CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN SINH HỌC pps

CÁC CÔNG TH C TÍNH TOÁN

PH N I C U TRÚC ADN

I Tính s nuclêôtit c a ADN ho c c a gen

1 i v i m i m ch c a gen :

- Trong ADN , 2 m ch b sung nhau , nên s nu và chi u dài c a 2 m ch b ng nhau

A 1 + T 1 + G 1 + X 1 = T 2 + A 2 + X 2 + G 2 =

2

N

- Trong cùng m t m ch , A và T c ng nh G và X , không liên k t b sung nên không nh t thi t

ph i b ng nhau S b sung ch có gi a 2 m ch : A c a m ch này b sung v i T c a m ch kia ,

G c a m ch này b sung v i X c a m ch kia Vì v y , s nu m i lo i m ch 1 b ng s nu lo i b sung m ch 2

A 1 = T 2 ; T 1 = A 2 ; G 1 = X 2 ; X 1 = G 2

2 i v i c 2 m ch :

- S nu m i lo i c a ADN là s nu lo i ó c 2 m ch :

A =T = A 1 + A 2 = T 1 + T 2 = A 1 + T 1 = A 2 + T 2

G =X = G 1 + G 2 = X 1 + X 2 = G 1 + X 1 = G 2 + X 2

Chú ý :khi tính t l %

%A = % T = + =

2

2

% 1

2

2

% 1

%T + T = …

%G = % X = + =

2

2

% 1

2

2

% 1

%X + X =……

Ghi nh : T ng 2 lo i nu khác nhóm b sung luôn luôn b ng n a s nu c a ADN ho c b ng

50% s nu c a ADN : Ng c l i n u bi t :

+ T ng 2 lo i nu = N / 2 ho c b ng 50% thì 2 lo i nu ó ph i khác nhóm b sung

+ T ng 2 lo i nu khác N/ 2 ho c khác 50% thì 2 lo i nu ó ph i cùng nhóm b sung

3 T ng s nu c a ADN (N)

T ng s nu c a ADN là t ng s c a 4 lo i nu A + T + G+ X Nh ng theo nguyên t c b sung

N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G)

Do ó A + G =

2

4 Tính s chu kì xo n ( C )

M t chu kì xo n g m 10 c p nu = 20 nu khi bi t t ng s nu ( N) c a ADN :

N = C x 20 => C =

20

N ; C=

34

l

5 Tính kh i l ng phân t ADN (M ) :

M t nu có kh i l ng trung bình là 300 vc khi bi t t ng s nu suy ra

M = N x 300 vc

6 Tính chi u dài c a phân t ADN ( L ) :Phân t ADN là 1 chu i g m 2 m ch n ch y song

song và xo n u n quanh 1 tr c vì v y chi u dài c a ADN là chi u dài c a 1 m ch và b ng chi u dài tr c c a nó M i m ch có

2

N nuclêôtit, dài c a 1 nu là 3,4 A0

l =

2

N 3,4A 0 => N=

4 , 3

2

lx

n v th ng dùng :

II Tính s liên k t Hi rô và liên k t Hóa Tr – P

1 S liên k t Hi rô ( H )

+ A c a m ch này n i v i T m ch kia b ng 2 liên k t hi rô

+ G c a m ch này n i v i X m ch kia b ng 3 liên k t hi rô

V y s liên k t hi rô c a gen là :

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

2 S liên k t hoá tr ( HT )

a) S liên k t hoá tr n i các nu trên 1 m ch gen :

2

N - 1

Trong m i m ch n c a gen , 2 nu n i v i nhau b ng 1 lk hoá tr , 3 nu n i nhau b ng 2 lk hoá tr …

2

N nu n i nhau b ng

2

N - 1 b) S liên k t hoá tr n i các nu trên 2 m ch gen : 2(

2

N - 1 )

