Xác định trình tự ncleotit của ADN, ARN và trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS Để làm bài tập dạng này thành thục cần nắm vững nguyên tắc bổ sung trong cấu[r]
(1)SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃN CHUYÊN ĐỀ MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC AXIT NUCLÊIC VỚI CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ Người viết: LÊ GIA LONG Đơn vị: Trường THPT Trần Nguyên Hãn (2) DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ADN: Axit đêoxiribônuclêic ARN: Axit ribônuclêic GV: Giáo viên HS: Học sinh NTBS: Nguyên tắc bổ sung N: Số Nucleotit gen (ADN) A, T, G, X: Nucleotit loại gen (ADN) A1, T1, G1, X1: Nucleotit loại trên mạch đơn thứ gen A2, T2, G2, X2: Nucleotit loại trên mạch đơn thứ hai gen (3) Phần MỞ ĐẦU Lí chọn chuyên đề Trong Di truyền học, các chế di truyền cấp độ phân tử có vai trò quan trọng hệ thống kiến thức ôn thi THPT Quốc gia Tuy nhiên phần nội dung kiến thức cấu tạo và chức axit nuclêic HS đã học từ đầu năm lớp 10, trải qua thời gian lớp 11 nghiên cứu hoàn toàn Sinh học thể; đến học đến chương I, phần “Di truyền học” chương trình Sinh học 12 HS gặp nhiều khó khăn tìm hiểu các chế di truyền (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã) Đặc biệt là HS có tố chất mức trung bình khá, và khả ghi nhớ không tốt Có thể nêu số khó khăn HS gặp phải ôn thi THPT Quốc gia và ôn thi học sinh giỏi như: không phân biệt cấu trúc gen có mạch chiều 3’-5’, mạch còn lại chiều 5’-3’; nhân đôi ADN cần đoạn mồi, có mạch tổng hợp ngắt quãng còn mạch tổng hợp liên tục tái ADN; việc tổng hợp các chuỗi pôlinuclêôtit luôn theo chiều 5’-3’, Nhận điểm yếu học sinh khả liên hệ kiến thức cấu trúc axit nucleic với các chế di truyền cấp độ phân tử ôn thi HSG và ôn thi THPT Quốc gia, kinh nghiệm tích lũy qua nhiều năm giảng dạy phần Di truyền học cấp Trung học phổ thông và mục đích chia sẻ với đồng nghiệp, nhằm giúp các em HS có kiến thức hiểu rõ các chế di truyền phân tử tôi đã xây dựng chuyên đề “Mối liên hệ cấu trúc axit nuclêic với các chế di truyền cấp độ phân tử” Mục đích xây dựng chuyên đề - Góp phần nghiên cứu cách có hệ thống, làm rõ cấu trúc hai loại axit nuclêic (ADN và ARN) Đồng thời giúp HS nhìn nhận rõ cấu trúc axit nuclêic thông qua việc ôn tập và làm rõ thêm kiến thức đã học - Xây dựng mối liên hệ cấu trúc axit nucleic với các chế di truyền cấp độ phân tử (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã) - Từ kiến thức cấu trúc ADN, ARN và các chế di truyền cấp độ phân tử xây dựng hệ thống công thức giải bài tập liên quan (4) - Nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho công tác giảng dạy ôn luyện thi học sinh giỏi và ôn thi THPT Quốc gia Phương pháp xây dựng chuyên đề - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết và tổng hợp tài liệu - Các phương pháp logic, quy nạp, diễn dịch - Phương pháp so sánh thực nghiệm qua hoạt động dạy học Đối tượng áp dụng chuyên đề - HS lớp 12 ôn thi HSG, ôn thi Giải toán trên máy tính cầm tay và ôn thi THPT Quốc gia Thời lượng dự kiến chuyên đề: 08 tiết Phần HỆ THỐNG KIẾN THỨC CỦA CHUYÊN ĐỀ A CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA AXIT NUCLÊIC (5) - Axit nucleic là hợp chất hữu có cấu tạo đa phân mà đơn phân là các nuclêôtit Còn gọi là axit nhân vì chủ yếu tìm thấy nhân tế bào - Có loại axit nuclêic là: axit đêôxiribônuclêic (ADN) và axit ribônuclêic (ARN) I Cấu trúc và chức ADN Nuclêôtit – đơn phân ADN - ADN là phân tử trùng hợp cấu tạo theo nguyên tắc đa phân bao gồm nhiều đơn phân là các nuclêôtit Số lượng đơn phân có thể tới hàng triệu, hàng trăm triệu nuclêôtit - Mỗi nuclêôtit theo thứ tự bao gồm: Nhóm photphat (PO43-) Đường 5C: đêôxiribôzơ C5H10O4 Bazơ nitric Hình Cấu tạo Nuclêôtit - Trong nuclêôtit: nhóm photphat gắn vào vị trí cácbon số 5’ (C5’) còn bazơ nitơ gắn vào vị trí cacbon số 1’ (C1’) Lưu ý: việc đánh số cacbon 1’-5’ để phân biệt với nguyên tử cacbon bazơ nitơ - Có loại nuclêôtit khác phân biệt chất các bazơ nitric tương ứng là: Ađênin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitôzin (X) - số tài liệu kí hiệu là C theo viết tắt Tiếng Anh) Hình Bốn loại Nuclêôtit ADN Cấu trúc ADN - ADN gồm chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song, ngược chiều và bổ sung với nhau: (6) + Trong chuỗi pôlinuclêôtit: các nuclêôtit xếp với theo trình tự xác định tạo nên chuỗi pôlinuclêôtit Các nuclêôtit nối với liên kết photphodieste đường pentôzơ nuclêôtit trước đó với nhóm phôtphat nuclêôtit phía sau Liên kết hình thành nguyên tử C3’ đường với nhóm phôtphat Do vậy, xét trên chuỗi pôlinuclêôtit: nuclêôtit đầu tiên có nhóm photphat gắn vào vị trí C5’ gốc đường (đầu 5’); còn nuclêôtit cuối cùng có nhóm OH tự vị trí C3’ gốc đường (3’-OH tự do) - gọi là đầu 3’ Hình Một chuỗi pôlinuclêôtit + Hai mạch đơn pôlinuclêôtit ADN: gắn với qua các liên kết hidrô hình thành các cặp bazơ nitơ vị trí đối diện theo nguyên tắc bổ sung nghiêm ngặt: A liên kết với T liên kết hidrô G liên kết với X liên kết hidrô - Do tính chất định hướng ngược chiều và bổ sung với nhau, xét theo chiều định thì chuỗi pôlinuclêôtit có chiều 5’→3’ và chuỗi đối diện có chiều 3’→5’ (hình 4) Do biết trật tự xếp các nuclêôtit trên chuỗi ta có thể thiết lập chính xác trật tự xếp các nuclêôtit trên mạch còn lại (7) Hình Cấu tạo và cách thức liên kết hai chuỗi pôlinocleotit * Cấu trúc không gian ADN theo mô hình J.Watson và F.Crick: - ADN là chuỗi xoắn kép, gồm chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song và ngược chiều, xoắn đặn quanh trục