PHẦN I. CẤU TRÚC ADN
I. Công thức tính toán
1.Tính số nucleotit của ADN hoặc gen
a. Đối với mạch của gen:
- Trong ADN, 2 mạch bổ sung nhau, nên số nu và chiều dài của 2 mạch bằng nhau: A1+T11+G1+X1=T2+A2+X2+G2= N/2
- Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và X, không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa 2 mạch: A của mạch này bổ sung với T của mạch kia, G của mạch này bổ sung với X của mạch kia. Vì vậy, số nu mỗi loại của mạch 1 bằng số nu loại bổ sung mạch 2: A1= T2; T1= A2; G1=X2; X1=G2
b. Đối với cả 2 mạch
- Số nu mỗi loại của ADN là số nu loại đó ở cả 2 mạch:
+ A=T=A1+A2= T1+T2= A1+T1= A2+T2
+ G=X=G1+G2=X1+X2=G1+X1=G2+X2
Chú ý: khi tính tỷ lệ %:
+ % A= %T= (%A1+%A2)/2=(%T1+%T2)/2=......
+ %G= %X= (%G1+%G2)/2= (%X1+%X2)/2=.....
Ghi nhớ: Tổng hai loại nu khác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nu của ADN hoặc bằng 50% số nu của ADN: Ngược lại nếu biết:
+ Tổng 2 loại nu: N/2 hoặc bằng 50% thì 2 loại nu đó phải khác nhóm bổ sung
+ Tổng 2 loại nu khác N/2 hoặc khác 50% thì 2 loại nu đó phải cùng nhóm bổ sung
c. Tổng số nu của ADN (N)
- Tổng số Nu của ADN là tổng số 4 loại Nu A+T+G+X. Nhưng theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) A=T, G=X. Vì vậy, tổng số Nu của ADN được tính là: N=2A+2G=2T+2X hay N= 2(A+G).
Do đó: A+G=N/2 hoặc %A+%G=50%
d. Tính số chu kì xoắn (C)
- Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nu=20 nu. Khi viết tổng số nu (N) của ADN: N=Cx20 => C=N/20; C=1/34
e. Tính khối lượng phân tử ADN (M)
- Một nu có khối lượng trung bình là 300 đvc, khi biết tổng số nu suy ra: M=Nx300 đvc
f. Tính chiều dài của phân tử ADN (L):
- Phân tử ADN là 1 chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều quanh 1 trục. Vì vậy, chiều dài của ADN là chiều dài của 1 mạch và bằng chiều dài trục của nó. Mỗi mạch có N/2 nucleotit, độ dài của 1 nu là 3,4 Ao: l= N/2.3,4 Ao => N=lx2/3,4
- Đơn vị thường dùng:
1 micromet= 104 anstron (Ao)
1 micromet= 103 nanomet (nm)
1 mn= 10^3 micromet = 106nm= 107Ao
2. Tính số liên kết Hidro và liên kết Hóa trị Đ-P
a. Số liên kết Hidro (H)
- A của mạch này nối với T ở mạch kia bằng 2 liên kết Hidro
- G của mạch này nối với X ở mạch kia bằng 3 liên kết Hidro
Vậy số liên kết Hidro của gen là: H=2A +3G hoặc H= 2T+3X
b. Số liên kết hóa trị (HT)
- Số liên kết hóa trị nối các nu trên 1 mạch gen: N/2 -1. Trong mỗi mạch đơn của gen, 2 nu nối với nhau bằng 1 lk hóa trị, 3 nu nối nhau bằng 2 lk hóa trị...N/2 nu nối nhau bằng N/2 -1
- Số liên kết hóa trị nối các nu trên 2 mạch gen: 2 (N/2-1). Do số liên kết hóa trị nối giữa các nu trên 2 mạch của ADN: 2 (N/2-1)
- Số liên kết hóa trị đường- photphat trong gen (HTĐ-P). Ngoài các liên kết hoá trị nối giữa các nu trong gen thì trong mỗi nu có 1 lk hóa trị gắn thành phần của H3PO4 vào thành phần đường. Do đó số liên kết hóa trị Đ-P trong cả ADN là: HT Đ-P= 2(N/2-1) +N= 2(N-1)
