I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Gen cấu trúc, mã di truyền
1.1. Gen
– Cấu trúc của 1 gen gồm:
+ Vùng điều hòa: nằm ở đầu 3’ của mạch mã gốc mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã, dịch mã.
+ Vùng mã hóa: nằm ở ngay sau vùng điều hòa, mang thông tin mã hóa cho 1 sản phẩm xác định là các aa. Có cấu trúc khác nhau ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực.
Sinh vật nhân sơ: có vùng mã hóa liên tục (gen không phân mảnh)
Sinh vật nhân thực: có vùng mã hóa không liên tục (gen phân mảnh) trong đó có những đoạn mang thông tin mã hóa (exon) xen kẽ với những đoạn không mã hóa được (intron).
+ Vùng kết thúc: nằm ở đầu 5’ của mạch mã gốc, mang tín hiệu kết thúc sự phiên mã.
– Các loại gen: Dựa vào chức năng của gen người ta chia gen thành các loại:
+ Gen cấu trúc
+ Gen điều hòa
+ Gen giả (gen nhảy)
+ Gen chỉ huy
1.2. Mã di truyền
– Là trình tự các Nu trên gen quy định trình tự các aa trên phân tử protein
Có 4 loại Nu khác nhau hình thành nên 43 bộ 3 mã hóa khác nhau, thực tế có hơn 20 loại aa .
– Thực nghiệm đã chứng minh:
+ Mã di truyền là mã bộ 3, nghĩa là cứ 3 Nu kế tiếp nhau trong mạch khuôn của gen quy định tổng hợp 1 aa
+ Có 64 mã bộ 3, trong đó có: 1 bộ 3 mở đầu AUG, 60 bộ 3 mã hóa aa, 3 bộ 3 kết thúc là UAA, UAG, UGA.
– Đặc điểm của mã di truyền:
+ Mã di truyền luôn được đọc từ 1 điểm xác định theo từng bộ 3, chúng không chồng gối lên nhau. (luôn đọc theo 1 chiều từ 5’ đến 3’ trên mARN)
+ Mã di truyền có tính phổ biến: tất cả các loài đều sử dụng chung 1 bảng mã di truyền, trừ 1 vài ngoại lệ. Điều này chứng tỏ sinh giới ngày nay có chung nguồn gốc.
+ Mã di truyền có tính đặc hiệu: nghĩa là 1 bộ 3 chỉ mã hóa cho 1 aa.
+ Mã di truyền có tính thoái hóa: 1 aa có thể được mã hóa từ 2 hay nhiều bộ 3 khác nhau.
– Chú ý: Đa số các bộ ba mã hóa cho cùng 1 loại aa chỉ khác nhau ở vị trí cặp Nu thứ 3 cho nên trong 1 bộ 3 thì 2 Nu đầu quan trọng, Nu thứ 3 có thể linh hoạt.sự linh hoạt này có thể không gây hại gì nhưng có thể gây lắp ráp nhầm aa trong chuỗi pp.
+ Bộ 3 trên ADN gọi là triplet
+ Bộ 3 trên mARN gọi là codon
+ Bộ 3 đối mã trên tARN gọi là anticodon
– Những đặc điểm của mã di truyền thể hiện tính thống nhất của sinh giới
+ Mã di truyền có tính phổ biến nghĩa là hầu hết các loài sinh vật đều sử dụng chung 1 bộ mã di truyền. Đó là mã bộ 3 được đọc từ 1 điểm xác định và liên tục từng bộ 3.
+ Mã di truyền có tính đặc hiệu, mã di truyền có tính thoái hóa.