tưởng tượng theo chiều từ trái sang phải giống cái cầu thang xoắn: + Mỗi bậc thang là cặp bazơ + Thành và tay vịn thang là các phân tử đường và các nhóm phôtphat - Chiều cao vòng xoắn là 34A0, gồm 10 cặp nuclêôtit Đường kính xoắn là 20A0 Chiều dài phân tử ADN có thể tới hàng chục, hàng trăm micromet Chức ADN Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền (8) II Cấu trúc và chức Axit ribônuclêic (ARN) Cấu trúc ARN - Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân Đơn phân là các ribônuclêôtit - Cấu tạo ribônuclêôtit gồm: + Đường ribôzơ (C5H10O5) + Nhóm phôtphat + Một bazơ nitơ Hình Cấu tạo ribônuclêôtit - ARN có cấu trúc gồm chuỗi pôlinuclêôtit Số ribônuclêôtit ARN nửa nuclêôtit gen đã tổng hợp nó (hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân) Các ribônuclêôtit liên kết với liên kết cộng hóa trị nhóm photphat ribonuclêôtit này với gốc đường ribôzơ ribônuclêôtit tạo thành chuỗi pôlinuclêôtit Chiều liên kết các ribônuclêôtit theo chiều 5’→3’ (giống trên mạch đơn ADN) Cấu trúc không gian và chức các loại ARN *mARN: cấu tạo từ chuỗi pôlinuclêôtit dạng mạch thẳng, mARN có chức truyền đạt thông tin di truyền từ mạch gốc trên ADN đến chuỗi pôlipeptit Để thực chức truyền đạt thông tin di truyền từ ADN đến prôtêin thì ARN có - Trình tự nuclêôtit đặc hiệu giúp cho ribôxôm nhận và liên kết vào ARN - Mã mở đầu: tín hiệu khởi đầu phiên mã - Các triplet mã hóa axit amin - Mã kết thúc, mang thông tin kết thúc quá trình dịch mã *tARN: có cấu trúc với thuỳ, đó có thuỳ mang ba đối mã có trình tự bổ sung với ba mã hóa axit amin trên phân tử mARN, tARN có chức vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi pôlipetit *rARN: có cấu trúc mạch đơn nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với tạo các vùng xoắn kép cục rARN liên kết với các prôtêin tạo (9) nên các ribôxôm rARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidrô phân tử và chiếm số lượng lớn tế bào Hình Các loại ARN tế bào B CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIỂU HIỆN CỦA LIÊN KẾT PHOTPHODIESTE VÀ NGUYÊN TẮC BỔ SUNG TRONG CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN PHÂN TỬ I Các chế di truyền cấp độ phân tử Quá trình tự nhân đôi AND (tái bản) * Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN - Nhờ các enzim tháo xoắn, mạch đơn phân tử ADN tách dần tạo nên chạc tái hình chữ Y * Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN - Enzim ADN-pôlimeraza sử dụng mạch làm khuôn tổng hợp nên mạch theo nguyên tắc bổ sung - Trên mạch khuôn 3'-5' mạch bổ sung tổng hợp liên tục, trên mạch khuôn 5'-3' mạch bổ sung tổng hợp ngắt quãng (đoạn Okazaki) sau nối lại nhờ enzim nối (ligaza) * Bước 3: Hai phân tử ADN tạo thành - Mỗi ADN có mạch tổng hợp từ nguyên liệu môi trường, mạch còn lại ADN mẹ (nguyên tắc bán bảo tồn) Quá trình phiên mã (10) Quá trình phiên mã có thể tóm tắt gồm bước chính: *Mở đầu: enzim ARN-pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3' - 5' *Kéo dài: ARN-pôlimeraza trượt dọc theo gen tổng hợp mạch ARN bổ sung với mạch khuôn (A - U; G - X) theo chiều 5' - 3' *Kết thúc: enzim ARN-pôlimeraza di chuyển đến gặp mã kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN giải phóng, gen đóng xoắn trở lại Quá trình dịch mã Gồm giai đoạn nhau: a Hoạt hóa các axit amin: nhờ enzim đặc hiệu và lượng ATP, các axit amin hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo phức hợp axit amin- tARN b Tổng hợp chuỗi pôlipeptit: *Mở đầu: tiểu đơn vị bé ribôxôm tiếp xúc với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu Phức hợp Met - tARN - UAX liên kết với mã mở đầu AUG theo nguyên tắc bổ sung mang axit amin mở đầu đến Tiểu đơn vị lớn ribôxôm kết hợp vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh *Kéo dài: ribôxôm dịch chuyển đến thứ nhất, phức hệ axit amin 1tARN có đối mã khớp với mã theo nguyên tắc bổ sung, axit amin mở đầu liên kết với axit amin liên kết peptit RBX dịch chuyển bước (codon) cuối mARN *Kết thúc: ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (1 ba kết thúc) thì quá trình dịch mã hoàn tất - Nhờ enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu cắt khỏi chuỗi để tạo thành phân tử prôtêin hoàn chỉnh - Trong quá trình dịch mã, mARN thường đồng thời gắn với nhóm ribôxôm (pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin II Biểu liên kết photphodieste và NTBS các chế di truyền Biểu liên kết photphodieste các chế di truyền Liên kết Photphodieste là liên kết nối tiếp các nuclêôtit chuỗi pôlinuclêôtit; liên kết hình thành nhóm C3’-OH nuclêôtit phía trước với nhóm phôtphat nuclêôtit liền kề sau đó (11) a Trong quá trình tự nhân đôi ADN - Việc liên kết các Nuclêôtit tự với mạch khuôn định hướng theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch khuôn (do đặc tính ADN -pôlimeraza) Điều này có nghĩa là các nuclêôtit sau đến liên kết với nuclêôtit trước đó vị trí C3’-OH Hình Liên kết photphodieste Đây là sở để giải thích các vấn đề như: - Trên mạch khuôn có chiều 3’→5’ (theo chiều tháo xoắn): chuỗi pôlinuclêôtit tổng hợp liên tục theo chiều tháo xoắn cách thêm các nuclêôtit tự vào đầu C3’-OH chuỗi kéo dài (hình 8) - Trên mạch khuôn có chiều 5’→3’: chuỗi pôlinuclêôtit tổng hợp gián đoạn thành đoạn Okazaki Chiều tổng hợp các đoạn Okazaki ngược chiều với hướng chép chạc tái Nguyên nhân do: ADN-pôlimeraza tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch gốc; nhiên theo hướng chép thì mạch khuôn có chiều 5’→3’; nên ADN tháo xoắn đoạn thì việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit diễn theo