II. Bài tập áp dụng:
1. Gen là một đoạn ADN.......
A. mang thông tin cấu trúc của phân tử protein
B. mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm xác định là chuối polipeptit hay ARN
C. Mang thông tin di truyền
D. Chứa các bộ 3 mã hóa các axitamin
2. Gen không phân mảnh có...
A. có vùng mã hóa liên tục
B. Đoạn intron
C. Vùng mã hóa không liên tục
D. cả exon và intron
PHẦN II. CƠ CHẾ TỰ NHÂN ĐÔI CỦA ADN
I. Công thức tính toán
1. Tính số Nucleotit tự do cần dùng
a. Qua một lần tự nhân đôi (tự sao, tự tái sinh, tái bản)
- Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn 2 mạch đều liên kết các Nu tự do theo NTBS: AADN nối tới T tự do và ngược lại; G ADN nối với X tự do và ngược lại. Vì vậy, số Nu tự do mỗi loại cần dùng bằng số Nu mà loại nó bổ sung: Atd= Ttd= A=T; Gtd= Xtd= G=X
- Số nu tự do cần dùng bằng số nu của ADN: Ntd= N
b. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)
- Tính số ADN con:
+ 1 ADN mẹ qua một đợt tự nhân đôi tạo 2 = 21 ADN con
+1 ADN mẹ qua 2 đợt tự nhân đôi tạo 4= 22 ADN con
+1 ADN mẹ qua 3 đợt tự nhân đôi tạo 8=23 ADN con
+1 ADN mẹ qua x đợt tự nhân đôi tạo 2x ADN con
Vậy tổng số ADN con = 2x
+ Dù ở đợt tự nhân đôi nào, trong số ADN con tạo ra từ 1 ADN ban đầu, vẫn có 2 ADN con mà mỗi ADN con này có chưa 1 mạch cũ của ADN mẹ. Vi vậy, số ADN con còn lại là có cả 2 mạch cầu thành hoàn toàn từ nu mới của môi trường nội bào. Số ADN con có 2 mạch đều mới= 2x -2
- Tính số Nu tự do cần dùng:
+ Số Nu tự do cần dùng thì ADN trải qua X đợt tự nhân đôi bằng tổng số nu sau cùng trong các ADN con trừ số nu ban đầu của ADN mẹ. Tổng số Nu sau cùng trong các ADN con: N.2x.Tổng số NU ban đầu của ADN mẹ: N. Vì vậy, tổng số Nu tự do cần dùng cho 1 ADN qua X đợt tự nhân đôi: Ntd = N. 2x - N= N (2x-1).
+ Số Nu tự do mỗi loại cần dùng là: Atd = Ttd= A(2x-1); Gtd= Xtd= G (2x-1)
- Tính số N tự do của ADN con mà có 2 mạch hoàn toàn mới:
+ N td hoàn toàn mới = N (2x-2)
+ A td hoàn toàn mới= T td= A (2x-2)
+ G td hoàn toàn mới = X td = G (2x-2)
2. Tính số liên kết Hidro, hóa trị Đ-P được hình thành hoặc bị phá vỡ
a. Qua 1 đợt tự nhân đôi
- Tính số liên kết hidro phá vỡ và số liên kết hidro được hình thành (khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn):
+ 2 mạch ADN tách ra, các liên kết hidro giữa 2 mạch đều bị phá vỡ nên số liên kết hidro bị phá vỡ bằng số liên kết hidro của ADN: H bị đứt= H ADN
+ Mỗi mạch ADN đều có các nu tự do theo NTBS bằng các kiên kết hidro nên số liên kết hidro được hình thành là tổng số liên kết hidro của 2 ADN con: H hình thành= 2. H ADN
- Số liên kết hóa trị được hình thành:
+ Trong quá trình tự nhân đôi của ADN, liên kết hóa trị Đ-P nối các nu trong mỗi mạch của ADN không bị phá vỡ. Nhưng các nu tự do đến bổ sung thì được nối với nhau bằng liên kết hóa trị để hình thành 2 mạch mới. Vì vậy, số liên kết hóa trị được hình thành bằng số liên kết hóa trị nối các nu với nhau trong 2 mạch của ADN: HT được hình thành= 2 (N/2-1)= N-2
b. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)
- Tính tổng số liên kết hidro bị phá vỡ và tổng số liên kết hidro hình thành:
+Tổng số liên kết hidro bị phá vỡ: H bị phá vỡ= H (2x-1)
+Tổng số liên kết hidro được hình thành: H hình thành= H. 2x
- Tổng số liên kết hóa trị được hình thành: Liên kết hóa trị được hình thành là những liên kết hóa trị nối các nu tự do lại thành chuỗi mạch polinucleotit
+Số liên kết hóa trị nối các nu trong mỗi mạch đơn: N/2 -1
+Trong số tổng số mạch đơn của các ADN con còn có 2 mạch cũ của ADN mẹd được giữ lại.
