CÔNG THỨC VÀ BÀI TẬP VỀ CƠ CHẾ NHÂN ĐÔI DNA TÀI LIỆU NÀY BỔ TRỢ VIỆC HỌC VÀ TRAU DỒI KIẾN THỨC SINH HỌC, MANG HIỆU QUẢ TRONG QUÁ TRÌNH HỌC TẬP MÔN SINH CẤP 3. DƯỚI ĐÂY BAO GỒM TOÀN BỘ CÔNG THỨC VÀ BÀI TẬP CỦA PHẦN NHÂN ĐÔI DNA. CHÚC CÁC BẠN HỌC TỐT
A CƠNG THỨC ÁP DỤNG I Tính số nucleotit tự cần dùng Qua lần tự nhân đôi (tự sao, tái sinh, tái bản) + Khi DNA tự nhân đơi hồn tồn mạch liên kết nu tự theo NTBS : ADNA nối với TTự ngược lại ; GDNA nối với XTự ngược lại Vì vây số nu tự loại cần dùng số nu mà loại bổ sung Atd = Ttd = A = T ; Gtd = Xtd = G = X + Số nu tự cần dùng số nu AND: Ntd = N Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt) - Tính số DNA + DNA mẹ qua đợt tự nhân đôi tạo = 21 DNA + DNA mẹ qua đợt tự nhân đôi tạo = 22 DNA + DNA mẹ qua3 đợt tự nhân đôi tạo = 23 DNA + DNA mẹ qua x đợt tự nhân đôi tạo 2x DNA Vậy : Tổng số DNA = 2x - Dù đợt tự nhân đôi , số DNA tạo từ DNA ban đầu , có DNA mà DNA có chứa mạch cũ DNA mẹ Vì số DNA cịn lại có mạch cấu thành hồn tồn từ nu mơi trường nội bào Số DNA có mạch = 2x – + Tính số nu tự cần dùng : - Số nu tự cần dùng DNA trải qua x đợt tự nhân đôi tổng số nu sau DNA trừ số nu ban đầu DNA mẹ + Tổng số nu sau trong DNA con: N.2x + Số nu ban đầu DNA mẹ: N - Vì tổng số nu tự cần dùng cho DNA qua x đợt tự nhân đôi: + ∑ 𝐍td = N.2x – N = N(2x – 1) - Số nu tự loại cần dùng là: + ∑ Atd = ∑ Ttd = A(2x – 1) + ∑ Gtd = ∑ Xtd = G(2x – 1) - Nếu tính số nu tự DNA mà có mạch hồn toàn mới: + ∑ Ntd = N(2x – 2) + ∑ Atd = ∑ Ttd = A(2x – 2) + ∑ Gtd = ∑ Xtd = G(2x – 2) II Tính số liên kết hydrogen; liên kết hóa trị hình thành bị phá vỡ Qua đợt tự nhân đơi a Tính số liên kết hydrogen bị phá vỡ số liên kết hydrogen hình thành: Khi DNA tự nhân đơi hoàn toàn : - mạch DNA tách , liên kết hydrogen mạch bị phá vỡ nên số liên kết hydrogen bị phá vỡ số liên kết hydrogen DNA Hphá vỡ = HDNA - Mỗi mạch DNA nối nu tự theo NTBS liên kết hydrogen nên số liên kết hydrogen hình thành tổng số liên kết hydrogen DNA Hhình thành= 2.HDNA b Số liên kết hố trị hình thành: - Trong q trình tự nhân đơi DNA , liên kết hố trị Đ –P nối nu mạch DNA không bị phá vỡ Nhưng nu tự đến bổ sung dược nối với liên kết hố trị để hình thành mạch - Vì số liên kết hố trị hình thành số liên kết hoá trị nối nu với mạch DNA 𝐍 HTđược hình thành = 2( − 𝟏) = N – 𝟐 Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt) a Tính tổng số liên kết hydrogen bị phá vỡ tổng số liên kết hydrogen hình thành: -Tổng số liên kết hydrogen bị phá vỡ: ∑ 𝐇bị phá vỡ = H(2x – 1) - Tổng số liên kết hydrogen hình thành: ∑ 𝐇hình thành = 2H×(2x-1) b Tổng số liên kết hố trị hình thành: - Liên kết hố trị hình thành liên kết hố trị nối nu tự lại thành chuỗi mạchpolinucleotit - Số liên kết hoá trị nối nu mạch đơn: N –1 - Trong tổng số mạch đơn DNA cịn có mạch cũ DNA mẹ giữ lại - Do số mạch DNA 2.2x – 2, vây tổng số liên kết hố trị hình thành là: 𝑵 ∑ 𝐇𝐓ht = ( − 𝟏)(2.2x – 2) = (N – 2)(2x – 1) 𝟐 III Tính thời gian mã - Có thể quan niệm liên kết nu tự vào mạch DNA đồng thời, mạch tiếp nhân đóng góp dược nu mạch liên kết nhiêu nu - Tốc độ tự : Số nu dược tiếp