2. Cơ chế tự nhân đôi
2.1. Thời điểm: diễn ra ở pha S của kì trung gian trong chu kì tế bào.
2.2. Vị trí: xảy ra trong vùng nhân (đối với sinh vật nhân sơ) hoặc xảy ra chủyếu ở nhân (đối với sinh vật nhân thực)
2.3. Nguyên tắc:
– Bổ sung
– Khuôn mẫu
– Bán bảo tồn
2.4. Các thành phần tham gia:
– ADN mẹ làm khuôn
– Các Nu tự do, các riboNu
– Các enzim:
+ Enzim tháo xoắn: Gyraza
+ Enzim tách mạch: Helicaza
+ Enzim tổng hợp đoạn mồi: ARN-polimeraza
+ Enzim xúc tác bổ xung kéo dài mạch mới: ADN-polimeraza
+ Enzim nối các đoạn Okazaki: Ligaza
+ Enzim đọc sửa: ADN-polimeraza
2.5. Cơ chế:
– Bước 1: Tháo xoắn AND
Dưới tác dụng của enzim tháo xoắn Gyraza và enzim tách mạch Helicaza phân tử ADN sẽ được tháo xoắn và 2 mạch đơn dần tách nhau ra thành 2 chạc hình chữ Y
– Bước 2: Tổng hợp mạch mới
Dưới tác dụng của enzim ADN-polimeraza, mỗi mạch của ADN đều được dùng làm khuôn để tổng hợp nên mạch mới theo nguyên tắc bổ sung A – T, G – X và ngược lại. Vì enzim ADN-polimeraza chỉ tổng hợp được mạch mới theo chiều từ 5’ đến 3’ nên:
+ Trên mạch khuôn có chiều từ 3’ đến 5’ mạch mới được tổng hợp liên tục.
+ Trên mạch khuôn có chiều từ 5’ đến 3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng tạo ra các đoạn nhỏ Okazaki (khoảng từ 1000 đến 2000 Nu) ngược với chiều tháo xoắn. Sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối Ligaza để tạo ra mạch có chiều từ 5’ đến 3’.
– Bước 3: Hình thành 2 phân tử ADN con
Trong đó có 1 mạch mới hoàn toàn do môi trường nội bào cung cấp và 1 mạch cũ của ADN ban đầu.
*Vì sao trong quá trình nhân đôi ADN chỉ có 1 mạch của phân tử ADN được tổng hợp liên tục, mạch còn lại được tổng hợp 1 cách gián đoạn?
– Cấu trúc của ADN gồm 2 mạch song song ngược chiều nhau (3’ đến 5’, 5’ đến 3’), mà ADN-polimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo 1 chiều từ 5’ đến 3’
– Đối với mạch khuôn 3’ đến 5’ thì ADN-polimeraza tổng hợp mạch bổ sung liên tục theo chiều 5’ đến 3’, đối với mạch khuôn 5’ đến 3’ thì mạch mới phải được tổng hợp ngắt quãng theo các đoạn ngắn 5’ đến 3’ (ngược với chiều tháo xoắn), sau đó các đoạn ngắn này được nối với nhau nhờ enzim Ligaza nên phân tử con được hình thành giữ nguyên cấu trúc đối song song.
So sánh sự nhân đôi của sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân thực
|
Sinh vật |
Nhân sơ |
Nhân thực |
|
Giống nhau |
Đều theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo tồn |
|
|
Gồm các enzim tham gia: enzim tháo xoắn, enzim ARN_polimeraza, ADN_polimeraza, enzim nối Ligaza và các nhân tố khác: ADN, đoạn mồi. |
||
|
Đều gồm 3 bước: tháo xoắn, tổng hợp mạch mới, hình thành 2 ADN con |
||
|
Chiều tổng hợp mạch mới bổ sung liên tục và các đoạn Okazaki đều là 5’ đến 3’ |
||
|
Trên mạch khuôn 3’ đến 5’ mạch mới được tổng hợp liên tục còn trên mạch khuôn có chiều 5’ đến 3’ mạch mới được tổng hợp ngắt quãng tạo nên các đoạn Okazaki, sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau tạo thành mạch hoàn chỉnh. |
||
|
Khác nhau |
1 phân tử ADN có 1 đơn vị nhân đôi |
Mỗi phân tử ADN có nhiều đơn vị nhân đôi |
|
Phân tử ADN được tách ra tạo 1 chạc chữ Y |
Mỗi đơn vị nhân đôi gồm 2 chạc chữ Y, mỗi chạc có 2 mạch phát sinh từ 1 điểm khởi đầu và được nhân đôi đồng thời |
|
|
Có ít loại enzim tham gia |
Có nhiều loại enzim tham gia |
|
Chú ý:
– Để kéo dài mạch ADN mới cần tạo được đầu 3’ –OH tự do, do đó trên mỗi mạch ADN ban đầu enzim ARN-polimeraza phải hoạt động tổng hợp được các đoạn ARN mồi từ các riboNu tự do (khoảng 10 Nu) để có đầu 3’-OH lắp ráp các Nu mới theo nguyên tắc bổ sung vào mạch ADN gốc.