+Do đó, số mạch mới trong các ADN con là 2.2x - 2, vì vậy tổng số liên kết hóa trị được hình thành là: HT hình thành= (N/2-1) (2.2x-2)=(N-2)(2x-1)
3. Tính thời gian sao mã
- Có thể quan niệm sự liên kết các Nu tự do vào 2 mạch của ADN là đồng thời, khi mạch này tiếp nhận và đóng góp được bao nhiêu nu thì mạch kia cũng liên kết được bao nhiêu nu. Tốc độ tự sao: số Nu được tiếp nhận và liên kết trong 1 giây
+Tính thời gian tự nhân đôi (Tự sao)
+Thời gian để 2 mạch của ADN tiếp nhận và liên kết nu tự do
- Khi biết thời gian để tiếp nhận và liên kết trong 1 nu là dt, thời gian tự sao được tính là: TG tự sao= dt.N/2
- Khi biết tốc độ tự sao (mỗi giây liên kết được bao nhiêu nu) thì thời gian tự nhân đôi của ADN là: TG tự sao= N: tốc độ tự sao
II. Bài tập áp dụng:
Một phân tử ADN có tổng số 20000 nucleotit và có 20% số nucleotit loại A, D. Phân tử ADN này nhân đôi 4 lần. Hãy xác định
a. Số nucleotit mỗi loại của phân tử ADN
b. Số nucleotit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.
c. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường
Lời giải:
a. Số nucleotit mỗi loại của phân tử ADN:
A=T=20% x 20000= 4000; G=X=30% x 20000 = 6000
b. Số nucleotit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình tự nhân đôi:
Amt=Tmt=A ADN x (2k-1)=4000 x (24-1)=60000
Gmt=Xmt=GADN x (2k-1)= 6000 x (24 -1)=90000
c. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường = 2k - 2= 24 - 2=14 (phân tử)
>> Tham khảo: Tóm tắt lý thuyết Sinh học lớp 12 ngắn gọn, súc tích
PHẦN III. CẤU TRÚC ARN
I. Công thức tính toán
1. Tính số Ribonucleotit của ARN
- ARN thường bao gồm 4 loại ribonu: A, U, G, X và được tổng hợp từ 1 mạch ADN cho NTBS. Vì vậy số ribonu của ARN bằng số nu 1 mạch của ADN: rN= r A+ rU+ rG+ rX= N/2
- Trong ARN A và U cũng như G và X không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa A, U, G, X của ARN lần lượt với T, A, X, G của mạch gốc ADN. Vì vậy số ribonu mỗi loại của ARN bằng số nu 1 mạch của ADN:
+ rA= T gốc; rU= A gốc;
+ rG= X gốc; rX= G gốc
Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của ADN được tính như sau:
+ Số lượng: A=T=rA+rU; G= X=rR+rX
+ Tỷ lệ phần trăm: %A=%T= (%A+%rU)/2; %G=%X=(%rG+%rX)/2
2. Tính khối lượng phân tử ARN (M ARN)
Một ribonu có khối lượng trung bình là 300 đvc, nên: M ARN= rN. 300 đvc=N/2. 300 đvc
3. Tính chiều dài và số liên kết hóa trị Đ-P của ARN
a. Tính chiều dài:
- ARN gồm có mạch rN ribonu với độ dài 1 nu là 3,4 Ao . Vì vậy chiều dài ARN bằng chiều dài ADN tổng hợp nên ARN đó: L ADN= LARN= rN.3,4A= N/2 . 3,4 Ao
b. Tính số liên kết hóa trị Đ-P:
- Trong mỗi mạch ARN: 2 ribonu nối nhau bằng 1 liên kết hóa trị, 3 ribonu nối nhau bằng 2 liên kết hóa trị... Do đó số liên kết hóa trị nối các ribonu trong mạch ARN là rN-1
- Trong mỗi ribonu có 1 liên kết hóa trị gắn thành phần axit H3PO4 vào thành phần đường. Do đó số liên kết giá trị này có trong rN ribonu là rN
Vây số liên kết hóa trị Đ-P của ARn: HT ARN= rN-1+rN=2.rN-1
II. Bài tập áp dụng
Một gen dài 5100 Ao tiến hành phiên mã 5 lần. Tính lượng ribonucleotit mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình trên
A. 15000 ribonucleotit
B. 75000 ribonucleotit
C. 8000 ribonucleotit
D. 14000 ribonucleotit
>> Tham khảo: Khu bảo tồn đa dạng sinh học là gì? Sinh học lớp 12