Do s liên k t hoá tr n i gi a các nu trên 2 m ch c a ADN : 2(

2

N - 1 )

c) S liên k t hoá tr ng – photphát trong gen ( HT -P) Ngoài các liên k t hoá tr n i gi a các nu trong gen thì trong m i nu có 1 lk hoá tr g n thành

ph n c a H3PO4 vào thành ph n ng Do ó s liên k t hoá tr – P trong c ADN là :

HT -P = 2(

2

N - 1 ) + N = 2 (N – 1)

PH N II C CH T NHÂN ÔI C ADN

I TÍNH S NUCLÊÔTIT T DO C N DÙNG

1.Qua 1 l n t nhân ôi ( t sao , tái sinh , tái b n )

+ Khi ADN t nhân ôi hoàn toàn 2 m ch u liên k t các nu t do theo NTBS : AADN n i

v i TT do và ng c l i ; GADN n i v i X T do và ng c l i Vì vây s nu t do m i lo i c n dùng b ng s nu mà lo i nó b sung

A td =T td = A = T ; G td = X td = G = X

+ S nu t do c n dùng b ng s nu c a ADN

N td = N

2 Qua nhi u t t nhân ôi ( x t )

+ Tính s ADN con

- 1 ADN m! qua 1 t t nhân ôi t o 2 = 21 ADN con

- 1 ADN m! qua 2 t t nhân ôi t o 4 = 22 ADN con

- 1 ADN m! qua3 t t nhân ôi t o 8 = 23 ADN con

- 1 ADN m! qua x t t nhân ôi t o 2x ADN con

- Dù t t nhân ôi nào , trong s ADN con t o ra t" 1 ADN ban u , v#n có 2 ADN con mà m i ADN con này có ch$a 1 m ch c c a ADN m! Vì v y s ADN con còn l i

là có c 2 m ch c u thành hoàn toàn t" nu m i c a môi tr ng n i bào

+ Tính s nu t do c n dùng :

- S nu t do c n dùng thì ADN tr i qua x t t nhân ôi b ng t ng s nu sau cùng coup trong các ADN con tr" s nu ban u c a ADN m!

• T ng s nu sau cùng trong trong các ADN con : N.2x

• S nu ban u c a ADN m! :N

Vì v y t ng s nu t do c n dùng cho 1 ADN qua x t t nhân ôi :

N td = N 2 x – N = N( 2 X -1)

- S nu t do m i lo i c n dùng là:

A td = T td = A( 2 X -1)

G td = X td = G( 2 X -1)

+ N u tính s nu t do c a ADN con mà có 2 m ch hoàn tòan m i :

N td hoàn toàn m i = N( 2 X - 2)

A td hoàn toàn m i = T td = A( 2 X -2)

G td hoàn toàn m i = X td = G( 2 X 2)

II TÍNH S% LIÊN K&T HI RÔ ; HOÁ TR' - P ()C HÌNH THÀNH HO*C B' PHÁ V+

1 Qua 1 t t nhân ôi

a Tính s liên k t hi rôb phá v và s liên k t hi rô c hình thành

Khi ADN t nhân ôi hoàn toàn :

- 2 m ch ADN tách ra , các liên k t hi rô gi a 2 m ch u b phá v, nên s liên k t

hi rô b phá v, b ng s liên k t hi rô c a ADN

H b t = H ADN

- M i m ch ADN u n i các nu t do theo NTBS b ng các liên k t hi rô nên s liên k t

hi rô c hình thành là t ng s liên k t hi rô c a 2 ADN con

H hình thành = 2 H ADN

b S liên k t hoá tr c hình thành :

Trong quá trình t nhân ôi c a ADN , liên k t hoá tr –P n i các nu trong m i m ch c a ADN không b phá v, Nh ng các nu t do n b sung thì d c n i v i nhau b ng liên k t hoá tr - hình thành 2 m ch m i

Vì v y s liên k t hoá tr c hình thành b ng s liên k t hoá tr n i các nu v i nhau trong 2 m ch c a ADN