hướng ngược lại Sau đó các đoạn Okazaki Hình Tái ADN loại bỏ đoạn mồi và nối với nhờ enzim nối (ligaza) - Trước tổng hợp mạch liên tục hay đoạn Okazaki cần tổng hợp đoạn mồi Đoạn mồi là đoạn ARN ngắn, có nhóm C3’-OH tự để gắn Nuclêôtit lên đó Do lúc đầu việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit chưa có nhóm OH tự nên cần có đoạn mồi Trên mạch tổng hợp liên tục cần 01 đoạn mồi; trên mạch tổng hợp gián đoạn, đoạn Okazaki cần 01 đoạn mồi (12) b Trong quá trình phiên mã - Việc kéo dài chuỗi pôliribônuclêôtit thực theo chiều 5’→3’ Do mạch khuôn gen phải theo chiều 3’→5’ ARN- pôlimeraza nhận biết mạch gốc để tiến hành tổng hợp mạch pôlinuclêôtit theo NTBS (hình 9) Hình Liên kết photphodieste phiên mã Biểu nguyên tắc bổ sung các chế di truyền Trong di truyền học, sinh học phân tử, nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc liên kết nuclêôtit và nuclêôtit khác đối diện, các ADN hay ARN Cụ thể loại nucleotide Purin (Ađênin và Guanin) liên kết với loại nucleotide Pyrimidin (Timin, Xitôzin và Uraxin) a Biểu quá trình tự nhân đôi ADN Nhờ hoạt động enzim AND – pôlimeraza Mạch ADN tổng hợp dựa trên khuôn ADN mẹ Các nuclêôtit trên mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự môi trường nội bào theo NTBS: + A liên kết với T liên kết hidrô hay ngược lại; + G liên kết với X liên kết hidrô hay ngược lại Hình 10 Sự hình thành liên kết hidrô tự nhân đôi ADN Kết quả: tạo hai phân tử ADN giống hết phân tử ADN ban đầu b Biểu quá trình phiên mã (tổng hợp ARN) Sau mạch đơn gen tách rời và để lộ mạch gốc có chiều 3’→5’, tác dụng ARN-pôlimeraza, các nuclêôtit trên mạch gốc liên (13) kết với các ribonuclêôtit môi trường nội bào để tổng hợp chuỗi pôliribonuclêôtit theo NTBS: A trên mạch gốc liên kết với U môi trường T trên mạch gốc liên kết với A môi trường G trên mạch gốc liên kết với X môi trường X trên mạch gốc liên kết với G môi trường Kết quả: tạo phân tử ARN chứa đựng thông tin di truyền gen để phục vụ cho quá trình tổng hợp prôtêin Hình 11 Nguyên tắc bổ sung thể chế phiên mã c Biểu quá trình dịch mã (tổng hợp prôtêin) Tại ribôxôm, gắn các axit amin vào chuỗi pôlipeptit tổng hợp phải đảm bảo khớp mã theo NTBS ba đối mã tARN với ba mã mARN: - A liên kết với U hai liên kết hidrô hay ngược lại - G liên kết với X liên kết hidrô hay ngược lại Kết quả: Tạo chuỗi pôlipeptit có trình tự các axit amin theo đúng trình tự các ba gen cấu trúc quy định (14) Hình 12 Nguyên tắc bổ sung thể quá trình dịch mã Phần HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ CÔNG THỨC GIẢI TOÁN (15) Xác định trình tự ncleotit ADN, ARN và trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS Để làm bài tập dạng này thành thục cần nắm vững nguyên tắc bổ sung cấu trúc và các chế di truyền: *Trong cấu trúc ADN: gồm mạch song song và ngược chiều nhau, liên kết với liên kết hidro theo NTBS (A-T ; G-X) Do biết trình tự nuclêôtit mạch ta có thể suy trình tự nuclêôtit mạch còn lại Ví dụ : Mạch có trình tự 5’…ATTGTAXGXTAGTXT…3’ →Trình tự nuclêôtit mạch : 3’…TAAXATGXGATXAGA…5’ *Mối liên hệ gen và mARN : dựa trên nguyên tắc bổ sung biết trình tự nuclêôtit trên mạch gen ta có thể tìm trình tự mARN và ngược lại Tuy nhiên cần chú ý: mạch chọn là mạch gốc gen phải phiên mã theo chiều 3’→5’ và trình tự nuclêôtit mARN đọc theo chiều 5’→3’ Ví dụ : Mạch gốc gen có trình tự: 3’…TAAXATGXGATXAGA…5’ →Trình tự nuclêôtit mARN: 5’…AUUGUAXGXUAGUXU…3’ *Mối liên hệ mARN và protein dịch mã: - Dịch mã trên mARN tiến hành theo chiều 5’→3’ Do đó, chiều tARN là chiều 3’→5’ và tuân theo NTBS - Trình tự các axit amin chuỗi pôlipeptit dịch mã liên tục trên mARN theo ba, quy ước bảng mã di truyền Trong các bài tập thì quy ước mã di truyền cho biết sẵn Ví dụ : Cho trình tự đoạn nuclêôtit mARN sau: 5’… AUG GXX AGU AAA XAX GUU … 3’ - Xác định trình tự axit amin chuỗi polopeptit mARN trên quy định? Biết các ba mã hóa các axit amin trên phân tử mARN sau: Valin: GUU; Histidin: XAX; lizin: AAA; serin: AGU; alanin: GXX - Tìm các ba đối mã trên các tARN tương ứng Lời giải: Trình tự axit amin chuỗi polopeptit : Metionin - Alanin – Serin – Lizin – Histidin – Valin - … (16) - Các ba đối mã trên các tARN tương ứng : 3’UAX’5 ; 3’XGG5’ ; 3’UXA5’ ; 3’UUU5’ ; 3’GUG5’ ; 3’XAA5’ Bài tập tính toán cấu trúc ADN và quá trình nhân đôi ADN a Tính số nuclêôtit ADN gen * Đối với mạch gen: - Trong ADN, mạch bổ sung nên số nuclêôtitvà chiều dài mạch N A1 + T + G + X = T + A + X + G = - Trong cùng mạch, A và T G và X , không liên kết bổ sung nên không thiết phải Sự bổ sung có mạch: A mạch này bổ sung với T mạch kia, G mạch này bổ sung với X mạch Vì vậy, số nuclêôtitmỗi loại mạch số nuclêôtitloại bổ sung mạch A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2 * Đối với mạch: - Số nuclêôtitmỗi loại ADN là số nuclêôtitloại đó mạch : A =T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2 G =X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2 Chú ý: tính tỉ lệ % % A1 % A2 %T %T 2 %A = % T = =… %G1 %G % X % X 2 %G = % X = =… Ghi nhớ: Tổng loại nuclêôtitkhác nhóm bổ sung luôn luôn nửa số nuclêôtitcủa ADN 50% số nuclêôtitcủa ADN Ngược lại biết: + Tổng loại nuclêôtit= N/2 50% thì loại nuclêôtitđó phải khác nhóm bổ sung + Tổng loại nuclêôtitkhác N/2 khác 50% thì loại nuclêôtit đó phải cùng nhóm bổ sung * Tổng số nuclêôtitcủa ADN (N): Tổng số nuclêôtitcủa ADN là tổng số loại nuclêôtitA + T + G + X Nhưng theo nguyên tắc bổ sung A= T, G=X Vì vậy, tổng số nuclêôtitcủa ADN tính là : (17) N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G) N Do đó A + G = %A +%G = % T + % X= 50% b Tính số chu kì xoắn (C) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nuclêôtit= 20 nuclêôtit Khi biết tổng số nuclêôtit (N) ADN : N = C x 20 => N C = 20 c Tính khối lượng phân tử ADN (M): Một nuclêôtitcó khối lượng trung bình là 300 đvc Khi biết tổng số nuclêôtit ta có: M = N x 300 đvc d Tính chiều dài phân tử ADN (L): Phân tử ADN là chuỗi gồm mạch đơn chạy song song và xoắn đặn quanh trục Vì chiều dài ADN là N chiều dài mạch và chiều dài trục nó Mỗi mạch có nuclêôtit, độ dài nuclêôtit là 3,4 A0 N L = 3,4A0 => lx N= 3,4 e Tính số liên kết Hiđrô và liên kết Hóa Trị P-Đ * Số liên kết Hiđrô (H) + A mạch này nối với T mạch liên kết hiđrô + G mạch này nối với X mạch liên kết hiđrô Vậy số liên kết hiđrô gen là : H = 2A + G H = 2T + 3X * Số liên kết hoá trị (HT) - Trong mạch đơn gen: nuclêôtit nối với liên kết hoá trị, N N nuclêôtitnối liên kết hoá trị … nuclêôtit nối - - Số liên kết hoá trị các nuclêôtit trên mạch gen: N 2( - ) = N-2 (18) - Số liên kết hoá trị đường – phôtphát gen (HTĐ-P) Ngoài các liên kết hoá trị nối các nuclêôtit gen thì nuclêôtitcó liên kết hoá trị gắn thành phần H3PO4 vào thành phần đường Do đó số liên kết hoá trị Đ – P ADN là : HTĐ-P = N-2 + N = 2(N – 1) f Tính số nuclêôtit tự cần dùng nhân đôi ADN *Qua lần tự nhân đôi + Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn mạch liên kết các nuclêôtit tự theo NTBS: AADN nối với TTự và ngược lại; GADN nối với XTự và ngược lại Vì vây số nuclêôtit tự loại cần dùng số nuclêôtit mà loại nó bổ sung Atd =Ttd = A = T; Gtd = Xtd = G = X + Số nuclêôtittự cần dùng số nuclêôtitcủa 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 mẹ qua đợt tự nhân đôi tạo = 22 ADN - ADN mẹ qua 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 nào, số ADN tạo từ ADN ban đầu, có ADN mà ADN này có chứa mạch cũ ADN mẹ Vì số ADN còn lại là có mạch cấu thành hoàn toàn từ nuclêôtit môi trường nội bào là: Số ADN có mạch = 2x – + Tính số nuclêôtit tự cần dùng : - Số nuclêôtit tự cần dùng thì ADN trải qua x đợt tự nhân đôi tổng số nuclêôtit sau cùng có các ADN trừ số nuclêôtit ban đầu ADN mẹ Tổng số nuclêôtit sau cùng trong các ADN con: N.2x Số nuclêôtit ban đầu ADN mẹ: N Vì tổng số nuclêôtit tự cần dùng cho ADN qua x đợt tự nhân đôi : N td = N 2x – N = N( 2X -1) (19) - Số nuclêôtit tự loại cần dùng là: A td = T td = A(2X -1) G td = X td = G(2X -1) + Nếu tính số nuclêôtit tự ADN mà có mạch hoàn tòan : N td hoàn toàn = N(2X - 2) A td hoàn toàn = T td = A(2X -2) G td hoàn toàn = X td = G(2X 2) g Tính số liên kết hidrô, số liên kết hóa trị hình thành bị phá vỡ *Qua đợt tự nhân đôi -Tính số liên kết hiđrôbị phá vỡ và số liên kết hiđrô hình thành Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn: - mạch ADN tách ra, các liên kết hiđrô mạch bị phá vỡ nên số liên kết hiđrô bị phá vỡ số liên kết hiđrô ADN Hbị phá vỡ = HADN - Mỗi mạch ADN nối các nuclêôtit tự theo NTBS các liên kết hiđrô nên số liên kết hiđrô hình thành là tổng số liên kết hiđrô ADN Hhình thành = 2.HADN - Số liên kết hoá trị hình thành: Trong quá trình tự nhân đôi ADN, liên kết hoá trị Đ –P nối các nuclêôtit mạch ADN không bị phá vỡ Nhưng các nuclêôtit tự đến bổ sung thì 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 các nuclêôtit với mạch ADN (không tính đến các liên kết hóa trị nuclêôtit) N HT hình thành = ( - ) = N- *Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt ) - Tính tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ và tổng số liên kết hidrô hình thành : (20) +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 -Tổng số liên kết hoá trị hình thành : Liên kết hoá trị hình thành là liên kết hoá trị nối các nuclêôtit tự lại thành chuỗi mạch pôlinuclêôtit N Số liên kết hoá trị nối các nuclêôtit mạch đơn : - Trong tổng số mạch đơn các ADN còn có mạch cũ ADN mẹ giữ lại - Do đó số mạch các ADN là 2.2 x - , vì vây tổng số liên kết hoá trị hình thành là : - N HT hình thành = ( - 1) (2.2x – 2) = (N-2) (2x – 1) i Công thức tính số đoạn mồi cần dùng Trong quá trình tái AND: đoạn Okazaki cần đoạn mồi, mạch pôlinuclêôtit tổng hợp liên tục cần đoạn mồi Do vậy: * Trong chạc tái bản: - Số đoạn mồi = số đoạn okazaki + * Trong đơn vị tái bản: - Số đoạn mồi = số đoạn okazaki + * Nếu có nhiều đơn vị tái bản: - Số đoạn mồi = (số đoạn okazaki + 2) x (số đơn vị tái bản) Bài tập ARN và quá trình phiên mã, dịch mã a Tính số ribonuclêôtit ARN - ARN thường gồm loại ribônuclêôtit: A ,U , G , X và tổng hợp từ mạch ADN theo NTBS Vì số ribônuclêôtit ARN số nuclêôtit mạch ADN N rN = rA + rU + rG + rX = - Trong ARN A và U G và X không liên kết bổ sung nên không thiết phải Sự bổ sung có A, U, G, X ARN với (21) T, A, X, G mạch gốc ADN Vì số ribônuclêôtit loại ARN số nuclêôtit bổ sung mạch gốc ADN rA = Tm.gốc ; rU = Am.gốc; rG = Xm.gốc ; rX = Gm.gốc *Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % loại nuclêôtit ADN tính sau: + Tỉ lệ % : %rA %rU % A = %T = ; %rG %rX %G = % X = + Số lượng: A = T = rA + rU G = X = rR + rX b Tính chiều dài và số liên kết hóa trị ARN - Chiều dài : - ARN gồm có mạch rN ribônuclêôtit với độ dài nuclêôtit là 3,4 A Vì chiều dài ARN chiều dài gen tổng hợp nên ARN đó - Vì Lgen = LARN N = rN 3,4A = 3,4 A0 - Số liên kết hoá trị Đ –P: + Trong chuỗi mạch ARN: ribônuclêôtit nối liên kết hoá trị , ribônuclêôtit nối liên kết hoá trị …Do đó số liên kết hoá trị nối các ribônuclêôtit mạch ARN là: rN – c Tính số ribonuclêôtit tự cần dùng cho phiên mã * Qua lần phiên mã: Khi tổng hợp ARN, mạch gốc ADN làm khuôn mẫu liên các ribônuclêôtit