nhận liến kết giây Tính thời gian tự nhân đôi (tự sao) Thời gian để mạch DNA tiếp nhận kiên kết nu tự - Khi biết thời gian để tiếp nhận liên kết nu dt , thời gian tự dược tính là: 𝐍 TGtự = dt× 𝟐 - Khi biết tốc độ tự (mỗi giây liên kết nu )thì thời gian tự nhân đơi DNA là: TGtự = N Tốc độ tự BÀI TẬP TỰ LUYỆN (CÓ HƯỚNG DẪN GIẢI B Câu Gene dài 2040 angstrong, có số nucleotide loại A chiếm 20% tổng số nucleotide gene Khi gene tự nhân đôi lần, môi trường nội bào cần cung cấp số nucleotit tự loại ? Câu Một gene chứa 2520 nucleotide 20% nucleotide loại C Gen nhân đơi số lần, gene có 40320 nucleotide a Tính số lần tự nhân đơi b Nếu gene nói có 3140 liên kết hydrogen Xác định số lượng nucleotide loại gene số liên kết hydrogen bị phá vỡ q trình tự nhân đơi Câu Một gen có tổng số 105 chu kì xoắn Gen nhân đơi lần, số liên kết hóa trị hình thành nucleotide trình nhân đôi ? Câu Một phân tử ADN nhân đôi lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Trong số phân tử ADN tạo ra, có phân tử mang mạch ADN ban đầu? c Số phân tử ADN cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường? Câu Một gen nhân đôi lần cần môi trường cung cấp 9000 nucleotide loại A 13500 nucleotide loại C Hãy xác định tổng số liên kết hidrogen gen Câu Một gen tự nhân đôi lần môi trường cung cấp số nu tự 12600 Chiều dài gen bao nhiêu? (Tính theo đơn vị micromet) Câu Trong phân tử ADN có khối lượng phân tử 7,2.10 đvC, mạch có A1+T1=60%, mạch có G2 - X2=10%, A2=2G2 Nếu đoạn ADN tự nhân đơi lần số lượng loại nu môi trường cung cấp bao nhiêu? Câu Có phân tử ADN cấu tạo từ nguyên tử N15, tiến hành nhân đôi lần mơi trường có N14 Có phân tử ADN cấu tạo từ N14? Câu Một gen có tổng số 3000nu Gen tiến hành nhân đôi lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Số phân tử ADN hoàn tồn c Số liên kết cộng hóa trị hình thành q trình nhân đơi Câu 10 Một phân tử ADN có chiều dài L=5100 A0 số nu loại A =600nu Phân tử ADN nhân đôi liên tiếp lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Số nu loại phân tử ADN tạo thành c Số nu loại mà môi trường cung cấp cho trình nhân đơi Câu 11 Một gen có số nu loại A = 600 có G = 3/2A Gen nhân đơi số lần cần mơi trường cung cấp 6300 nu loại G Hãy xác định: a Số gen tạo b Số liên kết hydrogen gen c Số nu loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi d Số liên kết hydrogen bị phá hủy hình thành q trình nhân đơi ADN Câu 12 Hai gen nhân đôi liên tiếp đợt dài 3060 Angstrong Gen I có 20% nucleotide loại A; Gen II có 30% nucleotide loại A Tổng số gen tạo từ q trình nhân đơi gen ? Câu 13 Có gen Trong q trình tự nhân đơi gen người ta thấy số lần tự nhân đôi gen lớn số lần tự nhân đôi gen thứ Sau thời gian , tổng số gen sinh 24.Tính số lần tự nhân đơi gen Câu 14 Một gen có 450 nucleotide loại G có số nucleotide loại C chiếm 15% tổng số nucleotide gen Tổng số liên kết hóa hydrogen hình thành gen nhân đơi liên tiếp lần ? Câu 15 Một gen chứa 900 adenine 600 cytosine Khi gen tự nhân đơi lần, số liên kết hidro bị phá vỡ hình thành ? C BÀI TẬP TỰ LUYỆN (KHƠNG CĨ HƯỚNG DẪN GIẢI) Câu 16 Một phân tử ADN có tổng số 20000 