chuyên đề phiên mã và dịch mã sinh học

Chuyên đề: HỆ THỐNG MỘT SỐ DẠNG BÀI TẬP VỀ PHIÊN MÃ VÀ DỊCH MÃ – SINH HỌC 10 PHẦN I LÍ DO LỰA CHỌN - Đây nội dung kiến thức chuyên sâu chương trình Sinh học 10, ứng dụng giải nhiều tập đề thi - Thời gian học phần chương trình sinh học 12 q nên học sinh khơng biết cách giải tập liên quan - Các tập đa dạng nên việc xây dựng hệ thống tập theo dạng đặc thù cần thiết, giúp học sinh học kiến thức cách logic, dễ hiểu có khả ứng dụng cao PHẦN II NỘI DUNG A PHIÊN MÃ I Lí thuyết phiên mã Cấu trúc ARN - ARN loại axit Nucleic, cấu tạo từ nguyên tố hoá học C, H, O, N, P - ARN thuộc loại đại phân tử có kích thước khối lượng lớn nhỏ nhiều so với ADN - ARN cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân, đơn phân Nucleotit, Nu có khối lượng trung bình 300đvC kích thước TB 3,4Å, bao gồm thành phần +1 phân tử axit photphoric (H3PO4) +1 phân tử đường 5C (pentozo): đường Ribozo (C5H10O5) +1 loại bazo nito: A, U, G, X - Các loại Nu liên kết với liên kết hố trị (là liên kết hình thành axit photphoric Nu với đường 5C Nu để hình thành nên chuỗi poliNucleotit - loại Nu xếp với số lượng, thành phần, trình tự khác tạo cho ARN có tính đa dạng đặc thù - Có loại ARN *ARN thông tin (mARN) +Cấu trúc: Mạch thẳng +Chức năng: Làm khuôn để tổng hợp Protein riboxom Sau tổng hợp xong protein, mARN thường enzim phân huỷ *ARN vận chuyển (tARN) +Cấu trúc: Có ba đối mã đặc hiệu (antincodon), nhận bắt đôi bổ sung với ba ARN thông tin +Chức năng: Vận chuyển axit amin tới riboxom Vai trị “người phiên dịch” dịch ARN thơng tin thành trình tự axit amin chuỗi polipeptit *ARN riboxom (tARN) +Cấu trúc: ARN riboxom kết hợp với protein tạo nên riboxom Riboxom gồm tiểu đơn vị tồn riêng rẽ tế bào chất +Chức năng: Là nơi tổng hợp protein So sánh ADN ARN - Giống +Đều đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân bao gồm nhiều đơn phân, đơn phân Nucleotit +Một Nu gồm thành phần: phân tử H3PO4, phân tử đường 5C, loại bazo nito +Có loại bazo nito giống A, G, X +Trên mạch, Nu liên kết với liên kết hố trị +Đều có tính đa dạng đặc thù số lượng, thành phần trình tự xếp đơn phân - Khác ADN ARN -Đường cấu tạo deoxiRibozo (C4H10O5) -Có bazo nito loại T, khơng có loại U - Có cấu trúc gồm mạch nên có liên kết hidro -Đường cấu tạo Ribozo (C5H10O5) -Có bazo nito loại U, khơng có loại T - Có cấu trúc gồm mạch nên khơng có liên kết hidro (Trừ vài chỗ ARN vận chuyển) - Có kích thước khối lượng nhỏ ADN - Có kích thước khối lượng lớn ARN Cơ chế phiên mã a Khái niệm phiên mã Phiên mã trình tổng hợp ARN mạch khuôn AND b Cơ chế phiên mã *Khởi đầu: Enzim ARN polimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ mạch mã gốc có chiều 3’ – 5’ bắt đầu tổng hợp ARN thơng tin vị trí đặc hiệu *Kéo dài: ARN polimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc gen để tổng hợp nên phân tử ARN thông tin theo NTBS (A – U, G – X, T – A, X – G) theo chiều 5’ – 3’ *Kết thúc Khi enzim di chuyển tới cuối gen gặp tín hiệu kết thúc dừng phiên mã giải phóng ARN thông tin vừa tổng hợp Vùng gen vừa phiên mã xong mạch đơn đóng xoắn lại II Các dạng tập phiên mã 1, Dạng 1: Khi biết trình tự Nu ADN, xác định trình tự Nu ARN thông tin ngược lại a, Phương pháp - Chỉ mạch gen mạch gốc - Mạch gốc có chiều 3’ – 5’ - Khi biết trình tự Nu mạch gốc, ta xác định trình tự Nu ARN theo NTBS (A – U, G – X, T – A, X – G) - Chiều ARN thông tin 5’ – 3’ b, Bài tập Xác định trình tự Nu ARN thông tin ADN a, Cho ADN: 3’ TAX GXX ATT GXT…5’ (mạch gốc) 5’ ATG XGG TAA XGA…3’ (mạch bổ sung) b, Cho mARN: 5’ AUG UUX GAU XGU…3’ c, Cho ADN: 3’ ATG XTA GXT TTT…5’ 5’ TAX GAT XGT AAA 3’ d, Cho ADN: 5’ ATG GXT TAT GXT…3’ 3’ TAX XGA ATA XGA 5’ e, Cho mARN: 5’ AUG GXU UAU GXU 3’ 2, Dạng 2: Tính số lượng, phần trăm loại Nu ARN a, Công thức -Gọi rN tổng số Nu ARN -Gọi rA, rU, rG, rX số lượng loại Nu ARN Ta có rN = N/2 = rA + rU + rG + rX Theo NTBS có rA = Tgốc, rU = Agốc, rG = Xgốc, rX = Ggốc A = T = rA + rU, G = X = rG + rX %rA  %rU %rG  %rX %A = %T = %G = %X = 2 %rA + %rU + %rX + %rG = 100% b, Bài tập Bài tập 1: Một gen có chiều dài 5100Å, mạch gen có A = 150, T = 450 Mạch có G = 600 Tính số lượng tỉ lệ % loại Nu phân tử ARN thông tin tổng hợp mạch mạch gốc? Bài giải Tổng số Nu gen là: N = 2L/3,4 = 3000Nu Theo NTBS có: A1 = 150Nu, T1 = 450Nu, X1 = G2 = 600 G1 = N/2 – (A1 + T1 + X1) = 300 rN = N/2 = 1500 rA = Tgốc = T1 = 450, %rA = 30% rU = Agốc = A1 = 150Nu, %rU = 10% rG = Xgốc = X1 = 600Nu, %rG = 40% rX = Ggốc = G1 = 300Nu, %rX = 20% 3, Dạng 3: Tính chiều dài, khối lượng số liên kết hoá trị phân tử ARN thông tin a, Công thức N L ARN = Lgen = x 3,4 = rN x 3,4 N MARN = rN x 300 đvC = x 300 đvC Tổng số liên kết hoá trị phân tử ARN = 2rN – = N – b, Bài tập Bài tập 1: Phân tử ARN thơng tin có A = 2U = 3G = 4X có khối lượng 27.104đvC a, Tính chiều dài gen? b, Tính số lượng loại Nu ARN thơng tin? c, Tính số liên kết hóa trị axit đường phân tử ARN thông tin? d, Khi gen nhân đơi lần số lượng loại Nu MT cung cấp bao nhiêu? Bài giải: a, Tính chiều dài gen Theo đề có M ARN = 27.104 = rN x 300 → rN = 900Nu L = rN x 3,4 = 900 x 3,4 = 3060Å b, Tính số liên kết hóa trị axit đường phân tử ARN thông tin Theo có rA = 2rU = 3rG = 4rX → rU = rA/2, rG = rA/3, rX = rA/4 Mà rN = N/2 = rA + rU + rG + rX = rA + rA/2 + rA/3 + rA/4 = 900 → rA = 432 Nu, rU = 216Nu, rG = 144Nu, rX = 108Nu c, Số liên kết hoá trị axit đường Hht = 2rN – = 1799 liên kết d, Theo NTBS có A = T = rA + rU = 648Nu G = X = rG + rX = 252Nu Amt = Tmt = (2 – 1)648 = 4536Nu Gmt = Xmt = (23 – 1)252 = 1764Nu Bài tập 2: Một gen có chiều dài 4080Å có 20%A Mạch gen có A + G = 42% A – G = 6% a, Tính số lượng loại Nu gen số lượng loại Nu mạch đơn gen? b, Tính số lượng loại Nu mARN tổng hợp từ gen nói mạch gen mạch gốc? c, Khi gen nói nhân đơi lần liên tiếp, tính số lượng loại Nu mơi trường cung cấp cho q trình nhân đơi gen? Bài tập 3: Bốn loại