân tử prôtêin : số P = tổng số lượt trượt RB = K n - Tổng số axit amin tự thu hay huy động vừa để tham gia vào cấu trúc phần từ protein vừa để tham gia mã mở đầu Vì : + Tổng số axit amin tự dùng cho trình giải mã số axit amin tham gia vào cấu trúc phần tử protein số axit amin thjam gia vào việc giải mã mở đầu (được dùng lần mở mà ) aatd = Số P ( - 1) = Kn ( - 1) + Tổng số a amin tham gia cấu trúc prôtêin để thực chức sinh học ( không kể a amin mở đầu ) : aaP = Soá P ( -2) II TÍNH SỐ PHÂN TỬ NƯỚC VÀ SỐ LIÊN KẾT PEPTIT Trong trình giải mãkhi chuỗi polipeptit hình thành axit amin nối liên kết peptit đồng thời giải phóng phân tử nước, axit amin nối liên kết paptit, đồng thời giải phóng phân tử nước… Vì : - Số phân tử nứơc giải phóng trình giải mãtạo chuỗi polipeptit Số phân tử H2O giải phóng = -2 - Tổng số phân tử nước giải phóng trình tổng hợp nhiều phân tử protein (mỗi phân tử protein chuỗi polipeptit ) - 10 - ... ; XX) Ơ û vùng chín , tế bào sinh dục sơ khai ( tế bào sinh tinh ) qua giảm phân cho tinh trùng gồm loại X Y có tỉ lệ - Số tinh trùng hình thành = Số tế bào sinh tinh x - Số tinh trùng X hình... Histidin : His 19) Triptofan : Trp 20) Prôlin : pro Bảng ba mật mã U X A -8- G Kiến Thức & Công thức Sinh Hoïc 12 U X A G UUU UUX phe UUA UUG Leu U U U U XUU XUX Leu XUA XUG AUA AUX He AUA AUG * Met... dùng để cấu thành phân tử prôtêin (tham gia vào cấu trúc prôtêin để thực chức sinh học ) : -9- Kiến Thức & Công thức Sinh Học 12 Số a amin tự cần dùng để cấu thành prôtêin hoàn chỉnh : Số aap =