PHẦN IV. CƠ CHẾ TỔNG HỢP ARN
I. Công thức tính toán:
1. Tính số ribonucleotit tự do cần dùng
a. Qua một lần sao mã:
- Khi tổng hợp ARN, chỉ mạch gốc của ADN làm khuôn mẫu liên kết các ribonu tự do theo NTBS: A ADN nối U ARN; T ADN nối A ARN; G ADN nối X ARN; X ADN nối G ARN
Vì vậy:
+Số ribonu tự do mỗi loại cần dùng bằng số nu loại mà nó bổ sung trên mạch gốc của ADN: Atd= T gốc; rUtd= A gốc; rGtd= X gốc; r Xtd=G gốc
+ Số ribonu tự do các loại cần dùng bằng số nu của 1 mạch ADN: rNtd=N/2
b. Qua nnhiều lần sao mã ( k lần)
- Mỗi lần sao mã tạo nên1 phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh ra từ 1 gen bằng số lần sao mã của gen đó:
+Số phân tử ARN = Số lần sao mã= K
+ Số ribonu tự do cần dùng là số ribonu cấu thành các phân tử ARN. Vì vậy, qua K lần sao mã tạo thành các phân tử ARN thì tổng số ribonu tự do cần dùng là: r.Ntd= K. rN
- Suy luận tương tự, số ribonu do mỗi loại cần dùng là:
+ rAtd= K.r A= K. T gốc; rUtd= K. rU= K. A gốc
+ rGtd= K. rG= K. X gốc; t X td=K. rX= K. G gốc
Chú ý: Khi viết số ribonu tự do cần dùng của 1 loại:
+ Muốn xác định mạch khuôn mẫu và số lần sao mã thì chia số ribonu đó cho số nu loại bổ sung ở mạch 1 và mạch 2 của ADN => Số lần sao mã phải là ước số giữa số ribonu đó và số nu loại bổ sung ở mạch khuôn mẫu.
+Trong trường hợp căn cứ vào 1 loại ribonu tự do cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc, cần có số ribonu tự do loại khác thì số lần sao mã phải là ước số chung giữa số ribonu tự do mỗi loại cần dùng với số nu loại bổ sung của mạch gốc.
2. Tính số liên kết hidro và liên kết hóa trị Đ-P
a. Qua một lần sao mã
- Số lk hidro: H đứt = H ADN
+H hình thành = H ADN
=> H đứt = H hình thành = H ADN
- Số liên kết hóa trị:
+ HT hình thành= rN-1
b. Qua nhiều lần sao mã (K lần)
- Tổng số liên kết hidro bị phá vỡ: H phá vỡ= K. H
-Tổng số liên kết hóa trị hình thành: HT hình thành = K (rN-1)
3. Tính thời gian sao mã
- Tốc độ sao mã: số ribonu được tiếp nhận và liên kết nhau trong 1 giây
-Thời gian sao mã:
+Đối với mỗi lần sao mã: là thời gian để mạch gốc của gen tiếp nhận và liên kết các ribonu tự do thành các phân tử ARN
- Khi biết thời gian để tiếp nhận 1 ribonu là dt thì thời gian sao mã là: TG sao mã= dt. rN
- Khi biết tốc độ sao mã (mỗi giây liên kết được bao nhiêu ribonu) thì thời gian sao mã là: TG sao mã= rN: tốc độ sao mã
+ Đối với nhiều lần sao mã (K lần)
- Nếu thời gian chuyển tiếp giữa 2 lần sao mã mà không đáng kể thì thời gian sao mã nhiều lần là: TG sao mã nhiều lần= K TG sao mã 1 lần
- Nếu TG chuyển tiếp giữa 2 lần sao mã liên tiếp đáng kể là đenta t thời gian sao mã nhiều lần là: TG sao mã nhiều lần= K TG sao mã 1 lần + (K-1). đenta t
II. Bài tập áp dụng:
Một gen phân mảnh có 7 đoạn intron, gen này thực hiện quá trình phiên mã tổng hợp các phân tử ARN ttrưởng thành, xác định số phân tử ARN ttrưởng thành được tạo ra từ gen nói trên. Biết 1 exon mang mã ở đầu và 1 exon mang xã kết thúc.
Lời giải:
Gen có 7 intron=> có 8 exon
=> Số ARN(tt)= (8-2)!= 720
Trên đây là một số vấn đề liên quan đến Tổng hợp các công thức Sinh học lớp 12 và bài tập áp mà Luật Minh Khuê giải và gửi đến khách hàng tham. Mọi vướng mắc Quý khách vui trao đổi trực tiếp, liên hệ số 19006162 để được nhận sự tư vấn, hỗ trợ Luật Minh. Rất mong nhận được sự hợp tác!