ribonucleotit A, U, G, X phân tử ARN phân chia theo tỉ lệ: : : : Số liên kết hóa trị Đ-P ARN 2999 a, Tính chiều dài ARN đó? b, Tính số lượng loại ribonucleotit? c, Tính số Nucleotit gen tổng hợp ARN đó? d, Gen thứ hai có chiều dài tỉ lệ loại nucleotit chiều dài tỉ lệ loại nucleotit gen tổng hợp ARN nói ARN tổng hợp từ gen thứ hai có A = (1/4)T gen X = (1/3)G gen Số lượng loại ribonucleotit ARN tổng hợp từ gen thứ hai bao nhiêu? Bài tập 4: Một phân tử ARN gồm loại mã với số lượng loại sau: GUG, UAG, 40 XAX, 60 XXA, 68 GXG, 150 AUU, 180 GXA a, Xác định chiều dài ARN đó? b, Tính số ribonucleotit loại ARN? c, Gen tổng hợp ARN chứa loại Nu ntn? 4, Dạng 4: Tính số Nu mơi trường cung cấp số lần mã gen a, Công thức Gọi n số lần mã (phiên mã) gen Ta có số lần mã gen số phân tử mARN tổng hợp N rNmt = n.rN = n rAmt = n rA = n Tgốc rUmt = n rU = n Agốc rGmt = n rX = n Xgốc rXmt = n rG = n Ggốc b, Bài tập Bài tập 1: Một gen có chứa 1080 Nu Trong q trình mã, cần mơi trường nội bào cung cấp 1620 rinonucleotit loại Tính số lần mã gen? Bài giải Gọi n số lần mã gen, ta có Tổng số ribonucleotit mơi trường cung cấp cho gen mã tính theo cơng thức N 2rNmt rNmt = n.rN = n →n= = 2x1620/1080 = N Vậy gen mã lần Bài tập Một phân tử ADN chứa 2800Nu, tổng hợp 10 phân tử mARN, mARN có A=20%, U=30%, G=10%, X=40% Môi trường cung cấp số RN loại bao nhiêu? Bài giải Tổng số RN phân tử ARN tổng hợp rN = N/2 = 1400Nu rA = 20% = 280Nu → rAmt = 10 x 280 = 2800Nu rU = 30% = 420Nu → rUmt =10x 420 = 4200Nu rG = 10% = 140Nu → rGmt = 10x140 = 1400Nu rX = 40% = 560Nu → rXmt = 10x 560 = 5600Nu Bài tập 3: Một gen có chiều dài 4080Å có 3120 liên kết hidro Trên mạch gen có A = 120, G = 480 Tính số lượng loại Nu môi trường cung cấp cho gen mã lần Biết mạch gen mạch gốc Bài tập 4: Một gen có A – G = 20% Trên mạch gốc có A = 300, G = 210 Trong trình mã gen, môi trường cung cấp 1800 Nu loại U Biết gen có chiều dài 4080Å a, Tính số lượng loại Nu ARN b, Xác định số lần mã gen c, Tính số lượng loại Nu mơi trường cung cấp để phục vụ cho q trình mã gen? Bài giải a Theo đề có: N = 2L/3,4=2400Nu Lại có: A – G = 20% Theo NTBS có : A + G = 50% → A = T= 840, G = X = 360 Số lượng loại Nu ARN rA = Tgốc = T1 = A2 = A – A1=540 rU = Agốc = A1=300 rG=Xgốc = X1=G2=G-G1=150 rX=Ggốc=G1=210 b Số lần mã gen: Theo đề có: Umt = n.rU=1800 →n = 1800/300=6 c Số lượng loại Nu môi trường cung cấp: rUmt = 1800 rAmt = 540 = 3240 rGmt = 150 = 900 rXmt = 210 = 1260 Bài tập 5: Một gen có 150 chu kì xoắn, gen có 3600 liên kết hidro Trên mạch (mạch gốc) gen có A = 600, G = 225 Gen mã địi hỏi mơi trường nội bào cung cấp 9000Nu a, Tính số lượng tỉ lệ phần trăm loại Nu gen mạch đơn? b, Tính số lượng tỉ lệ phần trăm loại Nu phân tử mARN? c, Tính số lượng loại Nu MT cung cấp cho trình mã gen? Bài giải a - Tổng số Nu gen: N = 150 x 20 = 3000 - Theo NTBS có 2A + 2G = 3000 2A + 3G5 = 3600 → A = T = 900 → %A = %T = 30% G = X = 600 → %G = %X = 20% - Số lượng tỉ lệ phần trăm loại Nu mạch đơn b Số lượng tỉ lệ loại Nu ARN rA = Tgốc = T1 = A2 = A – A1=300→ %rA = 20% rU = Agốc = A1=600 → %rU = 40% rG=Xgốc = X1=G2=G-G1=375 → %rG = 25% rX=Ggốc=G1=225 → %rX = 15% c - Tính số lần mã gen: n = 9000/1500 = - Số lượng loại Nu môi trường cung cấp: rUmt = 600 = 3600 rAmt = 300 = 1800 rGmt = 375 = 2250 rXmt = 225 = 1350 Bài tập 6: Một gen có chiều dài 4080Å Trên mạch thứ gen có T = 200Nu, X = 250Nu Trên mạch thứ gen có X= 350Nu Gen mã số lần, môi trường nội bào cung cấp 750Nu loại X 1200Nu loại A a, Mạch mạch gốc gen? b, Xác định số lần mã gen? 5, Dạng 5: Tính số liên kết hidro gen số liên kết hoá trị ARN q trình mã gen a, Cơng thức - Tổng số liên kết hidro bị phá vỡ Hphã vỡ = nxH = n(2A + 3G) - Tổng số liên kết hidro hình thành = H - Tổng số liên kết hố trị hình thành = n (rN-1) b, Bài tập Bài tập 1: Gen mã số lần lấy môi trường 9048Nu Trong q trình có 21664 liên kết hidro bị phá vỡ Trong phân tử ARN tổng hợp có 2261 liên kết hóa trị a, Tính số lần mã gen? b, Tính số lượng loại Nu gen? c, Trong phân tử ARN tổng hợp có liên kết hóa trị hình thành? Bài giải: a, Gọi n số lần mã gen, ta có Từ cơng thức Hht = 2rN – = 2261 → rN = 1131Nu Mặt khác, rNmt = n x rN = 9048 → n = 9048/1131 = Vậy gen tiến hành mã lần b, Theo NTBS có 2A + 2G = N = 2rN = 2262Nu (1) Theo đề lại có: Hphá vỡ = n (2A + 3G) → 2A + 3G = Hphá vỡ/n = 2708 (2) Giải (1) (2) A = T = 685Nu, G = X = 446Nu c, Tổng số liên kết hố trị hình thành Hht hình thành = n(rN- 1) = 9040 liên kết Bài tập 2: Một gen có chiều dài 0,255μm Khi gen mã để tạo nên phân tử ARN thơng tin có tỉ lệ Uraxin U=60%, mạch đơn gen tách Người ta biết mạch đơn thứ nhất, số Guanin G=14% số Nu mạch, Timin T=450Nu, số Xitozin X=45Nu a, Mạch mạch gốc? b, Tính số ribonucleotit cần dùng cho q trình mã? Bài tập 3: Biết số ribonucleotit tự cần dùng cho lần mã rU=600, rX=1125 Gen có A1 = 200, A2 = 150, G1 = 375, G2 = 225 Mạch mạch gốc gen? Bài tập 4: Trong trình mã gen, môi trường nội bào cung cấp 600 ribonucleotit loại G, 1260 ribonucleotit loại A Trên mạch thứ gen có T = 420 G = 100 Trên mạch thứ hai gen có G = 200 T = 180 a, Xác định mạch gốc số lần mã gen? b, Tính số Ribonucleotit loại U X cần dùng cho trình mã? Bài tập 5: Một gen qua lần mã làm hình thành 3745 mối liên kết hóa trị phân tử ARN Trong trình mã này, mạch gen liên tiếp có 9750 liên kết hidro bị phá vỡ a, Tính tổng số RN mà mơi trường cần cung cấp cho q trình mã? b, Tính số lượng loại Nu gen? Bài tập 6: Một gen dài 4080Å có hiệu số A với loại Nu khác 10% Trên mạch thứ gen có 15%A 30%G Gen nhân đôi đợt gen tạo tiếp tục mã lần Phân tử ARN chứa 120X a, Tính tỉ lệ phần trăm số lượng loại Nu gen mạch đơn? b, Tính tỉ lệ phần trăm số lượng loại Nu phân tử ARN? c, Đã có liên kết hidro bị phá vỡ toàn q trình nhân đơi mã gen? Bài tập 7: gen có chiều dài 4080Å Gen thứ có 3120 liên kết hidro Trên mạch gen có 120A 480G Tính số lượng loại ribo nucleotit