ADN là đại phân tử có kích thớc và khối lợng lớn , có thể dài tới hàng trăm mi cro met và khối lợng lớn đạt tới hàng triệu, hàng chục triệu đơn vÞ cacbon ®vC ADN đợc cấu tạo theo nguyên [r]
(1)Ph©n d¹ng vµ rÌn luyÖn kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp di truyÒn ph©n tö A.Đặt vấn đề Vấn đề dạy và học là vấn đề đợc xã hội đặc biệt quan tâm và ngời giáo viên d¹y vµ häc nh thÕ nµo cho hiÖu qu¶ l¹i lµ ®iÒu tr¨n trë Trong qu¸ tr×nh gi¶ng d¹y m«n Sinh häc t«i nhËn thÊy häc sinh cßn gÆp kh¸ nhiÒu lóng tóng viÖc gi¶i bµi tập phần các em cha nắm kiến thức phần lí thuyết mặt khác các em đã quen víi ph¬ng ph¸p häc m«n Sinh häc ë líp díi theo híng tr¶ lêi c¸c c©u hái lÝ thuyÕt lµ chñ yÕu vËy c¸c em kh«ng khái bì ngì lµm quen víi bµi tËp sinh häc nh»m gióp c¸c em biÕt ph¬ng ph¸p vµ cã kÜ n¨ng gi¶i bµi tËp sinh häc mét c¸ch cã hÖ thống tôi đa đề tài : “Phân dạng và rèn luyện kĩ giải bài tập di truyền phân tử ’’tuy nhiªn víi ch¬ng tr×nh hiÖn gi¸o viªn kh«ng thÓ truyÒn thô hÕt cho häc sinh c¸c tiÕt häc v× vËy gi¸o viªn cã thÓ lång ghÐp phÇn kiÓm tra bµi cñ hay phần củng cố bài có thể chọn vài ví dụ để hớng dẫn thêm các em các bài luyÖn tËp , «n tËp hoÆc c¸c buæi häc thªm B.Giải vấn đề 1.C¬ së lý thuyÕt a CÊu t¹o hãa häc cña ph©n tö ADN ADN ( a xit đe o xi ri bo nu cle ic ) thuộc loại a ixit nucleic đợc cấu tạo từ các nguyên tố chính là C,H, O, N, và P ADN là đại phân tử có kích thớc và khối lợng lớn , có thể dài tới hàng trăm mi cro met và khối lợng lớn đạt tới hàng triệu, hàng chục triệu đơn vÞ cacbon (®vC) ADN đợc cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, gồm nhiều đơn phân Đơn phân ADN lµ nu cleic gåm cã lo¹i nu cle ic kh¸c kÝ hiÖu lµ A ( a ®e nin ) , T(timin) X(xitozin) và G(guanin).Mỗi đơn phân gồm ba thành phần : bazơ nitơ , đờng đe ô xi ri bô và phân tử H 3PO4, các đơn phân khác các baz ni tơ Mỗi phân tử ADN gồm hàng vạn đến hàng triệu đơn phân bèn lo¹i nu cle o tit trªn liªn kÕt víi theo chiÒu däc vµ tïy theo sè l îng cña chúng mà xác định chiều dài ADN , đồng thời chúng xếp theo nhiều cách khác tạo đợc vô số loại phân tử ADN.Các phân tử ADN phân biệt không chØ bëi tr×nh tù s¾p xÕp mµ cßn c¶ vÒ sè lîng vµ thµnh phÇn c¸c nu cleo tit b.CÊu tróc kh«ng gian cña ph©n tö ADN Năm 1953 J O at xơn và F Cric đã công bố mô hình cấu trúc không gian phân tử ADN Theo mô hình này , ADN là chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn song song , xoắn quanh trục tởng tợng từ trái qua phải Các nu cle otit hai mạch liên kÕt víi b»ng c¸c liªn kÕt hi ®ro t¹o thµnh c¸c cÆp Mçi chu k× xo¾n gåm 10 cÆp nu cle o tit cã chiÒu cao 34 A o §êng kÝnh mçi vßng xo¾n lµ 20Ao C¸c