tự theo NTBS: AADN liên kết với UARN ; TADN liên kết với AARN GADN liên kết với XARN; XADN liên kết với GARN Vì vậy: + Số ribônuclêôtit tự loại cần dùng số nuclêôtit loại mà nó bổ sung trên mạch gốc ADN rAtd = Tm.gốc; rUtd = Am.gốc; rGtd = Xm.gốc; rXtd = Gm.gốc + Số ribônuclêôtit tự các loại cần dùng số nuclêôtit mạch ADN: (22) N rNtd = * Qua nhiều lần phiên mã (k lần) Mỗi lần mã tạo nên phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh từ gen số lần mã gen đó Số phân tử ARN = Số lần mã = k + Số ribônuclêôtit tự cần dùng là số ribônuclêôtit cấu thành các phân tử ARN Vì qua k lần mã tạo thành các phân tử ARN thì tổng số ribônuclêôtit tự cần dùng là: rNtd = k rN + Suy luận tương tự, số ribônuclêôtit tự loại cần dùng là : rAtd = k rA = k Tm.gốc rGtd = k rG = k Xm.gốc ; ; rUtd = k rU = k Am.gốc rXtd = k rX = k Gm.gốc * Chú ý : Khi biết số ribônuclêôtit tự cần dùng loại: + Muốn xác định mạch khuôn mẫu và số lần mã thì chia số ribônuclêôtit đó cho số nuclêôtit loại bổ sung mạch và mạch ADN => Số lần mã phải là ước số số ribônuclêôtit đó và số nuclêôtit loại bổ sung mạch khuôn mẫu + Trong trường hợp vào loại ribônuclêôtit tự cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc, cần có số ribônuclêôtit tự loại khác thì số lần mã phải là ước số chung số ribônuclêôtit tự loại cần dùng với số nuclêôtit loại bổ sung mạch gốc d) Bài tập prôtêin và quá trình dịch mã Có nhiều công thức để giải toán prôtêin và quá trình dịch mã Tuy nhiên, ôn thi THPT Quốc gia và ôn thi HSG cần chú ý đến công thức tính toán sau: - Cứ nu trên mạch gốc gen hợp thành ba mã gốc, ribônu mạch ARN thông tin (mARN) hợp thành ba mã hóa Vì (23) số ribônu mARN với số nu mạch gốc, nên số ba mã gốc gen số ba mã mARN Số ba mã hóa = AB Ab = AB Ab - Trong mạch gốc gen số mã mARN thì có ba mã kết thúc không mã hoá a amin Các ba còn lại mã hoá axit amin Số ba có mã hoá axit amin (số axit amin chuỗi polipeptit ban đầu): AB Ab -1 = AB Ab -1 - Ngoài mã kết thúc không mã hóa a amin , mã mở đầu có mã hóa a amin , axit amin này bị cắt bỏ không tham gia vào cấu trúc prôtêin Số axit amin phân tử prôtêin = AB Ab -2 = AB Ab -2 Phần MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA Câu hỏi và bài tập theo hình thức thi tự luận DẠNG 1: Xác định trình tự ncleotit ADN, ARN, trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS Bài 1: Cho đoạn phân tử ADN có trình tự nuclêôtit mạch đơn sau: (24) - G - T - A - G - X- A - T - A - X- G - A - G - X - T - X - A Viết trình tự nuclêôtit mạch ADN bổ sung và trình tự ribonuclêôtit đoạn ARN sinh từ mạch đơn ADN nói trên? Lời giải: Dựa trên NTBS ta xác định được: - Mạch bổ sung: - X - A -T -X -G -T -A -T -G -X -T -X -G -A -G -T -X - Phân tử mARN: - X - A -U -X -G -U -A -U -G -X -U -X -G -A -G -U -X – Bài 2: Giả sử trình tự các axit amin phân tử prôtêin hoàn chỉnh sinh vật nhân sơ sau: Valin – Histidin – lizin – histidin – arginin – serin – lizin Xác định trình tự các ribonuclêôtit trên mARN? Biết các ba mã hóa các axit amin trên phân tử mARN sau: Valin: GUU; arginin: XGX; histidin: XAX; lizin: AAA; serin: AGU; alanin: GXX Bộ ba mở đầu: AUG; ba kết thúc là UAG Tìm các ba đối mã trên các tARN tương ứng Xác định trình tự các nuclêôtit phân bố trên gen Lời giải: Dựa trên NTBS, chiều liên kết hóa trị các nuclêôtit ta xác định được: mARN: 5’ AUG GUU XAX AAA XAX XGX AGU AAA UAG 3’ Các ba đối mã tương ứng trên các tARN : 3’UAX5’, 3’XAA5’, 3’GUG5’, 3’UUU5’, 3’GUG5’, 3’GXG5’, 3’UXA5’, 3’UUU5’ Cấu trúc mạch gen : 3’ TAX XAA GTG TTT GTG GXG TXA TTT ATX 5’ 5’ ATG GTT XAX AAA XAX XGX AGT AAA TAG 3’ DẠNG 2: Bài tập tính toán cấu trúc ADN và quá trình nhân đôi ADN Bài 3: Một gen có chiều dài 0,51µm, hiệu số % nuclêôtit loại A với nuclêôtit khác không bổ sung 30% tổng số nuclêôtit gen Trên mạch gen có G1 = 180, A1 = 450 a Tính số lượng nuclêôtit loại toàn gen và trên mạch đơn (25) b Tính số liên kết hidrô và số liên kết hóa trị các nuclêôtit gen c Nếu gen nói trên tiến hành tự nhân đôi liên tiếp đợt, tính số nuclêôtit loại môi trường nội bào cần cung cấp cho toàn quá trình Lời giải: a Số lượng nuclêôtit trên mạch đơn và gen - Gọi N là tổng số nuclêôtit gen, A, T, G, X là số nuclêôtit loại - Theo NTBS và đề bài ta có: %A + %G = 50% và %A - %G = 30% Do đó, tỷ lệ % Nuclêôtit loại gen là: %A = %T = 40%, %G = %X = 10% - Tổng số nuclêôtit gen là: N = [(0,51.104) : 3,4]x2 = 3000 nuclêôtit - Số nuclêôtit loại: A = T = 40/100 x 3000 = 1200 G = X = 10/100 x 3000 = 300 - Số Nuclêôtit trên mạch đơn: A1 = T2 = 450 ; T1 = A2 = 1200 - 450 =750 G1 = X2 = 180; X1 = G2 = 300 - 180 = 120 b Số liên kết gen: - Số liên kết hidrô: (H) = 2A+3G = 2.1200 + 3.300 = 3300 liên kết - Số liên kết hóa trị các Nuclêôtit: (HT) = N – = 3000 – = 2998 liên kết c Số nuclêôtit loại cần cung cấp cho toàn quá trình nhân đôi: Atd = Ttd = 1200 x (25 - 1) = 37200 Gtd = Xtd = 300 x (25 - 1) = 9300 Bài : Một gen cấu trúc sinh vật nhân chuẩn tự nhân đôi liên tiếp lần đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp 4500G Tỷ lệ nu loại G và loại nuclêôtit không bổ sung với nó 1/4 a Tìm số lượng Nu loại gen? b Trong quá trình tự nhân đôi có bao nhiêu liên kết hidro bị phá hủy, bao nhiêu liên kết cộng hóa trị hình thành các Nuclêôtit (26) Lời giải: - Ta có: Số nuclêôtit loại G x (24 - 1) = 4500 → Số lượng nuclêôtit loại gen theo NTBS là: G = X = 300 nuclêôtit ; A = T = 300 x = 1200 nuclêôtit - Số liên kết hidro bị phá hủy: (2A + 3G) x (24 - 1) = 49500 liên kết - Số liên kết hóa trị hình thành : (2A + 2G - 2) x (24 - 1) = 44970 Bài (HSG12, 