mà môi trường cung cấp cho gen mã lần? Gen thứ hai có A - G = 20%, Agốc = 300, Ggốc = 210, môi trường cung cấp rUmt = 1800 a Tính số lượng loại ribo Nucleotit mARN? b Xác định số lần mã gen? c Tính số lượng loại ribo Nucleotit môi trường cung cấp để phục vụ cho gen mã? Bài tập 8: Phân tử mARN có 15%U 35%G Gen tổng hợp có 20%A Tính tỉ lệ % loại ribo nucleotit môi trường cung cấp cho gen mã? Nếu gen nhân đơi lần, gen tạo mã lần q trình nhân đơi gen, mơi trường cung cấp 3780G Xác định: a Chiều dài, khối lượng mARN? b Số lượng loại ribo Nucleotit mơi trường cung cấp cho q trình mã gen trên? Bài tập 9: Gen có L = 4080Å, A = 20%, A + G1 = 42%, A1 - G1 = 6% Gen nhân đôi lần liên tiếp, gen tạo mã lần Tính số lượng loại Nu mạch đơn? Tính số lượng loại ribo Nucleotit mARN? Tính số lượng loại ribo Nucleotit môi trường cung, số liên kết hidro bị phá vỡ số liên kết hố trị hình thành tồn q trình nhân đơi mã trên? 6, Dạng 6: Xác định thời gian mã a, Công thức - Đối với lần mã +Thời gian mã: Là thời gian để mạch gốc gen tiếp nhận liên kết ribonucleotit tự thành phân tử ARn +Gọi thời gian để tiếp nhận RN dt thời gian mã TGsm (1 lần) = dt rN +Gọi tốc độ mã Vsm (là số RN liên kết được/1giây) rN TGsm (1 lần)= Vsm - Đối với nhiều lần mã +Nếu thời gian chuyển tiếp lần mã khơng đáng kể thời gian mã nhiều lần TGsm (nhiều lần) = n TGsm (1 lần) +Nếu thời gian chuyển tiếp lần mã đáng kể (Δt) thời gian mã nhiều lần là: TGsm (nhiều lần) = n TGsm (1 lần) + (n – 1)Δt b, Bài tập Bài tập 2: Một phân tử ARN có số ribonucleotit loại G = 420 G chiếm 35% tổng số ribonucleotit Thời gian để gen tiếp nhận liên kết tất ribonucleotit G ARN 4,2 giây a, Tính tốc độ mã ARN nói trên? b, Tính thời gian mã tổng hợp ARN? c, Nếu gen nói mã lần liên tiếp, thời gian chuyển tiếp lần mã giây trình mã giây? Bài giải: a, Tốc độ mã ARN Vsm = 420/4,2 = 100 rbonucleotit/s 420x100 Số RN phân tử ARN là: rN = = 1200 ribonucleotit 35 b, Thời gian tổng hợp ARN TGsm = 1200/100 = 12 giây c, Thời gian mã lần TGsm (5 lần) = x 12 + (5-1) = 68 giây Bài tập 3: Gen có chiều dài 0,255µm tiến hành mã lần Biết thời gian để tách liên kết hidro tiếp nhận ribo Nucleotit môi trường vòng xoắn 0,01 giây Cho biết trình mã liên tục từ phân tử ARN sang phân tử ARN khác Tính tốc độ mã thời gian mã gen nói trên? Nếu q trình mã khơng liên tục, lần mã có khoảng thời gian gián đoạn 0,75 giây thời gian trình mã bao nhiêu? Bài tập 4: Một gen mã thời gian 10 giây sử dụng môi trường 1080 ribonucleotit loại A, phân tử ARN tổng hợp dài 4080Å có 300 liên kết hố trị ribonucleotit loại U, mạch gốc gen có 480X Biết tốc độ mã gen không đổi 800ribonucleotit/giây Giữa lần mã có khoảng thời gian gián đoạn 0,2 giây Bài tập 5: Một gen dài 0,51µm có hiệu số A với loại Nu khác 150Nu Mạch gen có 20%A mạch có 24%G Khi gen mã, môi trường cung cấp 1440 RiboNu loại Xitozin, tốc độ mã 600RiboNu/giây Xác định số lượng tỷ lệ loại Nu mạch đơn gen? Xác định số lượng tỷ lệ loại RiboNu phân tử ARN tổng hợp Xác định số lượng loại RiboNu mơi trường cung cấp cho q trình mã? Xác định thời gian mã gen trường hợp sau: a Quá trình mã liên tục từ phân tử ARN sang phân tử ARN khác? b Giữa lần mã có khoảng thời gian gián đoạn 20% thời gian lần mã? B DỊCH MÃ I Lí thuyết protein chế dịch mã Cấu trúc Protein a, Cấu tạo hoá học -Pr hình thành Phiên mã Dịch mã ADN mARN Protein -Pr đại phân tử, có kích thước khối lượng lớn (từ hàng nghìn đến hàng triệu ngun tử), dài đến 0,1µm, phân tử lượng đến 1,5.106 đvc -Thành phần gồm nguyên tố C, H, O, N (đơi có thêm S, P) -P cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân axit amin -Gồm 20 loại axit amin, cấu tạo chung axit amin R – CH – COOH (Nhóm cacboxyl) NH2 (Nhóm amin) Các axit amin phân biệt nhờ gốc hoá trị R, axit amin có chiều dài trung bình 3Å -Mỗi phân tử Pr hay nhiều chuỗi polipeptit, chuỗi polipeptit gồm axit amin nối dọc với nhờ mối liên kết peptit (được hình thành axit amin loại phân tử nước, nhóm amin axit amin liên kết với nhóm cacboxyl axit amin kế tiếp) -Tính đặc thù đa dạng Pr phụ thuộc vào thành phần, số lượng, trình tự axit amin Pr -Do cấu trúc axit amin nên chuỗi polipeptit có đầu chứa nhóm amin tự đầu chứa nhóm cacboxyl tự -Do chế nhân đơi làm ADN ổn định, từ tổng hợp protein giữ tính ổn định qua hệ b, Cấu trúc khơng gian Protein có cấu trúc khơng gian với bậc khác -Cấu trúc bậc 1: Phân tử Pr gồm chuỗi polipeptit liên kết với theo mạch thẳng Thể trình tự xếp axit amin chuỗi polipeptit -Cấu trúc bậc 2: Chuỗi polipeptit co xoắn lại (xoắn α) gấp nếp (β) nhờ liên kết hidro axit amin gần -Cấu trúc bậc 3: Chuỗi polipeptit cấu trúc bậc tiếp tục co xoắn tạo cấu trúc không gian chiều đặc trưng gọi cấu trúc bậc -Cấu trúc bậc4: Hai hay nhiều chuỗi polipeptit liên kết với theo cách tạo phức hợp lớn Chức Protein 2.1 Protein thể sống Pr tham gia vào cấu tạo tế bào quan tử - Cấu tạo nên tế bào thể (Pr cấu trúc) VD: Sợi colagen cấu tạo nên mô liên kết, kêratin cấu tạo nên lơng, tóc, móng - Dự trữ axit amin (dự trữ Pr) VD: Albumin, Pr sữa, Pr dự trữ hạt -Vận chuyển chất (Pr vận chuyển) VD: Hemoglobin vận chuyển O2 CO2 Các chất mang (Pr màng) vận chuyển chất qua màng tế bào -Bảo vệ thể (Pr bảo vệ) VD: Các kháng thể, inteferon chống lại xâm nhập VK VR -Thu nhận thông tin (Pr thụ thể) VD: Các Pr thụ thể màng TB -Xúc tác cho phản ứng hoá sinh (Pr enzim) VD: Lipaza thuỷ phân lipit, Amilaza thuỷ phân tinh bột chín 2.2 Vai trò cấu trúc di truyền -Là thành phần chủ yếu tạo nên NST, đảm bảo cho hoạt tính AND tăng Pr dạng histon giúp cho NST giữ nguyên cấu trúc xoắn định +ADN vòng xoắn vào phân tử Pr histon tạo nên Nuclexom - đơn vị cấu tạo nên NST Trong Nucleoxom Pr liên kết với vòng xoắn ADN đảm bảo cho cấu trúc di truyền ổn định +Pr liên kết với rARN để cấu tạo nên riboxom (Hạt lớn = 45 phân tử Pr + phân tử rARN, hạt bé = 33 phân tử Pr + phân tử rARN) -Tham gia vào cấu trúc số quan chứa TTDT