nucleotit gi÷a hai mạch liên kết với theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) đó A liên kết với T b»ng hai liªn kÕt hi ®ro , G liªn kÕt víi X b»ng liªn kÕt hidro vµ ngîc l¹i Do NTBS cặp nu cle otit đã đa đến tính chất bổ sung hai mạch đơn Vì biết trình tự xếp các nucleotit mạch đơn này có thể suy trình tự xếp các nucleotit mạch đơn Cũng theo NTBS phân tử ADN có số A số T và số G số X đó ta cã : A + T = G + X tỉ số A+T các phân tử ADN khác thì khác và mang tính chất đặc G+ X trng cho tõng loµi c Cơ chế nhân đôi ADN Quá trình tự nhân đôi diễn theo nguyên tắc sau : + Nguyên tắc khuôn mẫu : nghĩa là mạch ( ADN ) đợc tổng hợp dựa trên khu«n mÉu lµ m¹ch khu«n cña ADN mÑ + NTBS : Sù liªn kÕt cña c¸c nucleotit ë m¹ch khu«n víi c¸c nucleotit tù m«i trêng néi bµo lµ A liªn kÕt víi T b»ng hai liªn kÕt hi ®ro hoÆc ngîc l¹i , g liªn kÕt víi X b»ng ba liªn kÕt hi ®ro hoÆc ngîc l¹i + Nguyªn t¾c gi÷ l¹i mét nöa ( b¸n b¶o toµn ) mçi ADN cã mét m¹ch lµ cña ADN mÑ ( m¹ch cñ ) cßn mét m¹ch lµ m¹ch míi võa tæng hîp (2) 2.Mét sè d¹ng bµi tËp D¹ng TÝnh chiÒu dµi , sè lîng nuclª«tÝt vµ khèi lîng cña ph©n tö ADN Híng dÉn vµ c«ng thøc Hai m¹ch pholinuclª«tÝt cña ADN xÕp song song nªn chiÒu dµi cña ADN b»ng chiÒu dµi cña mét m¹ch Ký hiÖu: * N : Sè nuclª«tÝt cña ADN * N : Sè nuclª«tÝt cña m¹ch * L : ChiÒu dµi cña ADN * M : Khèi lîng cña ADN Mçi nuclª«tÝt dµi 3,4 A0 vµ cã khèi lîng trung b×nh lµ 300 ®vc, nªn: L= N 3,4 A0 N = L( A ) 3,4 M=N 300 dvc Mét sè vÝ dô minh häa Ví dụ1: Một phân tử ADN dài 1,02 mm Xác định số lợng nuclêôtit và khối lợng ph©n tö ADN BiÕt 1mm = 107A0 Gi¶i ChiÒu dµi cña ph©n tö ADN: 1,02mm = 1,02 107A0 Sè lîng nuclª«tit cña ph©n tö ADN: N = L = ×1 02× 10 = 6.106 = 6000000 ( nu) 3,4 3,4 Khèi lîng cña ph©n tö ADN: M = N 300 ®vc = 6.106 300 = 18 108 ®vc VÝ dô Cã hai ®o¹n ADN - §o¹n thø nhÊt cã khèi lîng lµ 900000 ®vc - §o¹n thø hai cã 2400nuclª«tit Cho biÕt ®o¹n ADN nµo dµi h¬n vµ dµi h¬n lµ bao nhiªu Gi¶i - XÐt ®o¹n ADN thø nhÊt: Sè lîng nuclª«tÝt cña ®o¹n: N = M = 900000 = 3000 (nu) 300 300 ChiÒu dµi cña ®o¹n ADN: L = N 3,4 A0 = 3000 3,4 = 5100 A0 2 XÐt ®o¹n AD N thø hai: ChiÒu dµi cña ®o¹n ADN: L = N 3,4 A0 = 2400 3,4 A0 = 4080 A0 2 VËy ®o¹n ADN thø nhÊt dµi h¬n ®o¹n ADN thø hai 5100 A0 – 4080 A0 = 1020 A0 VÝ dô3 Gen thø nhÊt cã chiÒu dµi 3060 A Gen thø hai nÆng h¬n gen thø nhÊt 36000đvc Xác định số lợng nuclêôtít gen Gi¶i Sè lîng nuclª«tit cña gen thø nhÊt: N = L = 3060 =1800(nu ) 3,4 3,4 Khèi lîng cña gen thø nhÊt M = N.300 ®vc = 1800 300 ®vc = 540000 ®vc Khèi lîng cña gen thø hai: 540000 ®vc + 36000 ®vc = 516000 ®vc Sè lîng nuclª«tÝt cña gen thø hai: N = M =¿ 576000 =1920 (nu) 