Chuyên đề Gen, mã di truyền và quá trình tự phân đôi

VẤN ĐỀ 1: GEN, MÃ DI TRUYỀN VÀ QUÁ TRÌNH TỰ PHÂN ĐÔI Mốt số kiến thức cơ bản cần nhớ: Gen: là một đoạn của phần tử ADN mang thông tin mã hóa cho một sản phẩm nhất định, sản phẩm đó có thể là chuỗi polipeptit hay ARN. Cấu trúc của gen: Một gen mã hóa điển hình gồm 3 vùng có trình tự các nuclêôtit (Nu) là: Vùng điều hòa: Nằm ở đầu gen mang tín hiệu khởi động và kiểm soát quá trình phiên mã. Vùng mã hóa: Mang thông tin mã hóa các axit amin; Ở sinh vật nhân sơ có vùng mã hóa liên tục (gen không phân mảnh); Ở sinh vật nhân thực có vùng mã hóa không liên tục (gen phân mảnh), vùng mã hóa axit amin là “exon”, vùng mã hóa axit amin gọi là “intron”. Vùng kết thúc: mang tín hiệu kết thúc phiên mã. Cấu tạo của gen: Gen thường gặp các dạng xoán kép A, B, C, D & Z. Trong đó, dạng B là phổ biến gồm 2 mạch ngược chiều nhau . Chiều xoắn của phân tử từ trái sang phải (xoắn phải); Đường kính vòng xoắn bằng 20 ; Mỗi cặp nu có chiều cao là 3,4 ; Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nu và cao 34 ; Mỗi nucleotit có khối lượng phân tử M= 300 đvc; Mỗi nuclêôtit được cấu tạo từ 3 thành phần: +H3PO4 (axit photphoric); +C5H10O4 (đường đê ôxiribô); +Một trong các bazơ nitric (A, T, G, X), trong đó A và G có kích thước lớn, T và X có kích thước bé. Các nu đối diện trên 2 mặt của ADN (gen) liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô theo nguyên tắt bổ sung (NTBS), đều là liên kết kém bền: A = T (2 liên kết hiđrô) G X (3 liên kết hiđrô) Các loại gen: Gen cấu trúc: là genmang thông tin mã hoá cho các sản phẩm tạo nên thành phần cấu trúc hay chức năng của tế bào. Gen điều hòa: là những gen tạo ra những sản phẩm kiểm soát hoạt động của các gen. Mã di truyền: Là trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong gen qui định trình tự sắp xếp các axit amin trong protein. Mã di truyền là mã bộ 3 vì: Trong gen có 4 loại nucleotit: A, T, G, X. Protein có khoản 20 axitamin Với 3 nu xác định tạo ra một axitamin => ta có: 43 = 64 tổng hợp thừa đủ để mã hóa 20 axitamin. Trong số 64 tổ hợp có 3 bộ ba không mã hóa axitamin mà đóng vai trò báo hiệu kết thúc quá trình dịch mã đó là: ATT, ATX, AXT (ở cuối mạch khuôn của gen) tương ứng với AUG trên mARN sẽ quyết định mã hóa cho axitamin methionin ( axitamin mỡ dầu). Nguyên tắc bổ sung (NTBS) Theo nguyên tắt bổ sung nếu biết được trình tự sắp xếp của các nucleotit trong mạch đơn này thì có thể suy ra trình tự sắp xếp các nucleotit trên mạch đơn kia. Tỉ số trong gen là khác nhau đặc trưng cho từng loài Trong một phân tử AND (gen) xoắn kép thì số ađenin (A) bằng số timin (T) và số guanin (G) bằng số xitôxin (X): A = T; G = X A + G = T + X; Tổng số nucleotit (N) = 2(A + G) = 2 (T + X) =100% Số nu 1 mạch của AND = A + G = T + X = 50% MỘT SỐ KIẾN THỨC VẬN DỤNG GIẢI CÁC BÀI TẬP: Dạng 1: tương quan giữa tổng các nucleotit với chiều dài và khối lượng của gen (AND): AND (hay gen) có hai mạch đơn nên chiều dài của một gen cung chính là chiều dài của một mạch đơn và mỗi nucleotit xem như có kích thước là 3,4 (ĂngStron). 