ty thể, lục lạp, riboxom 2.3 Vai trò Pr chế di truyền -Pr tạo từ khuôn mẫu gen cấu trúc, chúng tương tác với mơi trường để hình thành tính trạng theo sơ đồ Gen → mARN → Pr → Tính trạng -Pr ức chế sản sinh từ khuôn mẫu gen điều hồ có tác dụng đóng mở gen vận hành (O) điều hồ q trình phiên mã -Trong q trình tổng hợp ADN có xúc tác enzim ADN-polimeraza enzim khác -Trong trình tổng hợp ARN có tham gia enzim ARN-polimeraza đảm bảo cho trình phiên mã xảy mạch 3’ - 5’ gen để tạo ARN có chiều 5’ - 3’ -Trong q trình tổng hợp Pr, cần có tham gia enzim: enzim hoạt hoá axit amin, enzim peptitdaza -Pr tham gia tạo nên yếu tố mở đầu, kéo dài, kết thúc trình tổng hợp protein -Sự phân huỷ Pr tạo nên axit amin làm nguyên liệu tổng hợp Pr, tạo lượng ATP hoạt hoá nguyên liệu: Nucleotit, ribo Nucleotit, axit amin nguyên liệu tổng hợp ADN, ARN, Pr -Pr thành phần tạo nên trung thể → thoi tơ vơ sắc đảm bảo cho q trình phân li NST nguyên phân, giảm phân góp phần ổn định vật chất di truyền cấp độ tế bào Tính đặc trưng tính đa dạng Protein 3.1 Tính đặc trưng Mỗi lồi SV có tính đặc trưng Pr chúng, thể số lượng, thành phần trình tự xếp axit amin phân tử Pr, bậc cấu trúc khơng gian chúng -Tính đặc trưng Pr tính đặc trưng AND định 3.2 Tính đa dạng Pr cấu tạo 20 loại axit amin khác tuỳ theo cách liên kết axit amin hình thành nên 1014 - 1015 loại Pr khác Điều giúp cho Pr đảm bảo chức khác sống vật chất di truyền Những điểm giống khác Protein axit Nucleic mặt cấu tạo chức a Về cấu tạo *Giống -Đều đại phân tử sinh học, có kích thước khối lượng lớn -Đều cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, nhiều đơn phân hợp lại -Về thành phần hoá học, đơn phân gồm có thành phần -Đều cấu tạo nguyên tố C, H, O, N theo cấu trúc định: Axit Nucleic cấu tạo Nu, Pr cấu tạo axit amin -Cả hai cấu tạo đơn phân, xếp theo trình tự nghiêm ngặt, trình tự xếp Nu ADN, ARN quy định trình tự axit amin Pr huy tổng hợp -Đều có liên kết hoá học nối đơn phân để tạo thành mạch -Cả hai thành phần cấu tạo nên NST: Histon cặp Nucleotit *Khác Điểm khác Axit Nucleic Protein Chiều dài ADN lớn (hàng trăm μm) Lớn dài 0,1 μm Khối lượng ADN lớn (có thể đến hàng chục Chỉ đến 1,5.106 đvC triệu đvC) Số mạch ADN có mạch Có thể 1, 2, 3, chuỗi polypeptit ARN có mạch đơn Đơn vị cấu tạo Các Nu, Nu có thành phần Các axit amin, axit amin gồm thành phần: nhóm amin (NH2), nhóm cacboxyl (COOH) gốc R Các loại đơn phân loại 20 loại axit amin Loại liên kết nối Liên kết photphodieste (liên kết Liên kết peptit (được hình thành hai axit đơn phân hình thành đường amin loại chung phân tử nước nhóm Nu với axit photphoric NH2 axit amin với nhóm COOH Nu kế tiếp) axit amin kế tiếp) Tính chất Có tính axit Vừa có tính kiềm, vừa có tính axit (do có mặt nhóm NH2 nhóm COOH) Về chức *Giống - Cả phối hợp tạo phức hợp Nucleoprotein - Cả hai có tính đặc trưng ổn định loài - Cả hai tham gia trình tổng hợp Pr: ADN mật mã, mARN mã, tARN giải mã, rARN tổng hợp bào quan riboxom Còn Pr tạo riboxom, địa điểm tổng hợp Pr, enzim xúc tác: ADN polymeraza, ARN polymeraza, enzim hoạt hoá axit amin, enzim gắn axit amin vào tARN, enzim tách axit amin khỏi tARN, enzim gắn axit amin vào chuỗi polypeptit, enzim xúc tác khởi đầu, kết thúc trình tổng hợp Pr - Cả hai góp phần vào chế di truyền tính trạng từ hệ sang hệ khác *Khác 10 Axit Nucleic Truyền đạt tính trạng di truyền Protein Tham gia cấu trúc hoạt động sống tế bào, thể sinh vật ADN có khả tự nhân đơi, số ARN sinh vật Khơng có khả tự nhân đơi bậc thấp có khả tự nhân đơi Mã hố việc tổng hợp protein Pr quy định tính trạng thể sinh vật ADN nhân đôi sở di truyền sinh sản Pr sở quy định tính trạng ADN, ARN tự mã nhân Quá trình tổng hợp Pr (dịch mã) xảy TBC Mối quan hệ ADN Protein cấu trúc chế di truyền 5.1.Quan hệ ADN Protein cấu trúc di truyền -ADN kết hợp với Pr theo tỷ lệ tương đương tạo nên hợp chất Nucleoprotein hình thành nên sợi nhiễm sắc -Sợi nhiễm sắc xoắn lại lấy thêm chất Pr hình thành cấu trúc NST -ADN tạo thành lõi NST, Pr bao xung quanh ADN liên kết với vòng xoắn ADN giữ cấu trúc ADN ổn định, TTDT điều hoà 5.2 Quan hệ ADN Pr chế di truyền -Trình tự Nucleotit mạch gốc gen phân tử ADN quy định trình tự axit amin chuỗi polipeptit phân tử Pr tổng hợp -Sự biến đổi cấu trúc ADN dẫn đến làm biến đổi cấu trúc gen tạo kết biến đổi axit amin phân tử Pr tổng hợp -Pr gen ADN điều khiển tổng hợp, Pr tạo tham gia vào thành phần enzim, xúc tác chế di truyền ADN như: +Enzim ADN-polimeraza xúc tác cho ADN tự +Enzim ARN-polimeraza xúc tác cho mã +Enzim cịn xúc tác cho q trình điều khiển giải mã gen ADN Cơ chế dịch mã a Sự tiếp xúc Riboxom với mARN - Sau tổng hợp mARN, chúng phóng thích khỏi nhân, TBC, đến tiếp xúc với riboxom q trình dịch mã bắt đầu - Có nhiều riboxom dịch mã cho phân tử mARN - Khi riboxom thứ trượt khoảng tử 50Å đến 100Å rboxom thứ hai tiếp xúc với mARN, riboxom thứ ba, thứ tư,…thứ n - Mỗi riboxom trượt hết chiều dài phân tử mARN lần, tổng hợp phân tử Pr tương ứng - Có lượt ribơxom trượt hết chiều dài mARN trình dịch mã hình thành nhiêu phân tử Pr - Sau lần ribôxom tổng hợp xong Pr mình, enzim tách Pr đưa vào mạng lưới nội chất, chuyển đến địa điểm tế bào cần thiết b Cơ chế dịch mã - Giai đoạn hoạt hoá axit amin tự do: Axit amin tự ATP và enzim xúc tác gắn với tARN tương ứng, hình thành phức hợp tARN – axit amin - Tổng hợp chuỗi polipeptit +Gần điểm tiếp xúc ribôxom với mARN điểm lắp ghép axit amin, có đầy đủ hệ enzim xúc tác +Axit amin ghép vào chuỗi polypeptit ba đối mã tARN khớp với ba mã mARN theo nguyên tắc bổ sung sau: mARN: A U G X tARN: U A X G 11 +Ribôxom tiếp xúc với ba mở đầu AUG, tARN mang axit amin mở đầu mêtionin ghép vào vị trí +Riboxom trượt sang ba kế tiếp, riboxom trượt từ ba đến ba khác đến hết chiều dài mARN hết axit amin đến axit amin khác ghép vào chuỗi polipeptit đến lúc hoàn thành xong phân tử Pr +Cần ý ba kết thúc mARN (UAA, UAG, UGA) không