HT c hình thành = 2 (

2

N - 1 ) = N- 2

2 Qua nhi u t t nhân ôi ( x t )

a Tính t ng s liên k t hidrô b phá v và t ng s liên k t hidrô hình thành :

-T ng s liên k t hidrô b phá v, :

H b phá v = H (2 x – 1)

- T ng s liên k t hidrô c hình thành :

H hình thành = H 2 x

b T ng s liên k t hoá tr c hình thành :

Liên k t hoá tr c hình thành là nh ng liên k t hoá tr n i các nu t do l i thành chu i

m ch polinuclêôtit m i

- S liên k t hoá tr n i các nu trong m i m ch n :

2

N - 1

- Trong t ng s m ch n c a các ADN con còn có 2 m ch c c a ADN m! c gi l i

- Do ó s m ch m i trong các ADN con là 2.2x - 2 , vì vây t ng s liên k t hoá tr c hình thành là :

- HT hình thành = (

2

N - 1) (2.2 x – 2) = (N-2) (2 x – 1)

III TÍNH TH I GIAN SAO MÃ

Có th- quan ni m s liên k t các nu t do vào 2 m ch c a ADN là ng th i , khi m ch

nu

T c t sao : S nu d c ti p nh n và li n k t trong 1 giây

1 Tính th i gian t nhân ôi (t sao )

Th i gian - 2 m ch c a ADN ti p nh n và kiên k t nu t do

- Khi bi t th i gian - ti p nh n và l iên k t trong 1 nu là dt , th i gian t sao d c tính

là :

TG t sao = dt

2

N

- Khi bi t t c t sao (m i giây liên k t c bao nhiêu nu )thì th i gian t nhân ôi

c a ADN là :

TG t sao = N : t c t sao

PH N III C U TRÚC ARN I.TÍNH S RIBÔNUCLÊÔTIT C A ARN :

- ARN th ng g m 4 lo i ribônu : A ,U , G , X và c t ng h p t" 1 m ch ADN theo NTBS Vì vâ s ribônu c a ARN b ng s nu 1 m ch c a ADN

rN = rA + rU + rG + rX =

2

N

- Trong ARN A và U c ng nh G và X không liên k t b sung nên không nh t thi t ph i b ng nhau S b sung ch có gi a A, U , G, X c a ARN l n l t v i T, A , X , G c a m ch g c ADN Vì v y s ribônu m i lo i c a ARN b ng s nu b sung m ch g c ADN

rA = T g c ; rU = A g c

rG = X g c ; rX = Gg c

* Chú ý : Ng c l i , s l ng và t l % t"ng lo i nu c a ADN c tính nh sau :

+ S l ng :

A = T = rA + rU

G = X = rR + rX

+ T l % :

% A = %T =

2

%

%G = % X =

2

%

II TÍNH KH I L !NG PHÂN T" ARN (M ARN )

M t ribônu có kh i l ng trung bình là 300 vc , nên:

M ARN = rN 300 vc =

2

N 300 vc

III TÍNH CHI#U DÀI VÀ S LIÊN K T HOÁ TR$ – P C A ARN

1 Tính chi u dài :

- ARN g m có m ch rN ribônu v i dài 1 nu là 3,4 A0 Vì v y chi u dài ARN b ng chi u dài ADN t ng h p nên ARN ó

- Vì v y L ADN = L ARN = rN 3,4A 0 =

2

N 3,4 A 0

2 Tính s liên k t hoá tr –P:

+ Trong chu i m ch ARN : 2 ribônu n i nhau b ng 1 liên k t hoá tr , 3 ribônu n i nhau b ng

2 liên k t hoá tr …Do ó s liên k t hoá tr n i các ribônu trong m ch ARN là rN – 1

+ Trong m i ribônu có 1 liên k t hoá tr g n thành ph n axit H3PO4 vào thành ph n ng