nucleotide có 20% số nucleotide loại A Phân tử ADN nhân đôi lần Hãy xác định: a Số nucleotide loại phân tử ADN b Số nucleotide loại mà mơi trường cung cấp cho q trình nhân đôi c Số phân tử ADN cấu tạo hồn tồn từ ngun liệu mơi trường Câu 17 ADN dài 5100Å với A = 20% Nhân đôi liên tiếp lần, số liên kết hiđrô bị phá vỡ ? Câu 18 Một phân tử ADN tế bào có hiệu số %G với nucleotide khơng bổ sung 20% Biết số nucleotide loại G phân tử ADN 14000 nucleotide Khi ADN nhân đôi bốn lần, xác định: a Số nucleotide loại mơi trường cung cấp cho q trình b Số liên kết cộng hố trị hình thành trình c Số liên kết hydrogen bị phá huỷ trình Câu 19 Gen B có 2400 nucleotide, có hiệu A với loại nucleotide khác 30% số nucleotide gen a Xác định chiều dài gen B b Quá trình tự nhân đôi từ gen B diễn liên tiếp đợt Xác định Số nucleotide loại tổng số gen tạo thành đợt tự nhân đơi cuối Câu 20 Có phân tử DNA tự nhân đôi số lần tổng hợp 112 mạch polynucleotide lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào Số lần tự nhân đôi phân tử ADN bao nhiêu? Câu 21 Một gen dài 0,51 micromet, có A chiếm 50% số nucleotide tiến hành nhân đơi lần số liên kết hidro hình thành bao nhiêu? Câu 22 Một phân tử DNA mạch kép có tỉ lệ ( A +T) / ( G+C) = ⅗, phân tử nhân đôi liên tiếp ba lần, tỷ lệ loại nucleotide môi trường nội bào cung cấp cho trình nhân đơi gen bao nhiêu? Câu 23 Một phân tử DNA vi khuẩn có chiều dài 20400 A⁰ có G = 2A Phân tử DNA nhân đôi liên tiếp lần Số nucleotide loại A mà mơi trường cung cấp cho q trình nhân đơi bao nhiêu? Câu 24 Đoạn mạch thứ gen có trình tự các nuclêơtit 5'-TAXGXXAGTXATGXA-3' Gen nhân đôi lần, số nucleotit loại mà môi trường cung cấp nhiêu? Câu 25 Một phân tử DNA vi khuẩn có tổng số 10⁶ chu kỳ xoắn Adenine chiếm 20% tổng số nucleotide Phân tử DNA nhân đôi liên tiếp lần Hỏi a Số nucleotide loại phân tử DNA b Số nucleotide loại mà mơi trường cung cấp cho q trình nhân đôi c Số liên kết hydrogen bị đứt q trình tự nhân đơi D HƯỚNG DẪN GIẢI Câu Gene dài 2040 angstrong, có số nucleotide loại A chiếm 20% tổng số nucleotide gene Khi gene tự nhân đôi lần, môi trường nội bào cần cung cấp số nucleotit tự loại ? Giải Cách giải Kết ∑ 𝐀td = ∑ 𝐓td = 240 (nu) Tổng số nucleotide gene là: 2040 : 3,4 = 1200 (nu) Số nucleotide loại A là: 20%.1200 = 240 (nu) ∑ 𝐆td = ∑ 𝐂td = 360 (nu) => A = T = 240 (nu) Số nucleotide loại G là: 30% 1200 = 360 (nu) => G = C = 360 (nu) Số nucleotide tự loại A là: ∑ Atd = 240.(21 – 1) = 240 (nu) => ∑ Atd = ∑ Ttd = 240 (nu) Số nucleotide tự loại G là: ∑ Gtd = 360.(21 – 1) = 360 (nu) => ∑ Gtd = ∑ Ctd = 360 (nu) Câu Một gene chứa 2520 nucleotide 20% nucleotide loại C Gen nhân đôi số lần, gene có 40320 nucleotide a Tính số lần tự nhân đơi b Nếu gene nói có 3140 liên kết hydrogen Xác định số lượng nucleotide loại gene số liên kết hydrogen bị phá vỡ q trình tự nhân đơi Giải Cách giải a Gọi x số lần nhân đôi gene => Tổng số DNA 2x Vì gene có 40320 nên: 2520 2x = 40320 => x = Kết a Gene nhân đôi lần b Vì gene chứa 2520 nucleotide nên: 2A + 2G = 2520 (1) Vì gene có 3140 liên kết hydrogen nên: 2A + 3G = 3140 (2) 2𝐴 + 2𝐺 = 2520 Từ (1) (2) ta có hệ phương trình: { 2𝐴 + 3𝐺 = 3140 𝐴 = 𝑇 = 640 { 𝐺 = 𝐶 = 620 b Vậy { 𝑨 = 𝑻 = 𝟔𝟒𝟎 𝑮 = 𝑪 = 𝟔𝟐𝟎 Câu Một gen có tổng số 105 chu kì xoắn Gen nhân đơi lần, số liên kết hóa trị hình thành nucleotide trình nhân đôi ? Giải Cách giải Tổng số nucleotide gene là: 105.10.2 = 2100 (nu) Số liên kết hóa trị là: 2100 – = 2098 (liên kết) Số liên kết hóa trị hình thành nucleotide q trình nhân đơi là: 2098.