– Sự nhân đôi của ADN là cơ sở cho sự nhân đôi NST.
Các dạng bài tập chủ yếu:
1. Số phân tử ADN con được hình thành sau k lần nhân đôi
1 phân tử ADN mẹ ban đầu sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra 2k phân tử ADN con
a phân tử ADN mẹ ban đầu sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra a x 2k phân tử ADN con
C/m:1ADN nhân đôi lần 1 sẽ tạo ra 2 = 21 ADN con, nhân đôi lần 2 sẽ tạo đươc 4 = 22 ADN con (thực tế lúc này chỉ có 2 ADN con tham gia nhân đôi vì ADN mẹ ban đầu không còn do đã chia đều cho 2 ADN con), tương tự khi ADN nhân đôi lần 3 sẽ tạo được 8 = 23 ADN con, lần 4 sẽ là 24 = 16 ADN con. Vậy 1 ADN tham gia nhân đôi k lần sẽ tạo được 2k ADN con
2. Số phân tử ADN được cấu tạo từ 2 mạch hoàn toàn mới
1 ADN mẹ sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra 2k – 2 ADN con có 2 mạch hoàn toàn mới
a ADN mẹ sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra a x(2k – 2) ADN con có 2 mạch hoàn toàn mới
C/m: Xét 1ADN tham gia nhân đôi
|
Nhân đôi lần |
Số ADN con được tạo ra |
Số ADN con có 1 mạch cũ và 1 mạch mới |
Số ADN con có 2 mạch hoàn toàn mới |
|
1 |
2 = 21 |
2 |
0 = 21 – 2 |
|
2 |
4 = 22 |
2 |
2 = 22 – 2 |
|
3 |
8 = 23 |
2 |
6 = 23 – 2 |
|
4 |
16 = 24 |
2 |
14 = 24 – 2 |
|
… |
… |
… |
… |
|
k |
2k |
2 |
2k – 2 |
3.Tổng số Nu mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi của 1 phân tử ADN ban đầu
Tổng số Nu môi trường cung cấp = (2k – 1) x N
A cung cấp = T cung cấp = (2k – 1) xA
G cung cấp= X cung cấp = (2k – 1) xG
4. Số liên kết Hidro hình thành và bị phá hủy trong suốt quá trình nhân đôi
Số liên kết H hình thành = 2(2k – 1).H
Số liên kết H bị phá hủy = (2k – 1).H
5. Số liên kết hóa trị hình thành giữa các Nu trong suốt quá trình nhân đôi
Số liên kết hóa trị hình thành = (N – 2).(2k – 1)
Số liên kết hóa trị bị phá vỡ = 0
6. Số chạc tái bản,số đơn vị tái bản,số đoạn mồi
Số chạc tái bản = 2 x số đơn vị tái bản
Số đoạn ARN mồi trên 1 chạc tái bản = số đoạn okazaki/1 chạc tái bản + 1
Số đoạn ARN mồi trên đơn vị tái bản
= số đoạn okazaki/1 đơn vị tái bản + 2
= 2 x số đoạn okazaki/1 chạc tái bản + 2
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP
PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỖI DẠNG BÀI TẬP
a) Dạng 1: TƯƠNG QUAN GIỮA TỔNG NUCLÊÔTIT VỚI CHlỀU DÀI VÀ KHỐI LƯỢNG CỦA ADN (HAY GEN)
a1) phương pháp giải
– ADN (hay gen) có 2 mạch đơn.
– Chiều dài ADN (hay gen) là chiều dài của 1 mạch đơn và mỗi nuclêôtit xem như có kích thước 3,4
. (1 = 10-4µm = 10-7mm).
– Khối lượng trung bình của mỗi nuclêôtit trong ADN (hay gen) là 300 đvC.
– Mỗi chu kì xoắn có kích thước 34 gồm 10 cặp nuclêôtit (20 nuclêôtit).
Do vậy:
+ Gọi N: tổng nuclêôtit trong cả hai mạch ADN (hay gen).
+ Gọi L: chiều dài của ADN (hay gen).
+ Gọi M: khối lượng của ADN (hay gen).
+ Gọi C: số chu kì xoắn của ADN (hay gen).