Do ó s liên k t hóa tr lo i này có trong rN ribônu là rN

V y s liên k t hoá tr –P c a ARN :

HT ARN = rN – 1 + rN = 2 rN -1

PH N IV C CH T%NG H!P ARN

I TÍNH S RIBÔNUCLÊOTIT T DO C N DÙNG

1 Qua 1 l n sao mã :

Khi t ng h p ARN , ch m ch g c c a ADN làm khuôn m#u liên các ribônu t do theo NTBS :

A ADN n i U ARN ; T ADN n i A ARN

G ADN n i X ARN ; X ADN n i G ARN

Vì v y :

+ S ribônu t do m i lo i c n dùng b ng s nu lo i mà nó b sung trên m ch g c c a ADN

rA td = T g c ; rU td = A g c

rG td = X g c ; rX td = G g c

+ S ribônu t do các lo i c n dùng b ng s nu c a 1 m ch ADN

2

N

2 Qua nhi u l n sao mã ( k l n )

l n sao mã c a gen ó

S phân t ARN = S l n sao mã = K + S ribônu t do c n dùng là s ribônu c u thành các phân t ARN Vì v y qua K l n sao mã t o thành các phân t ARN thì t ng s ribônu t do c n dùng là:

rN td = K rN

+ Suy lu n t ng t , s ribônu t do m i lo i c n dùng là :

rAtd = K rA = K Tg c ; rUtd = K rU = K Ag c

rGtd = K rG = K Xg c ; rXtd = K rX = K Gg c

* Chú ý : Khi bi t s ribônu t do c n dùng c a 1 lo i :

+ Mu n xác nh m ch khuôn m#u và s l n sao mã thì chia s ribônu ó cho s nu

lo i b sung m ch 1 và m ch 2 c a ADN => S l n sao mã ph i là c s gi a s ribbônu

ó và s nu lo i b sung m ch khuôn m#u

+ Trong tr ng h p c/n c$ vào 1 lo i ribônu t do c n dùng mà ch a xác nh m ch

g c , c n có s ribônu t do lo i khác thì s l n sao mã ph i là c s chung gi a só ribônu t

do m i lo i c n dùng v i s nu lo i b sung c a m ch g c

II TÍNH S LIÊN K T HI RÔ VÀ LIÊN K T HOÁ TR$ – P :

1 Qua 1 l n sao mã :

a S liên k t hidro :

H $t = H ADN

H hình thành = H ADN

=> H t = H hình thành = H ADN

b S liên k t hoá tr :

HT hình thành = rN – 1

2 Qua nhi u l n sao mã ( K l n ) :

a T ng s liên k t hidrô b phá v,

H phá v = K H

b T ng s liên k t hoá tr hình thành :

HT hình thành = K ( rN – 1)

III TÍNH TH I GIAN SAO MÃ :

* T c sao mã : S ribônu c ti p nh n và liên k t nhau trong 1 giây

*Th i gian sao mã :

- i v i m i l n sao mã : là th i gian - m ch g c c a gen ti p nh n và liên k t các

ribônu t do thành các phân t ARN

+ Khi bi t th i gian - ti p nh n 1 ribônu là dt thì th i gian sao mã là :

TG sao mã = dt rN

+ Khi bi t t c sao mã ( m i giây liên k t c bao nhiêu ribônu ) thì th i gian sao

mã là :

TG sao mã = r N : t c sao mã

+ N u th i gian chuy-n ti p gi a 2 l n sao mã mà không áng k- thi th i gian sao mã nhi u l n là :

TG sao mã nhi u l n = K TG sao mã 1 l n + N u TG chuy-n ti p gi a 2 l n sao mã liên ti p áng k- là ∆t th i gian sao mã

nhi u l n là :