300 300 (3) D¹ng : TÝnh sè lîng vµ tØ lÖ tõng lo¹i nucleotit cña ph©n tö ADN Híng dÉn c«ng thøc Theo nguyªn t¾c bæ sung ph©n tö ADN , sè nucleotit lo¹i a®enin lu«n b»ng sè timin vµ guanin lu«n b»ng xitozin : A= T ; G = X Sè lîng nucleotit cña ph©n tö ADN: A+ T + G + X= N hay 2A + 2G = N A + G = N/2 * Suy t¬ng quan tØ lÖ c¸c lo¹i nucleotit ph©n tö ADN : A + G = 50% N ; T + X = 50% N VÝ dô : Mét ®o¹n cña ph©n tö ADN cã khèi lîng lµ 1440000 ® vC vµ cã sè nucle otit lo¹i a®enin lµ : 960 a TÝnh sè lîng vµ tØ lÖ phÇn tr¨m tõng lo¹i nu cle o tit cña ®o¹n ph©n tö ADN b TÝnh chiÒu dµi cña ®o¹n ADN Gi¶i a.Sè lîng vµ tØ lÖ tõng lo¹i nucleotit cña ®o¹n ADN Tæng sè nu cle otit cña ®o¹n ADN : N = M = 1440000 = 4800 nu 300 30 b Sè lîng vµ tØ lÖ tõng lo¹i nucleotit cña ®o¹n ADN lµ : A = T = 960 nu % A = % T = 960 100% = 20% 4800 suy G = X = 50 % - 20% = 30% % G = %X = 4800 30 % = 1440 nu c.ChiÒu dµi cña ®o¹n ph©n tö ADN L = N/2 3,4 Ao = 4800 3,4 Ao = 8160 Ao Ví dụ : Một gen dài 0,408 um và có số nucleotit loại G 15% Xác định số lợng và tỉ lệ loại nucleotit gen Cho biÕt 1um = 104Ao Gi¶i Tæng sè nu cle otit cña gen N = L = , 408 10 = 2400 nu 3,4 3,4 Gen cã G = X = 15% A = T = 50 % - 15 % = 35 % VËy tØ lÖ vµ sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen lµ A = T = 35 % = 35% 2400 = 840 nu G = X = 15 % = 13 % 2400 = 360 nu Dạng 3: Xác định trình tự và số lợng các loại nucleotit trên mạch polinucleotit cña ph©n tö ADN Híng dÉn c«ng thøc - Xác định trình tự nucleotit trên mạch phân tử ADN dựa vào nguyªn t¾c bæ sung : A trªn m¹ch nµy liªn kÕt víi T m¹ch vµ G trªn m¹ch nµy liªn kÕt víi X trªn m¹ch - Gäi A1, T1 , G1, X1 lÇn lît lµ sè nucleotit mçi lo¹i trªn m¹ch thø nhÊt vµ A2, T2 , G2, X2 lÇn lît lµ sè nucleotit mçi lo¹i trªn m¹ch th hai A1 T1 G X A1 = T T1 = A - m¹ch - m¹ch G1 = X X1 = G2 T A2 X G A = T = A1 + A2 ; G = X = G1 + G2 VÝ dô (4) Một đoạn phân tử ADN có trật tự các nucleotit trên mạch đơn thứ nh sau : – AAT – AXA – GGX – GXA – AAX- TAG- a.ViÕt trËt tù c¸c nucleotit trªn m¹ch thø hai cña ®o¹n ADN b Xác định số lợng loại nucleotit mạch và đoạn ADN đã cho Gi¶i a TrËt tù nucleotit cña ®o¹n m¹ch thø hai : - TTA – TGT- XXG – XGT- TTG – ATX - b.Sè lîng tõng lo¹i nucleotit Theo đề bài và NTBS ta có số nucleotit trên mạch A1 = T2 = nu T1 = A2 = nu G1 = X2 = nu X1 = G2 = nu Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña ®o¹n ADN: A = T = A1 + A2 = + = 10 nu G = X = G1 + G2 = + = nu VÝ dô Mét gen cã chiÒu dµi 5100 Ao vµ cã 25 % a®enin Trªn m¹ch thø nhÊt cã 300 timin và trên mạch thứ hai có 250 xito xin Xác định : a Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña c¶ gen b Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña mçi m¹ch gen Gi¶i a Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña c¶ gen Tæng sè nucleotit cña gen : N = L = 5100 = 3000 ( nu ) 3,4 3,4 A = T = 25 % Suy G = X = 50 % - 25 % = 25 % Vậy số lợng loại nu cleotit gen A = T = G = X = 25% 3000 = 750 ( nu ) b Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña mçi m¹ch Theo đề bài và NTBS ta có T1 = A2 = 300 ( nu ) A1 = T2 = A – A1 = 750 – 300 = 450 (nu ) G1 = X2 = 250 nu = > X1= G2 = G – G1 = 750 – 250 = 500 nu VÝ dô Gen cã khèi lîng 707400 ®vC Trªn m¹ch thø nhÊt cña gen cã 320 a®e nin vµ 284 ti Trªn m¹ch thø hai cña gen có 325 guanin Xác định số lợng loại nucleotit trên mạch gen và c¶ gen Gi¶i Sè lîng nucleotit cña gen 707400 M 300 = 300 = 2358 nu N= Sè lîng nucleotit trªn mçi m¹ch gen N = 2358 = 1179 nu Theo đề bài và NTBS ta có số lợng loại nucleotit trên mạch gen : A1 = T2 = 320 nu T1 = A2 = 284 nu X1 = G2 = 325 nu ¸p dông : A1 + T1 + G1 + X1 = N Suy : G1 = N - ( A1 + T1 + X1 ) Nªn : G1 = X2 = 1179 – ( 320 + 284 + 325 ) = 250 nu (5) sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña c¶ gen A = T = A1 + A2 = 320 + 284 = 604 nu G = X = G1 + G2 = 250 + 325 = 575 nu D¹ng : tÝnh sè liªn kÕt hy®ro cña ph©n tö ADN Híng dÉn c«ng thøc : Trong ph©n tö ADN A trªn m¹ch nµy liªn kÕt víi T trªn m¹ch b»ng liªn kÕt hy®ro T trªn m¹ch nµy liªn kÕt víi X trªn m¹ch b»ng liªn kÕt hy®ro gäi H lµ sè liªn kÕt hy®ro cña ph©n tö ADN H = ( sè cÆp A – T ) + ( sè cÆp G – X ) sè cÆp A – T = sè A ; sè cÆp G – X = sè G Nªn : H = 2A + 3G VÝ dô Mét gen cã 2700 nucleotit vµ cã hiÖu sè gi÷a A víi G b»ng 10 % sè nucleotit cña gen a TÝnh sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen b TÝnh sè liªn kÕt hy®ro cña gen Gi¶i a Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen: Theo đề bài : A – G = 10 % Theo NTBS : A + G = 50 % suy 2A = 60 % VËy A = T = 60 % : = 30 % G = X = 50 % - 30 % = 20 % sè lîng tõng lo¹i nucleotit : A = T = 30% 2700 = 810 nu G = X = 20 % 2700 = 540 nu b Sè liªn kÕt hy®ro cña gen : H = 2A + 3G = 810 + 540 = 3240 liªn kÕt VÝ dô Một gen có 2720 liên kết hyđro và có số nu cle otit loại X là 480 Xác định : a Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen b ChiÒu dµi cña gen Gi¶i a Sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen Theo đề bài G = X = 480 nu Gen cã 2720 liªn kÕt hy®ro nªn : H = 2A + 3G <=> 2720 = A + 480 Suy : A = 2720 −3 480 = 640 nu VËy sè lîng tõng lo¹i nucleotit cña gen: A = T = 640 nu ; G = X = 480 nu b ChiÒu dµi cña gen Sè lîng nucleotit trªn mét m¹ch gen : N = A + G = 480 + 640 = 1120 nu ChiÒu dµi cña gen : L = N 3,4 Ao = 1120 3,4 Ao = 3808 Ao (6)