2009-2010): Nếu biết trình tự các nuclêôtit ba mã hóa gen là 3’TGA5’ thì có thể suy trình tự các nuclêôtit ba đối mã tARN tương ứng nào? Dựa trên sở nào có thể suy vậy? Lời giải: * Trình tự các nuclêôtit ba đối mã tARN: 3’UGA5’ *Cơ sở : + Ngược chiều trình tự các nuclêôtit các ba + NTBS phiên mã và dịch mã Bài (HSG12, 2012-2013): Quá trình nhân đôi ADN tế bào nhân thực, đơn vị nhân đôi tổng hợp 72 đoạn Okazaki thì cần bao nhiêu đoạn mồi? Lời giải: Ở đơn vị tái cần 02 đoạn mồi cho các chuỗi pôlinuclêôtit tổng hợp liên tục; ngoài đoạn okazaki cần đoạn mồi Do tổng số đoạn mồi cần dùng là: 72 + 6x2 = 84 đoạn mồi DẠNG 3: Bài tập ARN và quá trình phiên mã, dịch mã Bài 7: Một gen dài 0,408μm có hiệu số Ađênin với loại nuclêôtit khác 20% số nuclêôtit gen Trên mạch gốc (mạch 1) gen có 350 Ađênin và 120 Guanin Gen nhân đôi đợt, gen phiên mã lần (giả sử chiều dài gen chiều dài mARN) Tính : Số lượng nuclêôtit loại gen và trên mạch đơn Số lượng nuclêôtit loại cung cấp cho quá trình nhân đôi gen Số lượng nuclêôtit loại cung cấp cho quá trình phiên mã gen Số axit amin có phân tử prôtêin tổng hợp từ gen (27) Lời giải: - Tỷ lệ % các loại nuclêôtit gen : %A - %G = 20% và %A + %G = 50% %A = %T = 35%, %G= %X = 15% - Số lượng nuclêôtit loại gen : 0, 408 104 2 2400 3, N= (nuclêôtit) 35 2400 840 A = T = 100 (nuclêôtit) 15 2400 360 G = X = 100 (nuclêôtit) - Số lượng nuclêôtit trên mạch đơn: A1 = T2 = 350 => T1 = A2 = 840 - 350 = 490 G1 = X2 = 120 =>X1 = G2 = 360 - 120 = 240 Số lượng nuclêôtit loại cung cấp cho gen nhân đôi: Atd = Ttd = (23 - 1)x840 = 5880 Gtd = Xtd = (23 - 1)x360 = 2520 Số lượng ribonuclêôtit loại cung cấp cho gen phiên mã : rAtd = 23x5x490 = 19600 rUtd = 23x5x350 = 14000 rGtd = 23x5x240 = 7200 rXtd = 23x5x120 = 4800 Số axit amin có phân tử prôtêin tổng hợp từ gen: 2400 1 = 399 axit amin (nếu tính axit amin mở đầu) 2400 2 = 398 axit amin (nếu không tính xit amin mở đầu) Bài : Một gen có tỷ lệ T/X = 3/7 và A = 450 Mạch gen có T1 + X1 = 900 và G1 – A1 = 300 Trong quá trình phiên mã gen trên, môi trường đã cung cấp 1350 rG để hình thành nên các mARN Mỗi mARN có riboxom tham gia dịch mã a) Khối lượng phân tử và chiều dài gen b) Số lượng và tỷ lệ % loại nuclêôtit phân tử mARN (28) c) Tổng số axit amin cung cấp cho lần dịch mã và quá trình dịch mã Lời giải: a) Tính khối lượng phân tử và chiều dài gen - Số lượng nuclêôtit loại gen: A = T = 450 nuclêôtit ; G = X = 450x7/3 = 1050 nuclêôtit → Tổng số nuclêôtit gen: N = 3000 nuclêôtit - Khối lượng phân tử gen: 3000 x 300 = 900000 đvC - Chiều dài gen: 3000/2 x 3,4 = 5100 Ao b) Số lượng và tỷ lệ % loại nu phân tử mARN - Theo đề bài ta có : T1 + X1 = 900 → G1 + A1 = (1050+450) – 900 = 600 - Mặt khác: G1 – A1 = 300 → G1 = 450; A1 = 150 - Vậy số nuclêôtit loại trên mạch đơn là: A1 = T2 = 150 => T1 = A2 = 450 - 150 = 300 G1 = X2 = 450 =>X1 = G2 = 1050 - 450 = 600 Trong quá trình phiên mã gen trên, môi trường đã cung cấp 1350 rG, theo NTBS thì số nuclêôtit loại X mạch gốc phải là ước số 1350 Do vậy, mạch chính là mạch gốc để phiên mã ARN (X2 = 450, còn X1 = 600) →Số lượng và tỷ lệ % các loại nuclêôtit mARN là rA = T2 = 150; rU = A2 = 300; rG = X2 = 450; rX = G2 = 600 rA = 10% ; rU = 20% ; rG = 30% ; rX = 40% c) Tổng số axit amin cung cấp cho lần dịch mã: 1500/3 -1 = 499 Tổng số axit amin cung cấp cho quá trình dịch mã: 499 x (1350/450) x = 5988 axit amin Đề thi trắc nghiệm minh họa a) Ma trận đề thi (Thời gian làm bài: 15 phút) Nội dung chuyên đề Cơ chế di truyền và biến dị cấp độ phân tử b) Đề thi Nhận biết Thông hiểu Số câu: Số điểm: Số câu: Số điểm: Vận dụng TỔNG Thấp Cao Số câu: Số câu: 10 Số điểm: Số điểm: 10 (29) Câu (QG 2015): Côđon nào sau đây quy định tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã? A 5’UAX3’ B 5’UGX3’ C 5’UGG3’ D 5’UAG3’ Câu (ĐH 2009): Bộ ba đối mã (anticôđon) tARN vận chuyển axit amin mêtiônin là A 3’AUG5’ B 5’AUG3’ C 3’XAU5’ D 5’XAU3’ Câu (QG 2015): Loại nuclêôtit nào sau đây không phải là đơn phân cấu tạo nên phân tử ADN? A Ađênin B Timin C Uraxin D Xitôzin Câu (ĐH 2012): Một phân tử ADN có cấu trúc xoắn kép, giả sử phân tử ADN này có tỉ lệ (A+T)/(G+X) = 1/4 thì tỉ lệ nuclêôtit loại G phân tử ADN này là A 20% B 40% C 25% D 10% Câu (ĐH 2012): Cho biết các côđon mã hóa các axit amin tương ứng sau: GGG - Gly; XXX - Pro; GXU - Ala; XGA - Arg; UXG - Ser; AGX - Ser Một đoạn mạch gốc gen vi khuẩn có trình tự các nuclêôtit là: 5’AGXXGAXXXGGG3’ Nếu đoạn mạch gốc này mang thông tin mã hóa cho đoạn pôlipeptit có axit amin thì trình tự axit amin đó là: A Pro-Gly-Ser-Ala B Ser-Ala-Gly-Pro C Gly-Pro-Ser-Arg D Ser-Arg-Pro-Gly Câu (ĐH 2010): Người ta sử dụng chuỗi pôlinuclêôtit có (T+X/A+G)= 0,25 làm khuôn để tổng hợp nhân tạo chuỗi pôlinuclêôtit bổ sung có chiều dài chiều dài chuỗi khuôn đó Tính theo lí thuyết, tỉ lệ các loại nuclêôtit tự cần cung cấp cho quá trình tổng hợp này là: A A + G = 80%; T + X = 20% B A + G = 20%; T + X = 80% C A + G = 25%; T + X = 75% D A + G = 75%; T + X = 25% Câu (ĐH 2009): Một phân tử mARN dài 2040 A tách từ vi khuẩn E.coli có tỉ lệ các loại nuclêôtit A, G, U và X là 20%, 15%, 40% và 25% Người ta sử dụng phân tử mARN này làm khuôn để tổng hợp nhân tạo đoạn ADN có chiều dài chiều dài phân tử mARN Tính theo lí thuyết, số lượng nuclêôtit loại cần phải cung cấp cho quá trình tổng hợp đoạn ADN trên là: (30) A G = X = 280, A = T = 320 B G = X = 360, A = T = 240 C G = X = 320, A = T = 280 D G = X = 240, A = T = 360 Câu (ĐH 2014): Alen B dài 221 nm và có 1669 liên kết hiđrô, alen B bị đột biến thành alen b Từ tế bào