Ta có các tương quan sau:
a2) Bài tập vận dụng
1. Gen thứ nhất dài 234,6 nanômet chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit?
2. Gen thứ hai chứa 2430 nuclêôtit có chiều dài bao nhiêu nanômet?
3. Gen thứ ba có khối lượng 456.103 đvC có bao nhiêu chu kì xoắn?
4. Gen thứ tư có 107 chu kì xoắn sẽ có khối lượng bao nhiêu đvC?
Hướng dẫn giải
1. Số cặp nuclêôtit của gen thứ nhất:
2. Chiều dài của gen thứ hai tính ra đơn vị nanômet: 
3. + Số nuclêôtit của gen thứ ba: 456 . 103 : 300 = 1520 (Nu)
+ Số chu kì xoắn của gen thứ ba: 1520 : 20 = 76 (chu kì)
4. + Số nuclêôtit của gen thứ tư: 107 x 20 = 2140 (Nu)
+ Khối lượng của gen thứ tư: 2140 x 300 = 642000 đvC
b) Dạng 2: VẬN DỤNG NGUYÊN TẮC BỔ SUNG ĐỂ XÁC ĐịNH TỈ LỆ %, SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG 2 MẠCH CỦA ADN (HAY GEN)
b1) Phương pháp giải
Gọi A, T, G, X: các loại nuclêôtit của ADN (hay gen). Theo nguyên tắc bổ sung (NTBS), trên hai mạch của ADN (hay gen) các nuclêôtit đứng đối diện từng cặp, nối nhau bằng liên kết hiđrô yếu theo NTBS:
A hợp với T (ngược lại) ; G hợp với X (ngược lại).
Do vậy, ta có các hệ quả sau:
* Về số lượng:
A = T (1)
G = X (2)
A + T + G + X = N (3)
Từ (1), (2) và (3) ⇒ 2A + 2G = N
A + G = A + X = T + G = T + X = 
(4)
Vậy: Trong ADN (hay gen) tổng số lượng của hai loại nuclêôtit không bổ sung nhau, luôn luôn bằng số nuclêôtit trong một mạch đơn.
Từ (4) ⇒ A = T = – G = – X (5)
G = X = – A = – T (6)
* Về tỉ lệ %:
%A = %T ; %G = %X (7)
%(A + T + G + X) = 100% (8)
%(A + G) = %(A + X) = %(T + G) = %(T + X) = 50%N = 0,5N = 
N (9)
Từ (7), (8) và (9) ⇒ %A = %T = 50% – %G = 50% – %X (10)
Từ (10) ⇒ %G = %X = 50% – %A = 50% – %T (11)
b2) Bài tập vận dụng.
Xác định tỉ lệ phần trăm các loại nuclêôtit trong phân tử ADN, cho biết:
1) ADN1 có X = 21%.
2) ADN2 có tỉ lệ giữa các loại nuclêôtit 
3) ADN3 có A = 4G.
4) ADN4 có tổng của hai loại nuclêỏtit bằng 64% số nuclêôtit của toàn phân tử.
Hướng dẫn giải
1) Theo NTBS ta có A = T, G = X = 21%.
– Trong phân tử ADN: A + X = 50% ⇒ A = T = 50% – 21% = 29%.
2) Vì A = T, G = X
Suy ra A = T = 15%; G = X = 50% – 15% = 35%.
3) Theo đề ta có: A = 4G (1)
Theo NTBS ta có: A + G = 50% (2)
Thay (1) vào (2) ta suy ra G = X = 10%; A = T = 50% – 10% = 40%.
4) Theo NTBS ta có tổng của hai loại nuclêôtit không bổ sung nhau luôn luôn bằng 50% tổng số nuclêôtit của toàn phân tử. Theo đề, tổng của hai loại nuclêôtit bằng 64% chỉ có thể là tổng của hai loại nuclêôtit bổ sung.
– Trường hợp 1: Nếu A + T = 64% ⇒ Ạ = T = 
⇒ G = X = 50% – 32% = 18%.