TG sao mã nhi u l n = K TG sao mã 1 l n + (K-1) ∆t

PH N IV C U TRÚC PRÔTÊIN

I TÍNH S B& BA M'T MÃ - S AXIT AMIN

+ C$ 3 nu k ti p nhau trên m ch g c c a gen h p thành 1 b ba mã g c , 3 ribônu

k ti p c a m ch ARN thông tin ( mARN) h p thành 1 b ba mã sao Vì s ribônu c a mARN b ng v i s nu c a m ch g c , nên s b ba mã g c trong gen b ng s b ba mã sao trong mARN

S b ba m t mã =

3 2

N =

3

rN

+ Trong m ch g c c a gen c ng nh trong s mã sao c a mARN thì có 1 b

ba mã k t thúc không mã hoá a amin Các b ba còn l i co mã hoá a.amin

S b ba có mã hoá a amin (a.amin chu i polipeptit)=

3 2

N - 1 =

3

rN - 1

+ Ngoài mã k t thúc không mã hóa a amin , mã m u tuy có mã hóa a

amin , nh ng a amin này b c t b0 không tham gia vào c u trúc prôtêin

S a amin c a phân t prôtêin (a.amin prô hoàn ch nh )=

3 2

N - 2 =

3

rN - 2

II TÍNH S LIÊN K T PEPTIT

- S liên k t peptit hình thành = s phân t H2O t o ra

- Hai a amin n i nhau b ng 1 liên k t péptit , 3 a amin có 2 liên k t peptit …… chu i

polipeptit có m là a amin thì s liên k t peptit là :

S liên k t peptit = m -1 III TÍNH S CÁCH MÃ HÓA C A ARN VÀ S CÁCH S(P )T A AMIN TRONG

CHU*I POLIPEPTIT

Các lo i a amin và các b ba mã hoá: Có 20 lo i a amin th ng g p trong các phân t prôtêin

nh sau :

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

B ng b ba m t mã

U

U U U

U U X phe

U U A

U U G Leu

U X U

U X X

U X A Ser

U X G

U A U Tyr

U A X

U A A **

U A G **

U G U

U G X Cys

U G A **

U G G Trp

U

X

A

G

X

X U U

X U X

Le

u

X U A

X U G

X X U

X X X Pro

X X A

X X G

X A U His

X A X

X A A

X A G Gln

X G U

X G X

X G A Arg

X G G

U

X

A

G

A

A U A

A U X He

A U A

A U G * Met

A X U

A X X Thr

A X A

A X G

A A U Asn

A A X

A A A

A A G Lys

A G U

A G X Ser

A G A

A G G Arg

U

X

A

G

G

G U U

G U X Val

G U A

G U G * Val

G X U

G X X

G X A Ala

G X G

G A U

G A X Asp

G A A

G A G Glu

G G U

G G X

G G A Gli

G G G

U

X

A

G

Kí hi+u : * mã m, u ; ** mã k t thúc

PH N V C CH T%NG H!P PRÔTÊIN

I TÍNH S AXIT AMIN T DO C N DÙNG :

Trong quá tình gi i mã , t ng h p prôtein, ch b ba nào c a mARN có mã hoá a amin thì m i

c ARN mang a amin n gi i mã

1 ) Gi i mã t o thành 1 phân t prôtein:

• Khi ribôxôm chuy-n d ch t" u này n u n1 c a mARN - hình thành chu i

dùngh cho m i l n t ng h p chu i polipeptit là :

S a amin t do c n dùng : S aatd =

3 2

N - 1 =

3

rN - 1

• Khi r i kh0i ribôxôm , trong chu i polipeptit không còn a amin t ng $ng v i mã m

u Do ó , s a amin t do c n dùng - c u thành phân t prôtêin ( tham gia vào c u trúc prôtêin - th c hi n ch$c n/ng sinh h1c ) là :

S a amin t do c n dùng - c.u thành prôtêin hoàn ch/nh :

S aa p =

3 2

N - 2 =

3

rN - 2

2 ) Gi i mã t o thành nhi u phân t prôtêin :