(23-1) = 14686 (liên kết) Kết Số liên kết hóa trị hình thành nucleotide trình nhân đôi 14686 liên kết Câu Một phân tử ADN nhân đôi lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Trong số phân tử ADN tạo ra, có phân tử mang mạch ADN ban đầu? c Số phân tử ADN cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường? Giải Cách giải Kết a Số phân tử DNA tạo là: =32 (phân tử) a 32 phân tử b Số phân tử mang mạch DNA ban đầu có b phân tử mạch gốc c Số phân tử DNA cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi c 30 phân tử trường là: 32-2=30 (phân tử) Câu Một gen nhân đôi lần cần môi trường cung cấp 9000 nucleotide loại A 13500 nucleotide loại C Hãy xác định tổng số liên kết hidrogen gen Giải Cách giải Kết - Số nu loại A gen là: 9000: (2 -1) = 600 (nu) Tổng số liên kết hidrogen - Số nu loại C gen là: 13500: (2 -1) = 900 (nu) gen 3900 liên kết - Tổng số liên kết hidro gen là:2.600+3.900=3900 (liên kết) Câu Một gen tự nhân đôi lần môi trường cung cấp số nu tự 12600 Chiều dài gen bao nhiêu? (Tính theo đơn vị micromet) Giải Cách giải Kết Chiều dài gen 0,306 micromet Số nu gen là: 12600 : (23 – 1)=1800 (nu) Chiều dài gen là: (1800:2).0,00034=0,306 (micromet) Câu Trong phân tử ADN có khối lượng phân tử 7,2.10 đvC, mạch có A1+T1=60%, mạch có G2 - X2=10%, A2=2G2 Nếu đoạn ADN tự nhân đơi lần số lượng loại nu môi trường cung cấp bao nhiêu? Giải Cách giải -Tổng số nu phân tử DNA là: 7,2.105:300= 2400 (nu) => Mỗi mạch có 1200 nu 100 Ta có: A2=2G2 → %A2=%T1= % (1) 50 %G2=%C1= % (2) 80 20 → %A1=%T2= % (3); %X2=%G1= % (4) 3 Từ (1), (2), (3) (4) ta được: 80 100 A=T= 1200.( %+ %)=720 (nu) 50 20 G=C= 1200.( %+ %) = 280 (nu) 3 -Số nu loại A môi trường cần cung cấp là: 720.(25-1)=22320 (nu) => số nu loại T môi trường cần cung cấp 22320 nu -Số nu loại G môi trường cần cung cấp là: 280.(25-1)=8680 (nu) => số nu loại C môi trường cần cung cấp 8680 nu Kết A = T = 22320 nu G = C = 8680 nu Câu Có phân tử ADN cấu tạo từ nguyên tử N15, tiến hành nhân đơi lần mơi trường có N14 Có phân tử ADN cấu tạo từ N14? Giải Cách giải Số phân tử DNA cấu tạo từ N14: 5.(22 – 2) = 10 Kết Có 10 phân tử AND cấu tạo từ N14 Câu Một gen có tổng số 3000nu Gen tiến hành nhân đôi lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Số phân tử ADN hoàn toàn c Số liên kết cộng hóa trị hình thành q trình nhân đơi Giải Cách giải a Gen nhân đơi lần => Số DNA tạo 25 =32 b Số phân tử DNA hoàn toàn mới: 25 – 2= 30 (phân tử) c Số liên kết cộng hóa trị hình thành: (3000-2)(25-1) = 92938 liên kết Kết a 32 DNA b 30 phân tử c 92938 liên kết Câu 10 Một phân tử ADN có chiều dài L=5100 A0 số nu loại A =600nu Phân tử ADN nhân đôi liên tiếp lần Hãy xác định: a Số phân tử ADN tạo b Số nu loại phân tử ADN tạo thành c Số nu loại mà mơi trường cung cấp cho q trình nhân đơi Giải Cách giải a Số phân tử DNA tạo 22 = b Tổng số nu là: 5100 : 3,4 = 3000 nu => A = T= 600 nu ; G = X = (3000 – 600.2) : 2= 900 nu - Số nu A=T phân tử DNA tạo thành 600.22 = 2400 nu - Số nu G=X phân tử DNA tạo thành 900.22= 3600nu c Số nu loại mà mơi trường cung cấp cho q trình nhân đôi ∑Amt = ∑Tmt = 600( 22-1)=1800 nu ∑Gmt = ∑Xmt = 900( 22-1)=2700 nu Kết a phân tử DNA b A=T = 2400 nu G=X = 3600nu c 92938 liên kết ∑Amt = ∑Tmt =1800 nu ∑Gmt = ∑Xmt =2700 nu Câu 11 Một gen có số nu loại A = 600 có G = 3/2A Gen nhân đơi số lần cần môi trường cung cấp 6300 nu loại G Hãy xác định: a Số gen tạo b Số liên kết hydrogen gen c Số nu loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi d Số liên kết hydrogen bị phá hủy hình thành q trình nhân đơi ADN Giải Cách giải a Ta có A=T=600 nu => C = G= A=900 nu Gọi x số lần nhân đôi gen => Số nu mà môi trường cung cấp cho số nu loại G X 6300 = 900( 2x-1) => x= (lần) Số gen tạo là: 23=8 b Số liên kết hydrogen gen H = 3G + 2A = 900.3 +2 600 = 3900 (liên kết) c.Số nu loại môi trường cung cấp cho gen nhân đôi ∑Gmt = ∑Xmt = 900 (23-1) = 6300 (nu) ∑Amt = ∑Tmt = 600.( 23-1) = 4200 (nu) d Số liên kết hydrogen bị phá hủy hình thành q trình nhân đơi DNA ∑Hbị phá vỡ = 3900(23-1)=27300 liên kết ∑Hhình thành = 3900.23=31200 liên kết Kết a gene b 3900 liên kết c ∑Gmt = ∑Xmt = 6300 (nu) ∑Amt = ∑Tmt = 4200 (nu) d ∑Hbị phá vỡ = 27300 liên kết ∑Hhình thành = 31200 liên kết Câu 12 Hai gen nhân đôi liên tiếp đợt dài 3060 Angstrong Gen I có 20% nucleotide loại A; Gen II có 30% nucleotide loại A Tổng số gen tạo từ q trình nhân đơi gen ? Giải Cách giải Số gen tạo gen : 23=8 (gene) Tổng số gen tạo 8+8 =16 gen Kết Có 16 gene tạo Câu 13 Có gen Trong q trình tự nhân đôi gen người ta thấy số lần tự nhân đôi gen lớn số lần tự nhân đôi gen thứ Sau thời gian , tổng số gen sinh 24.Tính số lần tự nhân đôi gen Giải Cách giải Gọi x, y số lần tự nhân đơi gen Ta có 2x + 2y = 24 mà 24 = 23 + 24 x > y => x = 4, y=3 Kết Vậy gene nhân đôi lần, gene nhân đơi lần Câu 14 Một gen có 450 nucleotide loại G có số nucleotide loại C chiếm 15% tổng số nucleotide gen Tổng số liên kết hóa hydrogen hình thành gen nhân đơi liên tiếp lần ? Giải Cách giải Số nucleotide loại A gene là: 35% 450 : 15% = 1050 (nu) => A = T = 1050 nu Số liên kết hydrogen là: 2.1050 + 3.450 = 3450 (liên kết) Tổng số liên kết hydrogen hình thành gene nhân đơi lần là: ∑ Hhình thành = 2.3450×(25-1) = 213900 (liên kết) Kết Vậy gene nhân đơi liên tiếp lần có tổng 213900 liên kết hydrogen hình thành Câu 15 Một gen chứa 900 adenine 600 cytosine Khi gen tự nhân đôi lần, số liên kết hidro bị phá vỡ hình thành ? Giải Cách giải Số liên kết hydrogen là: 2.900 + 3.600 = 3600 (liên kết) Tổng số liên kết hydrogen bị phá vỡ gene nhân đôi lần là:∑ Hphá vỡ = 3600×(22-1) = 10800 (liên kết) Tổng số liên kết hydrogen hình thành gene nhân đơi lần là: ∑ Hhình thành = 2.3600×(22-1) = 21600 (liên kết) Kết ∑ 𝐇phá vỡ = 10800 (liên kết) ∑ 𝐇hình thành = 21600 (liên kết)