chứa cặp gen Bb qua hai lần nguyên phân bình thường, môi trường nội bào đã cung cấp cho quá trình nhân đôi cặp gen này 1689 nuclêôtit loại timin và 2211 nuclêôtit loại xitôzin Dạng đột biến đã xảy với alen B là A cặp A - T B thay cặp A - T cặp G - X C cặp G - X D thay cặp G - X cặp A - T Câu (ĐH 2011): Ở loài thực vật, xét cặp gen Dd nằm trên nhiễm sắc thể thường, alen có 1200 nuclêôtit Alen D có 301 nuclêôtit loại ađênin, alen d có số lượng loại nuclêôtit Cho hai cây có kiểu gen Dd giao phấn với nhau, số các hợp tử thu được, có loại hợp tử chứa tổng số nuclêôtit loại guanin các alen nói trên 1199 Kiểu gen loại hợp tử này là A Dddd B DDd C Ddd D DDdd Câu 10 (QG 2015): Gen M sinh vật nhân sơ có trình tự nuclêôtit sau: - Mạch bổ sung - Mạch mã gốc Số thứ tự nuclêôtit trên mạch mã gốc 5’…ATG… 3’…TAX… AAA… GTG TTT… XAX 63 XAT…XGA GTA TAA… 3’ GTA…GXT XAT ATT… 5’ 64 88 91 Biết axit amin Valin mã hóa triplet là: 3’XAA5’; 3’XAG5’; 3’XAT5’; 3’XAX5’ và chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp có 31 axit amin Căn vào các liệu trên, hãy cho biết các dự đoán sau, có bao nhiêu dự đoán đúng? (1) Đột biến thay cặp nuclêôtit G - X vị trí 88 cặp nuclêôtit A - T tạo alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit ngắn so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp (2) Đột biến thay cặp nuclêôtit vị trí 63 tạo alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit giống với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp (31) (3) Đột biến cặp nuclêôtit vị trí 64 tạo alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit có thành phần axit amin thay đổi từ axit amin thứ đến axit amin thứ 21 so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp (4) Đột biến thay cặp nuclêôtit vị trí 91 tạo alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit thay đổi axit amin so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp A B C D c) Lời giải chi tiết đề thi minh họa Câu (QG 2015): - Bộ ba kết thúc là ba : UAA, UAG, UGA - Chiều dịch mã trên mARN là chiều 5’→3’ → Đáp án D Câu (ĐH 2009): - Chiều dịch mã trên mARN là chiều 5’→3’, ba quy định Mêtiônin trên mARN là 5’AUG3’ → ba đối mã trên tARN vận chuyển axit amin mêtiônin là 3’UAX5’ (hay viết ngược lại là 5’XAU3’) → Đáp án D Câu (QG 2015): Căn vào cấu trúc ADN → Đáp án C Câu (ĐH 2012): - Theo NTBS ta có: A = T, G = X A + T 2A A = = = - Do đó: G + X 2G G ; Mặt khác từ NTBS ta có: A + G = 50% → A = T = 10%, G = X = 40% → Đáp án B Câu (ĐH 2012): - Mạch gốc gen vi khuẩn có trình tự các nuclêôtit viết tách theo ba là: 5’…AGX XGA XXX GGG…3’ - Khi tiến hành phiên mã, trình tự các nuclêôtit mạch gốc phải xác định theo chiều 3’→5’ sau: 3’…GGG XXX AGX XGA…5’ → Trình tự các nuclêôtit mARN phiên mã từ đoạn polinuclêôtit nói trên là: 5’… XXX GGG UXG GXU …3’ (32) → Trình tự các axit amin tương ứng là: Pro-Gly-Ser-Ala → Đáp án A Câu (ĐH 2010): - Trong chuỗi polinuclêôtit ADN ta có: A+T+G+X = 100% hay có thể viết (T+X) + (A+G) = 100% - Mặt khác, theo đề bài chuỗi pôlinuclêôtit dùng làm khuôn có tỷ T+X 0, 25 lệ A + G Do ta tính tổng tỉ lệ % các loại nuclêôtit chuỗi pôlinuclêôtit dùng làm khuôn là: (T+X) = 20% và (A+G) = 80% Theo NTBS, tỉ lệ các loại nuclêôtit tự cần cung cấp cho quá trình tổng hợp nên chuỗi pôlinuclêôtit bổ sung là: (A+G) = 20% và (T+X) = 80% → Đáp án B Câu (ĐH 2009): - Số nuclêôtit mARN là: 2040/3,4 = 600 nuclêôtit → Số nuclêôtit ADN tổng hợp nhân tạo từ mARN là: 600 x = 1200 - Theo NTBS, tỷ lệ % các loại nuclêôtit ADN nhân tạo là: % A %T %rA %rU 30%; %G % X %rG % rX 20% - Do đó ta tính được: A = T = 30/100 x 1200 = 360 nuclêôtit; G = X = 20/100 x 1200 = 240 nuclêôtit → Đáp án D Câu (ĐH 2014): - Tổng số nuclêôtit Alen B là: (2210/3,4)x2 = 1300 nuclêôtit - Ta có: Aalen B + Galen B = 1300/2 = 650 và 2Aalen B + 3Galen B = 1669 Do đó: Aalen B = Talen B = 281; Galen B = Xalen B = 369 nuclêôtit Cặp gen Bb qua hai lần nguyên phân bình thường, môi trường nội bào đã cung cấp cho quá trình nhân đôi cặp gen này 1689 nuclêôtit loại timin và 2211 nuclêôtit loại xitôzin nên ta có được: (Talen B + Talen b)x(22-1) = 1689 → Talen b = 282 (Xalen B + Xalen b)x(22-1) = 2211 → Xalen b = 368 (33) → So với alen B, alen b có số lượng nuclêôtit loại xitôzin giảm và số lượng nuclêôtit loại timin tăng thêm Đối chiếu kết với đáp án câu hỏi ta có: →Đáp án D (thay cặp G - X cặp A – T) Câu (ĐH 2011): - Số nuclêôtit loại alen D là: Aalen D = Talen D = 301; Galen D = Xalen D = 1200/2 – 301 = 299 nuclêôtit - Số nuclêôtit loại alen d là: Aalen d = Talen d = Galen d = Xalen d = 1200/4 = 300 nuclêôtit - Hợp tử bình thường (kiểu gen Dd) có tổng số nuclêôtit loại guanin là: Galen D + Galen d = 299 + 300 = 599 nuclêôtit - Hợp tử đột biến tạo chứa 1199 nuclêôtit loại guanin, nhiều hợp tử bình thường 1199 – 599 = 600 guanin = 2Galen d Do hợp tử này mang thêm cặp alen DD →kiểu gen hợp tử này là Dddd → Đáp án A Câu 10 (QG 2015): (1) Đúng vì: đột biến thay cặp nuclêôtit G - X vị trí 88 cặp nuclêôtit A - T tạo ba kết thúc 3’AXT5’→ alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit ngắn axit amin so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp (2) Đúng vì: Đột biến thay cặp nuclêôtit vị trí 63 bất kì dạng nào thì các ba đó mã hóa cho Valin Do alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit giống với chuỗi pôlipeptit gen M quy định (3) Sai vì: Đột biến cặp nuclêôtit vị trí 64 tạo alen quy định tổng hợp chuỗi pôlipeptit có thành phần axit amin thay đổi từ axit amin thứ đến axit amin thứ 22 đến 31 so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp (4) Đúng vì: Đột biến thay cặp nuclêôtit vị trí 91 (là nuclêôtit thứ ba này) nên làm thay đổi axit amin so với chuỗi pôlipeptit gen M quy định tổng hợp → Có thông tin đúng → Đáp án C Bài tập vận dụng (34) Câu (ĐH 2009): Có phân tử ADN tự nhân đôi số lần đã tổng hợp 112 mạch pôlinuclêôtit lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào Số lần tự nhân đôi phân tử ADN trên là A B C D Câu (ĐH 2010): Biết hàm lượng ADN nhân tế bào sinh tinh thể lưỡng bội là x Trong trường hợp phân chia bình thường, hàm lượng ADN nhân tế bào này kì sau giảm phân I là A.1x B 0,5x C 4x D 2x Câu (ĐH 2010): Cho các kiện diễn quá trình dịch mã tế bào nhân thực sau: (1) Bộ ba đối mã phức hợp Met – tARN (UAX) gắn bổ sung với côđon mở đầu (AUG) trên mARN (2) Tiểu đơn vị lớn ribôxôm kết hợp với tiểu đơn vị bé tạo thành ribôxôm hòan chỉnh (3) Tiểu đơn vị bé ribôxôm gắn với mARN vị trí nhận biết đặc hiệu (4) Côđon thứ hai trên mARN gắn bổ sung với anticôđon phức hệ aa – tARN (aa1: axit amin gắn liền sau axit amin mở đầu) (5) Ribôxôm dịch côđon trên mARN theo chiều 5’→ 3’ (6) Hình thành liên kết peptit axit amin mở đầu và aa1 Thứ tự đúng các kiện diễn giai đoạn mở đầu và giai đoạn kéo dài chuỗi pôlipeptit là: A (1)→ (3) →(2)→ (4)→ (6)→ (5) B (3)→ (1)→ (2)→ (4)→ (6) →(5) C (2)→ (1)→ (3)→ (4)→ (6)→ (5) D (5)→ (2) →(1) →(4)→ (6)→ (3) Câu (ĐH 2010): Khi nói quá trình nhân đôi ADN (tái ADN) tế bào nhân thực, phát biểu nào sau đây là không đúng? A Trong quá trình nhân đôi ADN, enzim ADN pôlimeraza không tham gia tháo xoắn phân tử ADN B Trong quá trình nhân đôi ADN, có liên kết bổ sung A với T, G với X và ngược lại C Trong quá trình nhân đôi ADN, enzim nối ligaza tác động lên hai mạch đơn tổng hợp từ phân tử ADN mẹ (35) D Sự nhân đôi ADN xảy nhiều điểm phân tử ADN tạo nhiều đơn vị nhân đôi (đơn vị tái bản) Câu (ĐH 2011): Một gen sinh vật nhân thực có 3900 liên kết hidrô và có 900 nuclêôtit loại Guanin Mạch gen có số nuclêôtit loại ađênin chiếm 30% và số nuclêôtit loại Guanin chiếm 10% tổng số nuclêôtit mạch Số nuclêôtit loại mạch gen này là: A A = 450; T = 150; G = 150; X = 750 B A = 750; T = 150; G = 150; X = 150 C A = 450; T = 150; G = 750; X = 150 D A = 150; T = 450; G = 750; X = 150 Câu (ĐH 2011): Cho các kiện diễn quá trình phiên mã: (1) ARN pôlimeraza bắt đầu tổng hợp mARN vị trí đặc hiệu (khởi đầu phiên mã) (2) ARN pôlimeraza bám vào vùng điều hoà làm gen tháo xoắn để lộ mạch gốc có chiều 3’ → 5’ (3) ARN pôlimeraza trượt dọc theo mạch mã gốc trên gen có chiều 3’ → 5’ (4) Khi ARN pôlimeraza di chuyển tới cuối gen, gặp tín hiệu kết thúc thì nó dừng phiên mã Trong quá trình phiên mã, các kiện trên diễn theo trình tự đúng là A (1) → (4) → (3) → (2) B (1) → (2) → (3) → (4) C (2) → (1) → (3) → (4) D (2) → (3) → (1) → (4) Câu (ĐH 2011): Gen A sinh vật nhân sơ dài 408nm và có số nuclêôtit loại timin nhiều gấp lần số nuclêôtit loại guanin Gen A bị đột biến thành gen a Alen a có 2798 liên kết hidrô Số lượng nuclêôtit loại alen a là: A A = T = 800; G = X = 399 B A = T = 801; G = X = 400 C A = T = 799; G = X = 401 D A = T = 799; G = X = 400 Câu (ĐH 2012): Các ba trên mARN có vai trò quy định tín hiệu kết thúc quá trình dịch mã là: A 3’GAU5’; 3’AAU5’; 3’AUG5’ B 3’UAG5’; 3’UAA5’; 3’AGU5’ C 3’UAG5’; 3’UAA5’; 3’UGA5’ D 3’GAU5’; 3’AAU5’; 3’AGU5’ (36) Câu (ĐH 2012): Một gen có tổng số 2128 liên kết hiđrô Trên mạch gen có số nuclêôtit loại A số nuclêôtit loại T; số nuclêôtit loại G gấp lần số nuclêôtit loại A; số nuclêôtit loại X gấp lần số nuclêôtit loại T Số nuclêôtit loại A gen là A 112 B 448 C 224 D 336 Câu 10 (ĐH 2012): Trong quá trình nhân đôi ADN, vai trò enzim ADN pôlimeraza là A nối các đoạn Okazaki để tạo thành mạch liên tục B tổng hợp mạch theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn ADN C tháo xoắn và làm tách hai mạch phân tử ADN D bẻ găy các liên kết hiđrô hai mạch phân tử ADN Câu 11 (ĐH 2013): Cho các thành phần: (1) mARN gen cấu trúc; (3) ARN pôlimeraza; (2) Các loại nuclêôtit A, U, G, X; (4) ADN ligaza; (5) ADN pôlimeraza Các thành phần tham gia vào quá trình phiên mã các gen cấu trúc opêron Lac E.coli là A (1), (2) và (3) C (3) và (5) B (2) và (3) D (2), (3) và (4) Câu 12 (ĐH 2014): Ở sinh vật nhân thực, nguyên tắc bổ sung G - X, A - U và ngược lại thể cấu trúc phân tử và quá trình nào sau đây? (1) Phân tử ADN mạch kép (2) Phân tử tARN (3) Phân tử prôtêin (4) Quá trình dịch mã A (2) và (4) B (1) và (2) C (3) và (4) D (1) và (3) Câu 13 (ĐH 2015): Khi nói quá trình nhân đôi ADN, phát biểu nào sau đây sai? A Enzim ADN pôlimeraza tổng hợp và kéo dài mạch theo chiều 3’ → 5’ B Enzim ligaza (enzim nối) nối các đoạn Okazaki thành mạch đơn hoàn chỉnh C Quá trình nhân đôi ADN diễn theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn D Nhờ các enzim tháo xoắn, hai mạch đơn ADN tách dần tạo nên chạc chữ Y (37) Câu 14 : Một phân tử mARN dài 3060Å tách từ vi khuẩn E.coli có tỉ lệ các loại nuclêôtit A, G, U và X là 25%, 20%, 35% và 20% Tính theo lý thuyết, số lượng nuclêôtit loại gen đã tổng hợp phân tử mARN trên là A G = X = 400, A = T = 500 B G = X = 420, A = T = 480 C G = X = 360, A = T = 540 D G = X = 540, A = T = 360 Câu 15: Quan sát quá trình tự nhân đôi bình thường phân tử ADN ban đầu, người ta thấy số mạch đơn phân tử ADN ban đầu chiếm 6,25% tổng số mạch đơn tạo các phân tử ADN Trong toàn quá trình tự nhân đôi ADN nói trên, môi trường nội bào đã cung cấp nguyên liệu tương đương với 104160 nuclêôtit Chiều dài phân tử ADN ban đầu là A 25296Å B 5712Å C 11067Å -HẾT D 11804,8 Å (38)