– Trường hợp 2: Nếu G + X = 64% ⇒ G = X = 32%; A = T = 18%.
c) Dạng 3: VẬN DỤNG VỀ LIÊN KẾT HÓA HỌC TRONG ADN (HAY GEN). TƯƠNG QUAN GIỮA %, SỐ LƯỢNG CÁC LOẠI NUCLÊÔTIT CỦA ADN (HAY GEN) VỚI SỐ LIỀN KẾT HIĐRÔ, LIÊN KẾT HÓA TRỊ
c1) phương pháp giải
* Về liên kết hiđrô: Theo nguyên tắc bổ sung:
– Theo nguyên tắc bổ sung, A của mạch này nối với T mạch kia bằng 2 liên kêt hiđrô và ngược lại, do vậy có bao nhiêu A sẽ có bấy nhiêu T và bấy nhiêu cặp A = T. Vậy số liên kết hiđrô giữa chúng là 2A (hoặc 2T).
– G của mạch này nối với X mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô và ngược lại. Tương tự, số liên kết hiđrô thực hiện giữa các nuclêôtit G = X là 3G (hoặc 3X).
– Gọi H: tổng số liên kết hiđrô của ADN (hay gen).
N: tổng số nuclêôtit của ADN (hay gen).
Ta có các tương quan sau:
H = 2A + 3G = 2A + 3X = 2T + 3G = 2T + 3X
H = 2%A.N + 3%G.N
* Về liên kết hóa trị (phôtpho – đieste):
• Nếu chỉ xét liên kết hóa trị giữa nuclêôtit này với nuclêôtit khác trong mỗi mạch đơn.
+ Cứ 2 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 1 liên kết.
+ Cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 2 liên kết.
+ Cứ 4 nuclêôtit kế tiếp nhau bằng 3 liên kết.
⇒ Mỗi mạch đơn của ADN (hay gen) có ( – 1) liên kết.
Gọi Y: tổng liên kết hóa trị của ADN (hay gen).
Y = 2( – 1) = N – 2
• Nếu xét liên kết hóa trị của mỗi nuclêôtit và giữa nuclêôtit này với nuclêôtit bên cạnh:
+ Cứ mỗi nuclêôtit trong 1 mạch đơn có 2 liên kết, riêng nuclêôtit cuối cùng trong mạch chỉ tính có 1 liên kết nên số liên kết hóa trị trong 1 mạch là:
Vậy: Y = 2(N – 1) = 2N – 2
c2) Bài tập vận dụng
Một gen dài 5100 và có tích giữa hai loại nuclêôtit không bổ sung là 6%, số liên kết hiđrô của gen nằm trong khoảng từ 3500 đến 3600.
1) Gen trên có bao nhiêu liên kết hóa trị? Cho biết mỗi nuclêôtit, ngoài liên kết hóa trị của nó còn liên kết với nuclêôtitbên cạnh.
2) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen.
Hướng dẫn giải
1) Số liên kết hóa trị của gen:
– Tổng liên kết hóa trị của gen: 3000.2 – 2 = 5998 liên kết.
2) Tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của gen:
– Gọi A và G là hại loại nuclêôtit không bổ sung.
Theo đề ra ta có: A . G = 6% = 0,06 (1)
Theo NTBS: A +G = 50% = 0,5 (2)
Từ (1) và (2) ⇒ A và G là nghiệm số của phương trình:
x2 – 0,5x + 0,06 = 0
– Giải phương trình trên, ta được x1 = 30%; x2 = 20%
– Nếu A > G:
+ Tổng liên kết hiđrô của gen:
– Nếu A < G:
+ Tổng liên kết hiđrô của gen:
– Vậy tỉ lệ phần trăm và số lượng mỗi loại nuclêôtit của gen:
A = T = 30%, G = X = 20%.
A = T = 30% . 3000 = 900 nuclêôtit.
G = X = 20% . 3000 = 600 nuclêôtit.
d) Dạng 4: XÁC ĐỊNH %, SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG MỖi MẠCH. TƯƠNG QUAN VỀ %, SỐ LƯỢNG TỪNG LOẠI NUCLÊÔTIT TRONG MỖi MẠCH VỚI CẢ HAI MẠCH
d1) Phương pháp giải
– Gọi A, T, G, X: Các loại nuclêôtit trong 2 mạch. A1, T1, G1, X1: các loại nuclêôtit trong mạch 1; A2, T2, G2, X2: Các loại nuclêôtit trong mạch 2.