dịch mã chuỗi polipeptit tổng hợp xong, men cắt tách axit amin mở đầu khỏi chuỗi polypeptit để hình thành phân tử Pr hồn chỉnh Kết luận: Q trình sinh tổng hợp Pr thực chất q trình truyền đạt thơng tin di truyền, chất trình mối quan hệ theo sơ đồ sau: AND → ARN → Pr Bài tập a Mạch khuôn gen cấu trúc có trình tự mã ba sau: 3’…TAX – GAT – XGX – TTA – GXA…5’ Hãy viết trình tự bắt đầu axit amin phân tử protein gen cấu trúc nói điều khiển tổng hợp? b Một phân tử protein có trình tự axit amin bắt đầu sau: Mêtiônin – Arginin – Alanin – Lơxin – Asparagin…Hãy viết trình tự cặp nucleotit bắt đầu gen cấu trúc tổng hợp phân tử protein nói trên? Mã di truyền -Mã di truyền gì? +Mã di truyền mã ba, Nu mạch khuôn gen quy định tổng hợp axit amin +Mã di truyền trình tự xếp Nu gen, quy định trình tự xếp axit amin phân tử Protein -Tại mã di truyền mã ba? +Nếu Nu mã hố axit amin loại Nu mã hố loại axit amin - Điều vơ lí có đến 20 loại axit amin +Nếu mã hai từ loại Nu có = 16 mã hai, chưa đủ để quy định 20 loại axit amin +Nếu mã ba từ loại Nu có = 64 tổ hợp ba khác nhau, đủ dư để quy định 20 loại axit amin Trong thực nghiệm, có đến 18 loại axit amin mã hoá từ hai đơn vị mã trở lên - Đặc điểm mã di truyền + Trên mARN, mã di truyền đọc theo chiều dài 5’ – 3’ + Mã di truyền có tính liên tục, nghĩa khơng gối lên Cứ Nu quy định axit amin + Mã di truyền có tính đặc hiệu, nghĩa ba định tương ứng với loại axit amin xác định + Mã di truyền có tính dư thừa (tính thối hố), nghĩa loại axit amin mã hoá nhiều ba khác (trừ metionin triptophan) + Mã di truyền có tính phổ biến, nghĩa tất loài dùng chung mã di truyền +Trong 64 ba, có ba khơng mã hố cho axit amin UAA, UAG, UGA, chúng gọi mã kết thúc, quy định tín hiệu kết thúc trình dịch mã + Mã AUG gọi mã mở đầu, mang tín hiệu mở đầu q trình dịch mã, quy định axit amin metionin - Bảng mã di truyền Chữ thứ Chữ thứ U Mã Axit amin X Mã A Axit amin Mã 12 Axit amin G Mã Axit amin Chữ thứ U X A G UUU UUX UUA UUG XUU XUX XUA XUG AUU AUX AUA AUG GUU GUX GUA GUG Phe Leu Leu Ile Met (MĐ) Val UXU UXX UXA UXG XXU XXX XXA XXG AXU AXX AXA AXG GXU GXX GXA GXG Tên 20 loại axit amin: Axit amin STT Tên viết tắt Phe Leu Ile Met Val Ser Pro Thr Ala 10 Tyr Ser Pro Thr Ala UAU UAX UAA UAG XAU XAX XAA XAG AAU AAX AAA AAG GAU GAX GAA GAG Tyr KT KT His Gln Asn Lys Asp Glu Axit amin STT Tên viết Tên đầy đủ tắt Phêninalanin 11 His Lơxin 12 Gln Izôlơxin 13 Asn Mêtiônin 14 Lys Valin 15 Asp Xêrin 16 Glu Prôlin 17 Cys Threônin 18 Trp Alanin 19 Arg Tirozin 20 Gly UGU UGX UGA UGG XGU XGX XGA XGG AGU AGX AGA AGG GGU GGX GGA GGG Cys KT Trp Arg Ser Arg Gly U X A G U X A G U X A G U X A G Tên đầy đủ Histidin Glutamin Asparagin Lizin Aspactic Glutamic Xistêin Triptôphan Acginin Glixin II Các dạng tập cấu trúc protein chế dịch mã Dạng 1: Bài toán xác định số ba mật mã (bộ ba mã gốc) số axit amin số liên kết peptit phân tử Protein a Công thức - Nu mạch gốc gen hợp thành ba mã gốc (hay gọi ba mật mã), riboNu mạch mARN hợp thành ba mã Mà có Nmạch gốc = rN = N/2, nên số ba mã gốc = số ba mã N rN Số ba mã gốc = số ba mã = Sbộ = = 2x3 - Trong số ba mã gốc gen, hay số ba mã mARN có ba kết thúc (mã kết thúc) khơng mã hố axit amin (là ba UAA, UAG, UGA), nên số ba có mã hố axit amin là: N rN Số ba mã hoá axit amin = Sbộ - = -1= -1 2x3 - Ngồi mã kết thúc khơng mã hố axit amin, mã mở đầu (AUG) có mã hố axit amin (metionin) axit amin không tham gia vào cấu trúc phân tử Protein (Enzim cắt tách 13 khỏi chuỗi hình thành phân tử Pr hồn chỉnh) Vì số axit amin phân tử Pr là: Gọi m số axit amin chuỗi polipeptit N rN m = Saa = Sbộ - = -2= -2 2x3 Để tính số axit amin nhiều chuỗi polipeptit (k chuỗi) ta có:  S aa = km - Hai axit amin nối liên kết peptit, ba axit amin nối liên kết peptit Vì chuỗi polipeptit có m axit amin chứa số liên kết peptit là: N rN LKPT = m – = Sbộ - = -3= -3 2x3 Để tính số liên kết peptit nhiều chuỗi polipeptit (k chuỗi), ta có :  LK PT = k(m-1) b Bài tập Bài tập 1: Một gen có chiều dài 0,408μm a Tính số ba mã gốc gen? b Gen nói gen cấu trúc, mã tổng hợp protein có chức sinh học Biết phân tử Protein gồm chuỗi polipeptit Xác định số axit amin có chứa loại Protein này? Hướng dẫn giải - Tổng số nucleotit gen là: N = 2L/3,4 = 4080x2/3,4 = 2400Nu - Số ba mã gốc gen là: Sbộ = N/6 = 2400/6 = 400 - Số axit amin có chứa Protein là: Saa = Sbộ - = 400 – = 398 axit amin Bài tập 2: Một phân tử Protein gồm chuỗi polipeptit có chiều dài 1500Å a Biết axit amin có độ dài trung bình 3Å, xác định số liên kết peptit có Protein đó? b Tính tổng số ribonucleotit mARN tổng hợp Protein nói trên? c Nếu phân tử gồm loại axit amin theo tỉ lệ: Lizin = 25%, Valin = 15%, Leuxin = 10%, Prolin = 30%, số lại axit amin loại Histidin Tính số axit amin loại? Hướng dẫn giải a Số axit amin có chuỗi polipeptit Saa = 1500/3 = 500 axit amin Số liên kết peptit có phân tử Protein LKPT = Saa – = 500 – = 499 liên kết b Tính rN rN Ta có: m = Saa = -2 → rN = (Saa + 2)3 = (500 + 2)3 = 1506 Nu c Tính số axit amin loại Lizin = 25x500/100 = 125 aa Valin = 15x500/100 = 75 aa Leuxin = 10x500/100 = 50 aa Prolin = 30x500/100 = 150 aa Histidin = 20x500/100 = 100 aa Bài tập 3: Tổng số axit tạo thành phân tử Protein 14880 axit amin Trong phân tử Protein người ta biết có tất 14820 liên kết peptit Biết số axit amin polipeptit phân tử protein gồm chuỗi polipeptit a Tính số axitamin chuỗi polipeptit? b Tính số phân tử Protein chuỗi polipeptit? 