• Trong quá trình gi i mã , t ng h p prôtêin , m i l t chuy-n d ch c a ribôxôm trên

mARN s2 t o thành 1 chu i polipeptit

- Có n riboxomchuy-n d ch qua mARN và không tr l i là có n l t tr t c a ribôxôm

Do ó s phân t prôtêin ( g m 1 chu i polipeptit ) = s l t tr t c a ribôxôm

- M t gen sao mã nhi u l n, t o nhi u phân t mARN cùng lo i M i mARN u có n

l t ribôxôm tr t qua thì quá trình gi mã b i K phân t mARN s2 t o ra s phân t prôtêin :

s P = t ng s l t tr t RB = K n

• T ng s axit amin t do thu c hay huy ng v"a - tham gia vào c u trúc các ph n t" protein v"a - tham gia mã m u Vì v y :

-T ng s axit amin t do c dùng cho quá trình gi i mã là s axit amin tham gia vào c u

mà thôi )

aa td = S P (

3

rN - 1) = Kn (

3

rN - 1)

- T ng s a amin tham gia c u trúc prôtêin - th c hi n ch$c n/ng sinh h1c ( không k- a amin

m u ) :

3

rN - 2 )

II TÍNH S PHÂN T" N 0C VÀ S LIÊN K T PEPTIT

Trong quá trình gi i mãkhi chu i polipeptit ang hình thành thì c$ 2 axit amin k ti p n i nhau b ng liên k t peptit thì ng th i gi i phóng 1 phân t n c, 3 axit amin n i nhau

b ng 2 liên k t paptit, ng th i gi i phóng 2 phân t n c… Vì v y :

• S phân t n$ c c gi i phóng trong quá trình gi i mãt o 1 chu i polipeptit là

3

rN - 2

• T ng s phân t n c c gi i phóng trong quá trình t ng h p nhi u phân t protein (m i phân t protein là 1 chu i polipeptit )

H 2 O gi i phóng = s phân t prôtêin

3

rN - 2

• Khi chu i polipeptit r i kh0i riboxom tham gia ch$c n/ng sinh h1c thì axit amin m

u tách ra 1 m i liên k t peptit v i axit amin ó không còn s liên k t peptit th c s

t o l p c là

3

rN -3 = s aaP -1 vì v y t ng s liên k t peptit th c s hình thành trong các phân t protein là :

peptit = T ng s phân t protein (

3

rN - 3 ) = S P(s aaP - 1 ) III TÍNH S ARN V'N CHUY1N ( tARN)

Trong quá trình t ng h p protein, tARN nang axit amin n gi i mã M i l t gi i nã, tARN cung c p 1 axit amin m t ph n t ARN gi i mã bao nhiêu l t thì cung c p bay nhiêu axit amin

S gi i mã c a tARN có th- không gi ng nhau : có lo i gi i mã 3 l n, có lo i 2 l n, 1 l n

- N u có x phân t gi i mã 3 l n s aado chúng cung c p là 3x

y phân t gi i mã 2 l n … là 2 y

z phân t ’ gi i mã 1 l n … là z

-V y t ng s axit amin c n dùng là do các phân t tARN v n chuy-n 3 lo i ó cung c p

ph ng trình

3x + 2y + z = aa t do c n dùng

IV S D$CH CHUY1N C A RIBOXOM TRÊN ARN THÔNG TIN

1.V2n t c tr t c a riboxom trên mARN

- Có th- tính v n t c tr t b ng cách cia chi u dài mARN cho th i gian riboxom tr t t" u n1 n u kia (tr t h t Marn )

v =

t

l (A 0 /s )

* T c gi i mã c a RB :

- Là s axit amin c a chu i polipeptit kéo dài trong 1 giây (s b ba c gi i trong

1 giây ) = S b ba mà RB tr t trong 1 giây

- Có th- tính b ng cách chia s b ba c a mARN cho th i gian RB tr t h t mARN