-Theo NTBS ta có:
|
A1 = T2 T1 = A2 G1 = X2 X1 = G2 |
⇒ |
A1 + T1 = A2 + T2 = A1 + A2 = T1 + T2 = A = T G1 + X1 = G2 + X2 = G1 + G2 = X1 + X2 = G = X |
| A1 + T1 + G1 + X1 = A2 + T2 + G2 + X2 = N/2 | ||
Về tỉ lệ %: (Mỗi mạch đơn tính 100%)
|
%A1 = %T2 %T1 = %A2 %G1 = %X2 %X1 = %G2 |
⇒ |
%(A1 + T1) = %(A2 + T2) = %(A1 + A2) = %(T1 + T2) = 2%A = 2%T %(G1 + X1) = %(G2 + X2) = %(G1 + G2) = %(X1 + X2) = 2%G = 2%X |
| %(A1 + T1 + G1 + X1) = %(A2 + T2 + G2 + X2) = 100% | ||
d2) Bài tập vận dụng
Một gen có khối lượng 9.105 đvC và có 3900 liên kêt hiđrô, Mạch đơn thứ nhất của gen có số nuclêôtit loại A = 150, mạch đối diện có X = 300 nuclêôtit. Xác định:
1) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen.
2) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trong mỗi mạch đơn của gen.
Hướng dẫn giải
1) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen:
– Tổng nuclêôtit của gen: 9.105 : 300 = 3000 (Nu)
– Theo đề ta có: 2A + 3G = 3900; 2A + 2G = 3000
Suy ra: G = X = 900 Nu; A = T = 3000/2 – 900 = 600 (Nu).
– Tỉ lệ % từng loại nuclêôtit của gen: A = T = 600/3000.100% = 20%.
G = X = 50% – 20% = 30%.
2) Tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trong mỗi mạch đơn:
– Theo đề: A1 = 150 ⇒ A2 = 600 – 150 = 450 Nu.
X2 = 300 ⇒ X1 = 900 – 300 = 600 Nu.
– Vậy tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trên mỗi mạch đơn của gen:
e) Dạng 5: XÁC ĐỊNH SỐ NUCLÊÔTIT TỰ DO MÔI TRƯỜNG CẦN CUNG CẤP
e1) Phương pháp giải
– Cả hai mạch của ADN mẹ đều được dùng làm mạch khuôn.
– Các nuclêôtit tự do kết hợp vào mạch khuôn theo NTBS:
| Mạch khuôn | Nuclêôtit | |
| A | hợp với | T |
| T | hợp với | A |
| G | hợp với | X |
| X | hợp với | G |
– Sau khi mỗi ADN mẹ tái bản 1 lần sẽ tạo 2 ADN con giống hệt nhau và giống hệt ADN mẹ ban đầu.
N: Tổng nuclêôtit trong ADN ban đầu.
Do vậy:
– Gọi A, T, G, X: các loại nuclêôtit trong ADN ban đầu
N: tổng nuclêôtit trong ADN ban đầu
A,’ T’, G’, X’: các loại nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp.
N’: tổng nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp.
1) Khi ADN tái bản 1 lần:
|
A’ = T’ = A = T G’ = X’ = G = X |
| N’ = N |
2) Khi ADN tái bản n lần:
– Tổng ADN con được tạo thành cuối quá trình: 2n.
– Tổng nuclêôtit trong các ADN con: 2n . N.
– Tổng nuclêôtit mỗi loại trong các ADN con.
A = T = 2n. A = 2n.T
G = X = 2n. G = 2n. X Suy ra:
|
A’ = T’ = (2n – 1)A = (2n – 1)T G’ = X’ = (2n – 1)G = (2n – 1)X |
| N’ = (2n – 1)N |
Trường hợp đặc biệt: Xác định số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp để tạo các gen con có nguyên liệu hoàn toàn mới (cả hai mạch đơn đều được tạo thành bởi các nuclêôtit tự do).
– Nhận xét: Ở bất kì lần tái bản nào hai mạch khuôn của ADN ban đầu cũng đều tạo ra 2 ADN con có nguyên liệu không hoàn toàn mới (mỗi ADN con có một mạch mới, một mạch cũ). Vậy trong điều kiện trên ta có:
|
A’ = T’ = (2n – 2)A = (2n – 2)T G’ = X’ = (2n – 2)G = (2n – 2)X |
| N’ = (2n – 2)N |
e2) Bài tập vận dụng
Tổng liên kết phôtpho-đieste giữa axit với đường và liên kết hiđrô của một gen là 5023 trong đó số liên kết hiđrô ít hơn 973 liên kết.