14 Bài tập 4: Một chuỗi polipeptit có khối lượng phân tử 27500 đvC, gồm loại axit amin glixin, glutamic, triptophan, tirozin leuxin theo thứ tự số lượng 20 axit amin Biết phân tử lượng axit amin 100đvC, Nucleotit 300đvC a Xác định chiều dài mARN? b Tính số lượng loại axit amin chuỗi polipeptit? c Tính khối lượng phân tử gen điều khiển tổng hợp chuỗi polipeptit nói trên? Dạng 2: Bài toán xác định số cách xếp axit amin số cách mã hoá dãy axit amin chuỗi polipeptit a Công thức *Cách xếp axit amin chuỗi polipeptit +Về mặt sinh học, chuỗi polipeptit có trình tự axit amin định, thứ tự ba mật mã gen quy định +Về mặt tốn học, axit amin có khả xếp theo nhiều cách khác Gọi m tổng số axit amin mạch polipeptit m1 axit amin thuộc loại 1, m2 axit amin thuộc loại 2, mk axit amin thuộc loại k Khi số cách xếp axit amin mạch polipeptit m! Pm (m1, m2, …mk) = m1!m2! mk! *Số cách mã hoá dãy axit amin +Cùng loại axit amin thường mã hố nhiều ba khác Vì chuỗi polipeptit có thứ tự axit amin định mã hoá dãy ba định +Nhưng mặt tốn học mã hố nhiều cách khác Có m axit amin Trong có m1 axit amin thuộc loại có A1 ba mã hố axit amin thuộc loại Trong có m2 axit amin thuộc loại có A2 ba mã hố axit amin thuộc loại Trong có mk axit amin thuộc loại k có Ak ba mã hố axit amin thuộc loại k Ta có, số cách mã hoá dãy axit amin: A = A1m1 A2m2…Akmk b Bài tập Bài tập 1: Một đoạn polipeptit gồm có trình tự axit amin sau: …alanin – Lizin – Xistein – Lizin… a Biết axit amin mã hoá ba mARN sau: Xistein : UGX, Lizin : AAA, Alanin : GXA Xác định trình tự đoạn ARN thơng tin tương ứng mã hố đoạn polipeptit trên? b Đoạn polipeptit nói có cách xếp axit amin khác nhau? c Biết Alanin mã hoá ba, Lizin Xistein mã hoá ba Xác định số cách mã hoá đoạn mARN đoạn polipeptit nói trên? Bài tập 2: Phân tử Protein gồm chuỗi polipeptit có chiều dài 1500Å mARN tổng hợp phân tử protêin nói chứa số RN bao nhiêu? Bài tập 3: Một phân tử protein dài 1494.10 -7 mm Xác định chiều dài gen tổng hợp phân tử protein? Bài tập 4: Một phân tử ADN dài 0,72012 μm mang gen xếp nhau, tổng hợp loại phân tử protein xếp Cho biết số axit amin có P nhiều gấp đơi số axit amin có P2, số axit amin có P2 nhiều gấp đơi số axit amin có P Xác định số axit amin cấu trúc phân tử P1? Bài tập 5: Một phân tử ADN có 12.104 Nu chứa gen đơn vị có chiều dài Mỗi gen đơn vị tổng hợp loại P đơn vị có số axit amin cấu trúc 798 Xác định số gen đơn vị có phân tử ADN trên? Bài tập 6: Một gen dài 18380,4Å, điều khiển tổng hợp loại protein Xác định số axit amin cấu trúc nên phân tử protein? 15 Dạng 3: Bài toán xác định số axit amin tự cần dùng, số phân tử nước giải phóng q trình giải mã a Công thức *Số axit amin tự cần dùng trình giải mã - Số axit amin tự cần dùng để tổng hợp nên chuỗi polipeptit là: N rN aatd = -1= - = Sbộ - 2x3 (Do ba kết thúc khơng mã hố cho axit amin) - Số axit amin tự tham gia vào cấu trúc protein để thực chức sinh học N rN aapr = aatd – = = -2= - = Sbộ - 2x3 *Số phân tử nước giải phóng trình giải mã - Trong trình giải mã, chuỗi polipeptit hình thành +cứ axit amin nỗi liên kết peptit, đồng thời giải phóng phân tử nước + axit amin nỗi liên kết peptit, đồng thời giải phóng phân tử nước - Vì vậy, số phân tử nước giải phóng = số liên kết peptit hình thành trình giải mã tạo chuỗi polipeptit là: N rN Số phân tử nước giải phóng = Số lk peptit hình thành = -2= -2=m 2x3 b Bài tập Bài tập 1: Khối lượng phân tử ADN bao nhiêu, biết để tổng hợp 10 phân tử Protein ADN quy định, cần môi trường cung cấp 71980 axit amin? Hướng dẫn giải Gọi N số Nu ADN, để tổng hợp 10 phân tử Protein từ gen này, cần môi trường cung cấp số axit amin tự N aatd = 10( - 1) = 71980 → N = 43 194 Nu 2x3 Vậy khối lượng gen là: M = 43194 x 300 = 12 958 200 đvC Bài tập 2: Một gen có chiều dài 0,255μm mã lần Các phân tử ARN thông tin cho lượt riboxom trượt qua, phân tử protein hình thành gồm chuỗi polipeptit a Tính số axit amin tự cần dùng để tổng hợp nên chuỗi polipeptit? b Tính số axit amin phân tử protein? c Tính số phân tử protein sinh ra? d Tính tổng số axit amin tự cần thiết cho trình giải mã? e Tổng số axit amin tự tham gia vào cấu trúc protein để thực chức sinh học? Hướng dẫn giải a Tính số axit amin tự cần dùng để tổng hợp nên chuỗi polipeptit? N = 2L/3,4 = 1500Nu N aatd = - = 249 axit amin 2x3 b Tính số axit amin phân tử protein? aapr = 249 – = 248 axit amin c Tính số phân tử protein sinh ra? - Gen mã lần tạo mARN - Mỗi mARN lại cho lượt riboxom trượt qua để tổng hợp nên phân tử Pr Vậy tổng số phân tử Pr sinh là: 5x6 = 30 phân tử d Tính tổng số axit amin tự cần thiết cho trình giải mã? N aatd = 30( - ) = 30 x 249 = 7470 axit amin 2x3 16 e Tổng số axit amin tự tham gia vào cấu trúc protein để thực chức sinh học? aapr = 30 x 248 = 7440 axit amin Bài tập 3: Quá trình tổng hợp protein gen làm giải phóng vào mơi trường tế bào 8940 phân tử nước Có tất 8910 liên kết peptit tạo lập phân tử protein Biết phân tử protein chuỗi polipeptit a Tính số axit amin phân tử protein số phân tử protein hình thành? b Tính chiều dài gen? Hướng dẫn giải a Gọi m số axit amin phân tử pr, x số phân tử Pr hình thành Khi đó, theo đề ta có số phân tử nước giải phóng là: xm = 8940 (1) Mặt khác, có số liên kết peptit hình thành là: x(m-1) = 8910 (2) Giải (1) (2) ta có: x = 30, m = 298 Vậy số axit amin phân tử protein 298 axit amin, có 30 phân tử protein hình thành b Số Nu gen N = 6(m + 2) = 1800 Nu - Chiều dài gen L = 3,4 x N/2= 3060 Å Bài tập 4: Một gen dài 4080Å, mã lần, mARN 25 riboxom trượt qua lần không trở lại để tổng hợp protein Tổng số axit amin mơi trường cung cấp cho q trình giải mã bao nhiêu? Bài tập 5: Gen tổng hợp phân tử protein có 498aa Khi gen bị đột biến đoạn gồm 6Nu Khi tổng hợp mARN từ gen bị đột biến, môi trường nội bào cung cấp 22500 rN tự Tính số lần mã gen? Bài tập 6: Một phân tử AND dài 0,69564 μm điều khiển tổng hợp loại protein Số axit amin môi trường cung cấp để tổng hợp phân tử protein nói bao nhiêu? Dạng 4: Tính số lượng ribonucleotit ba đối mã từ ba mã ngược lại a Phương pháp *Khi phân tử mARN tổng hợp chuỗi polipeptit -Khi riboxom chuyển dịch xong lần phân tử mARN phân tử mARN hoàn thành lần giải mã tổng hợp chuỗi polipeptit -Trong trình trên, ba đối mã phân tử tARN theo nguyên tắc bổ sung (gọi khớp mã) để lắp ghép axit amin vào chuỗi polipeptit Do ba ribonucleotit mã kết thúc khơng mã