1) Xác định tổng nuclêôtit tự do và số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cần cung cấp cho gen tái bản 1 lần.
2) Khi gen tái bản liên tiếp 3 lần. Hãy xác định:
a) Số nuclêôtit mỗi loại có trong các gen con được hình thành vào cuối quá trình.
b) Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cung cấp để tạo ra các gen con mà cả hai mạch đơn của nó đều được tạo thành bởi các nuclêôtit tự do.
Hướng dẫn giải
1) Tổng nuclêôtit tự do và số nuclêôtit tự do mỗi loại cần cung cấp cho gen tái bản 1 lần:
– Gọi N: tổng nuclêôtit của gen: N = 2A + 2G
– Gọi H: tổng liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G
– Gọi H: tổng liên kết phôtpho-đieste giữa axit và đường: Y = 2N – 2.
– Theo đề ta có: Y + H = 5023 (1)
Y – H = 973 (2)
– Từ (1) và (2) suy ra:
Y = 2998; H = 2025.
N = (2998 + 2) : 2 = 1500 Nu.
Ta có: 2A + 3G = 2025
2A + 2G = 1500
Suy ra: G = X = 525 Nu
A = T = (1500 : 2) – 525 = 225 Nu
– Vậy, khi gen tái bản 1 lần, tổng nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp là 1500 nuclêôtit.
– Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cần cung cấp là:
A = T = 225 (Nu); G = X = 525 (Nu).
2) Khi gen tái bản liên tiếp 3 lần:
a) Số nuclêôtit mỗi loại có trong các gen con được hình thành vào cuối quá trình:
A = T = 225 . 23 = 1800 (Nu).
G = X = 525 . 23 = 4200 (Nu).
b) Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cần cung cấp:
A = T = (23 – 1). 225 = 1575 (Nu).
G = X = (23 – 1). 525 = 3675 (Nu).
c) Số nuclêôtit tự do mỗi loại môi trường cung cấp để tạo ra các gen con mà hai mạch của nó đều được tạo thành bởi các nuclêôtit tự do:
A = T = (23 – 2).225 = 1350 (Nu).
G = X = (23 – 2).525 = 3150 (Nu).
g) Dạng 6: XÁC ĐỊNH SỐ LẦN NHÂN ĐÔI CỦA ADN
g1) Phương pháp giải
– Số lần tái bản của ADN (hay gen) là số nguyên dương.
– Các ADN cùng nằm trong 1 tế bào có số lần tự sao mã bằng nhau.
– Các ADN nằm trong các tế bào khác nhau có số lần tái bản có thể khác nhau hoặc bằng nhau.
– Khi biết được số lần tái bản, dựa vào đó ta suy ra số gen con, số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp, số đợt phân bào của tế bào chứa gen đó.
+ Gen tái bản bao nhiêu lần thì trong nguyên phân, tế bào chứa nó phâ bào bấy nhiêu lần.
+ Nếu gen trong tế bào sinh dục, số lần tái bản của gen bằng số đợt phân bào trừ 1 (vì trong giảm phân, lần phân bào thứ hai ADN không tái bản).
g2) Bài tập vận dụng
Một gen có khối lượng 405000đvC tái bản một số lần đã cần môi trường nội bào cung cấp nguyên liệu 9450 nuclêôtit tự do thuộc các loại, trong đó có 3780 nuclêôtit tự do loại G.
1) Tế bào chứa gen trên đã nguyên phân bao nhiêu lần?
2) Số nuclêôtit mỗi loại có trong gen ban đầu.
Hướng dẫn giải
Số lần nguyên phân của tế bào:
* Số nuclêôtit: 405000/300 = 1350 Nu.
– Gọi n: Số lần tái bản của gen cũng là số lần nguyên phân của tế bào chứa gen trên (n 
Z+).
– Theo đề ta có: (2n – 1). 1350 = 9450 ⇒ 2n – 1 = 9450 : 1350 = 7.
2n = 8 = 23 ⇒ n = 3.
– Vậy tế bào chứa gen trên nguyên phân 3 lần.
2) Số nuclêôtit mỗi loại có trong gen ban đầu:
Theo đề ta có: (23 – 1). G = 3780.
⇒ G = X = (3780 : 7) = 540 Nu.
A = T = (1350 : 2) – 540 = 135 Nu.