hóa axit amin nên số ba đối mã vào khớp mã ln số ba mã phân tử mARN ba, tương ứng với ribonucleotit -Để xác định số lượng loại RN ba đối mã sử dụng: ta lấy số lượng loại RN phân tử mARN trừ RN mã kết thúc đổi thành số RN ba đối mã theo NTBX -Ngược lại, để tìm số lượng loại RN phân tử mARN từ ba đối mã, ta lấy số lượng loại RN ba đối mã sử dụng, chuyển đổi theo NTBX cộng với ba mã kết thúc phân tử mARN *Khi phân tử mARN tổng hợp x chuỗi polipeptit -Tính số lượng loại riboNu ba đối mã sử dụng: ta lấy số lượng loại RN ba đối mã tính cách chuyển đổi nhân với x -Tính số lượng loại RN phân tử mARN: ta lấy số lượng loại RN ba đối mã sử dụng để tổng hợp x chuỗi polipeptit chia cho x, sau tính số lượng loại RN phân tử mARN theo cách nêu b Bài tập Bài 1: Cho biết phân tử tARN mang ba đối mã tương ứng với axit amin sau: Đối mã AGA → axit amin Xerin 17 Đối mã GGG → axit amin Prolin Đối mã AXX → axit amin Triptophan Đối mã AXA → axit amin Xistein Đối mã AUA → axit amin Tirozin Đối mã AAX → axit amin Lơxin Trong trình tổng hợp phân tử Pr gồm chuỗi polipeptit, phân tử mARN mã hoá 50 Xerin, 70 prolin, 80 triptophan, 90 xistein, 100 tirozin 105 loxin Xác định: a Chiều dài phân tử mARN? b Số lượng loại RN mARN, số lượng loại Nu mạch đơn gen điều hành trình trên? c Số lượng loại RN ba đối mã phân tử tARN sử dụng cho biết mã kết thúc phân tử mARn UAG Hướng dẫn giải a Chiều dài phân tử mARN -tổng số axit amin chuỗi polipeptit mã hoá: 50 + 70 + 80 + 90 + 100 + 105 = 495 (aa) -Vì ba cuối khơng mã hố aa nên số ba mã phân tử mARN 495 + = 496 ba -Số riboNu phân tử mARN 496 x = 1488 RiNu -Chiều dài phân tử mARN 1488 x 3,4 = 5059,2 Å b Số lượng loại RN ba đối mã sử dụng Số RN loại đối mã Loại aa Bộ ba đối mã tương ứng Số lượng aa tương ứng rA rU rG rX Xerin AGA 50 100 50 Prolin GGG 70 210 Triptophan AXX 80 80 160 Xistein AXA 90 180 90 Tirozin AUA 100 200 100 Lơxin AAX 105 210 105 Tổng số RN loại 770 100 260 355 Vậy số lượng loại RN ba đối mã phân tử tARN sử dụng cho trình giải mã là: rA = 770 RN rU = 100 RN rG = 260 RN rX = 355 RN c -Số lượng loại RN phân tử mARN Mã kết thúc phân tử mARN UAG nên số lượng loại RN phân tử mARN mARN tARN Số lượng rA = rU + = 100 + = 101 RN rU = RA + = 770 + = 771 RN rG = rX + = 355 + = 356 RN rX = rG + = 260 -Số lượng loại Nu mạch đơn gen Mạch gốc Mạch bổ xung mARN Số lượng A= T= rU= 771 T= A= rA= 101 G= X= rX= 260 X= G= rG= 356 Bài 2: Một phân tử mARN RB trượt qua lần q trình đó, tổng số aa mã hố 1495 gồm loại: Xerin, triptophan, xistein, tirozin, leuxin chiến tỉ lệ :3 :2 :3 :4 Cho biết ba đối mã tương ứng với loại aa sau: xerin có đối mã AGA, triptophan có đối mã AXX, xistein có đối mã AXA, tirozin có đối mã AUA, leuxin có đối mã AAX 18 a Xác định số lượng loại riboNu ba đối mã sử dụng cho trình trên? b Giả sử gen tạo phân tử mARN nói nhân đơi lần mơi trường phải cung cấp loại Nu bao nhiêu? Biết mã kết thúc UAG Dạng 5: Bài toán xác định số ARN vận chuyển (tARN) a Cơng thức - Trong q trình tổng hợp Pr, tARN mang axit amin đến giải mã Mỗi lượt giải mã, tARN cung cấp axit amin nên phân tử ARn giải mã lượt cung cấp nhiêu axit amin - Sự giải mã tARn khơng giống nhau: có loại giải mã lần, có loại lần, có loại lần - Nếu có x phân tử tARN giải mã lần, số aa chúng cung cấp 3x y phân tử tARN giải mã lần, số aa chúng cung cấp 2y z phân tử tARN giải mã lần, số aa chúng cung cấp z - Vậy tổng số axit amin cần dùng loại tARN cung cấp, từ ta có:  aa tự cần dùng = 3x + 2y + z b Bài tập Bài tập 2: Trong q trình tổng hợp Pr, mơi trường nội bào cung cấp 2080 axit amin tự Đến riboxom để giải mã có 1% số phân tử tARn giải mã lần, 2% số phân tử tARN giải mã lần, số phân tử tARN lại giải mã lần Xác định số phân tử tARN loại nói trên? Hướng dẫn giải: Gọi x số phân tử tARN giải mã lần Gọi y số phân tử tARN giải mã lần Gọi z số phân tử tARN giải mã lần Khi đó, số aa tARN giải mã lần cung cấp 3x số aa tARN giải mã lần cung cấp 2y số aa tARN giải mã lần cung cấp z Theo đề ta có, tổng số axit amin tự cung cấp là: 3x + 2y + z = 2080 (1) Mặt khác theo đề lại có: x = 1%, y = 2%, z = 100% - (1% + 2%) = 97% → Phương trình: y = 2x, z = 97x (2) Kết hợp (1) (2), giải được: x = 20, y = 40, z = 1940 Dạng 6: Bài toán xác định chuyển dịch Riboxom mARN xác định thời gian tổng hợp phân tử protein a Công thức - Xác định vận tốc trượt Riboxom ARN (là độ dài mARN mà RB chuyển dịch giây) Gọi LARN chiều dài mARN t thời gian RB trượt từ đầu đến đầu (trượt hết mARN) v vận tốc trượt RB L Ta có: v= (Å/s) t - Xác định tốc độ giải mã RB (là số aa chuỗi polipeptit kéo dài giây số ba giải giây số ba mà RB trượt giây) Tốc độ giải mã = Số ba mARN/t - Thời gian tổng hợp phân tử protein L t= (giây) v - Thời gian tổng hợp nhiều phân tử protein từ mARN Gọi t thời gian để RB1 trượt từ đầu đến đầu mARN Δt khoảng thời gian RB sau trượt chậm RB trước, ΔL khoảng cách RB sau với RB trước (coi RB cách mARN) 19 Gọi k số phân tử Pr tổng hợp (chính số lượt RB trượt qua mARN) Khi thời gian để tổng hợp nên k phân tử Pr L tk = t + (k – 1)Δt = + (k – 1)ΔL/v v - Nếu có nhiều mARN sinh từ gen có số RB định trượt qua không trở lại +Nếu thời gian chuyển tiếp từ mARN sang mARN không đáng kể thời gian tổng hợp phân tử Pr x phân tử mARN  T = xt + (k – 1)Δt +Nếu thời gian chuyển tiếp từ mARN sang mARN đáng kể, ΔT thời gian tổng hợp phân tử Pr x phân tử mARN  T = xt + (k – 1)Δt + (x – 1)ΔT b Bài tập Bài tập 1: Trên phân tử mARN có chiều dài 0,255μm có RB qua giải mã Thời gian để tổng hợp xong phân tử Pr 125 giây a Xác định vận tốc trượt RB ARN? b Xác định số ba tốc độ giải mã RB? Hướng dẫn giải rN = L/3,4 = 750Nu a L = 2550Å, t = 125 giây v = L/125 = 20,4Å/s b Số ba: Sbộ = rN/3 = 750/3 = 250 Tốc độ giải mã = Sbộ/t = 250/125 = 2aa/s Bài tập 2: Trên phân tử mARN có chiều dài 5100Å có riboxom trượt qua lần với tốc độ giải mã trung bình 10 aa/s, khoảng cách thời gian RB 0,6 giây Tính từ lúc RB thứ bắt đầu tiếp xúc mARN thời gian để RB trượt qua hết phân tử mARN bao nhiêu? Hướng dẫn giải - Số ba mARN là: Sbộ = 5100/3,4x3 = 500 - Thời gian để RB trượt hết chiều dài mARN tốc độ giải mã = Sbộ/t → t = 500/10 = 50 giây Thời gian để RB1 trượt hết chiều dài mARN 50 giây Thời gian để RB2 trượt hết chiều dài mARN 50,6 giây Thời gian để RB3 trượt hết chiều dài mARN 51,2 giây Thời gian để RB4 trượt hết chiều dài mARN 51,8 giây Thời gian để RB5 trượt hết chiều dài mARN 52,4 giây (Cách 2: Vận tốc trượt RB: v = 3,4Å x x 10 = 102Å/s Thời gian để RB trượt hết mARN là: t = L/v = 5100/102 = 50 giây) Bài tập 3: Một phân tử mARN dài 0,255μm có 10 RB chuyển dịch qua khơng trở lại Mỗi phân tử Pr hình thành từ mARN 125giây Thời gian tiếp xúc mARN với RB phút 32 giây Biết RB cách mARN Khoảng cách RB kế cận bao nhiêu? Bài tập 4: Có phân tử mARN sinh từ gen cho RB trượt qua không trở lại Các RB cách 81,6Å trượt với vận tốc trung bình 51Å/s Biết mARN có chiều dài 5100Å thời gian chuyển tiếp RB mARN liên tiếp 1,2 giây Tính thời gian tổng hợp Pr mARN nói trên? Bài tập 5: Gen có khối lượng phân tử 9.10 đvC Trên phân tử mARN sinh từ gen có 450U 150A a Tính số liên kết hidro liên kết hoá trị đường axit photphoric gen? 20 b Giả thiết phân tử mARN có riboxom cách trượt lần Khoảng cách thời gian RB 0,8 giây Thời gian để RB thứ trượt qua hết phân tử mARN 50 giây Hãy xác định: -Số lượng axit amin môi trường nội bào cung cấp số phân tử nước giải phóng q trình giải mã nói trên? -Thời gian từ lúc RB1 bắt đầu tiếp xúc đến RB cuối trượt qua hết phân tử mARN? Dạng 7: Bài toán xác định số axit amin tự cần dùng RB cịn tiếp xúc với ARN thơng tin a Cơng thức - Tổng số axit amin tự cần dùng RB có tiếp xúc với mARN tổng dãy polipeptit mà RB giải mã  aatd = a1 + a2 +…+ak Với k số RB a1, a2…ak = số aa chuỗi polipeptit RB1, RB2,…RBk - Nếu RB cách số axit amin chuỗi Polipeptit RB số Vậy số aa RB hợp thành dãy cấp số cộng +Số hạng đầu a1 = số axit amin RB1 +Công sai d = số aa Rb sau số aa trước +Số hạng dãy k = số RB có tiếp xúc mARN (đang trượt mARN) Khi tổng số aa tự cần dùng tổng dãy cấp số cộng xđ sau: k Sk = [2a1 + (k – 1)d] b Bài tập Bài tập 1: Trên phân tử mARN có số RB trượt qua Chúng cách mARN khoảng cách 81,6Å Khi RB giải mã 230 aa RB cuối tiếp xúc với mARN môi trường nội bào cung cấp 1070aa Xác định số RB trượt qua mARN đó? Hướng dẫn giải - Số ba mà RB sau trượt chậm RB trước số axit amin chuỗi polipeptit sau số axit amin chuỗi polipeptit trước d = 81,6/3,4x3 = axit amin k - Gọi k số RB tham gia giải mã, tổng số axit amin chuỗi polipeptit là: [2a1 +(k – 1)d] k Ta có phương trình: [2x230 +(k – 1)(-8)] = 1070 -2k2 + 117k – 535 = Giải PT có k1 = 5, k2 = 53,5 (nghiệm x2 không phù hợp với ra) Vậy số RB k = Bài tập 2: Chiều dài phân tử mARN 5100Å Trên mARN có RB trượt qua khơng quay trở lại Khoảng cách thời gian RB thứ với RB cuối 7,2 giây Các RB có khoảng cách RB thứ trượt qua hết phân tử mARN 50 giây a Xác định vận tốc trượt RB? b Xđ khoảng cách RB thứ với RB cuối Å? c Xác định khoảng cách RB nhau? d Xác định thời gian trình tổng hợp Protein? Hướng dẫn giải a Vận tốc trượt: v = L/t = 5100/50 = 102Å/s b Khoảng cách RB thứ với RB cuối D = 102 x 7,2 = 734,4Å c Khoảng cách 2RB liền kề 21 Δl = D/(k-1) = 734,4/4 = 183,6Å d Thời gian trình tổng hợp Pr  t = t + (k-1)Δt = t + (k-1)Δl/v = 50 + (5-1)183,6/102 = 57,2 giây Dạng 8: Ôn tập lại dạng tập chế dịch mã Bài tập 1: Mạch đơn thứ gen có A = 120, T=240, mạch đơn thứ hai mạch khn mẫu, có G=360, X=480 Gen tổng hợp Pr Tính số rN loại ba đối mã tARN? Bài tập 2: Một đoạn gen mã, tổng hợp đoạn polipeptit gồm 150 Lizin, 120 Asparagin, 120 Lơxin, 60 Isoloxin Cho biết ba mã mARN tương ứng với axit amin sau: Lizin (UUU), Asparagin (AAU), Lơxin (UUA), Isoloxin (AUA) Tính số Nu loại mạch khn mẫu tổng hợp mARN đó? Bài tập 3: Một phân tử Pr tổng hợp cần đến 799 lượt tARN Trong ba đối mã tARN có A = 447 rN, loại cịn lại Mã kết thúc mARN UAG Tính số rN loại phân tử mARN điều khiển tổng hợp phân tử Pr? Bài tập 4: Trên phân tử mARN có số RB trượt qua, giữ khoảng cách vận tốc không đổi, để tổng hợp Pr Khoảng cách RB1 RB cuối 1220,6Å Tính số RB tham gia giải mã? Bài tập 5: Một mARN có 1500 rN 20 RB trượt qua tổng hợp Pr Các RB giữ khoảng cách mARN Thời gian để giải mã axit amin 0,1 giây Thời gian tiếp xúc RB với mARN 67,1 gây Xác định khoảng cách 2RB nhau? Bài tập 6: Chiều dài phân tử mARN 2703Å Q trình giải mã mARN có RB trượt cách 61,2Å Vận tốc giải mã RB 10 axit amin/1 giây a Tính thời gian tổng hợp Pr? b Xđ thời gian tính từ lúc RB đầu tiếp xúc đến lúc RB cuối tiếp xúc với mARN? c Xđ thời gian trình giải mã? d Nếu RB trượt lượt trình cần môi trường cung cấp axit amin? e Khi RB thứ vừa trượt hết chiều dài mARN, số axit amin chứa chuỗi polipeptit RB đầu đến RB cuối bao nhiêu? f Tổng số axit amin môi trường cần cung cấp cho trình thời điểm nói bao nhiêu? PHẦN III ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Sau dạy học theo nội dung xây dựng chuyên đề nhận thấy có kết sau: - Học sinh tìm hiểu dạng tập riêng ứng dụng giải nhiều tập dạng giúp học sinh nắm vững kiến thức, khả ghi nhớ cao - Sau dạng tập học sinh làm tập tổng hợp giúp học sinh hệ thống kiến thức dạng để giải - Học sinh học tập hứng thú đạt kết cao kiểm tra -Hết - 22 ... (Trừ vài chỗ ARN vận chuyển) - Có kích thước khối lượng nhỏ ADN - Có kích thước khối lượng lớn ARN Cơ chế phiên mã a Khái niệm phiên mã Phiên mã trình tổng hợp ARN mạch khuôn AND b Cơ chế phiên mã. .. thành ba mã Mà có Nmạch gốc = rN = N/2, nên số ba mã gốc = số ba mã N rN Số ba mã gốc = số ba mã = Sbộ = = 2x3 - Trong số ba mã gốc gen, hay số ba mã mARN có ba kết thúc (mã kết thúc) khơng mã hố... mã phân tử tARN theo nguyên tắc bổ sung (gọi khớp mã) để lắp ghép axit amin vào chuỗi polipeptit Do ba ribonucleotit mã kết thúc khơng mã hóa axit amin nên số ba đối mã vào khớp mã ln số ba mã