1 = 10-4 = 10-7mm Gọi N: tổng số nucleotit trong hai mạch của AND Gọi L: chiều dài của AND (gen) Gọi M: khối lượng của AND Gọi C: số chu kì xoắm của AND Công thức tính sô nu (n). Trong AND có 4 loại nu A, T, G, X N = A + T + X + G mà A = T, G = X. ó N = 2A + 2G = 2T + 2X Số nu một mạch của gen: = A + G Công thức tính chiều dài của gen: (L) 1 nu ( hoặc 1 cặp nu) cao 3,4 Ta có N nucleotit => L = 3,4 => N = 2 Công thức tính khối lượng của AND (hay gen): (M) Một nu có khối lượng phân tử 300 đvC Ta có N nu M = N 300 (đvC) => N = (nu) Hoặc M = Công thức tính số chu kì xoắn: (C) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nu (tức 20 nu) Ta có N => Một chu kỳ xoắn cao 34 (gồm 10 cặp nu) Mà một cặp nu cao 3,4 Dạng 2: xác định tỉ lệ % từng loại nu trong hai mạch của AND theo NTBS: Công thức tính % các loại nu trong gen: A=T => %A = %T G = X => %G = %X %(A + G + T + X) = 100% %(A + G)=%(T + X) = 50%N ó %A = %T= 50% - %G %G = %X = 50% - %A Dạng 3: tính số liên kết H, liên kết cộng hóa trị và mối tương quan giữa chúng với % số lượng các loại nucleotit cua gen: Tính số liên kết hiđro (H): A của một mạch này liên kết với T của mạch kia bằng 2 liên kết H và ngược lại. Do vậy có bao nhiêu A (hoặc T) thì có 2A (hoặc 2T) liên kết H. Số liên kết H giữa chúng là 2A (hoặc 2T). Tương tự G và X liên kết với nhau bằng 3 liên kết H nên số liên kết H giữa chúng là 3G (hoặc 3X). Gọi H là số liên kết H của ADN, ta có mối tương quan sau: H = 2A + 3G hay H = 2A + 3X = 2T + 3G = 2T + 3X ó H = 2 (7) Tính số liên kết hóa trị (dieste-phosphat) (HT) Mỗi nu có một liên kết hóa trị ( giữa nhóm PO4 với C_5’ của đường). Ta có: N(nu) => HT = N (1) Giữa hai nu trong một mạch đơn lại có 1 liên kết hóa trị Nếu chỉ xét liên kết hóa trị giữa nu này với nu khác trong mỗi mạch đơn ta có: Cứ 2 nu kế tiếp nhau có 1 liên kết Cứ 3 nu kế tiếp nhau có 2 lien kết … Cứ nu kế tiếp nhau có liên kết ó HT = Mà trong ADN có hai mạch đơn nên số liên kết hoá trị của hai mạch đơn: HT = 2() ó N – 2 (2) (9) nếu xét tổng số liên kết hoá trị có trong phân tử AND, ta có: (1) + (2) ó HT = N +N – 2 = 2N - 2 BÀI TẬP VẬN DỤNG: Bài 1: Gen dài 0,408 µm có khối lượng là: A. 360.000 đvC B. 720.000 đvC C. 540.000 đvC D.460.000 đvC Bài 2: Một gen không phân mảnh dài 4202,4 A0 sẽ chứa bao nhiêu cặp nuclêôtit ? A. 472 B. 1236 C. 618 D.3708 Bài 3: Gen có 72 chu kỳ xoắn, sẽ có chiều dài là bao nhiêu micrômet (µm) ? A. 0,4692 B. 0,1172 C. 0,2448 D.0,17595 Bài 4: Gen dài 0,2482 µm có bao nhiêu chu kỳ xoắn ? A. 73 B. 146 C. 1460 D.730 Bài 5: Gen phân mảnh chứa 4500 nuclêôtit gồm 4 đoạn êxon và intron xếp xen kẻ nhau có số nucleotit theo tỉ lệ 4:2:1:3. Các đoạn êxon dài bao nhiêu Ăngstron (A0) ? A. 7650 B. 3825 C. 4590 D.3060 Bài 6: Gen cấu trúc có khối lượng 500400 đvC sẽ có chiều dài là bao nhiêu A0 ? A. 1417,8 B. 5671,2 C. 4253,4 D.2835,6 Bài 7: Một gen có khối lượng 615600 đvC sẽ có bao nhiêu nuclêôtit ? A. 4101 B. 2052 C. 5593 D.1026 Bài 8: Gen có 920 cặp nuclêôtit sẽ có số chu kỳ xoắn là : A. 184 B. 92 C. 46 D.69 Bài 9: Một gen chứa 2634 nuclêotit sẽ có chiều dài là bao nhiêu A0 ? A. 2238,9 B. 8955,6 C. 388,35 D.4477,8 Bài 10: Một gen phân mảnh chứa 952 cặp nuclêôtit có khối lượng là bao nhiêu ? A. 1142400 đvC B. 285600 đvC C. 571200 đvC D.428100 đvC Bài 11: Một gen có số nuclêôtit là 6800,có số chu kỳ xoắn theo Watso-Cric là ? A. 338 B. 340 C. 680 D.180 Bài 12: Một gen có tổng số liên kết hiđrô là 4050. Gen có hiệu số giữa nu loại X với một loại nu không bổ sung với nó bằng 20% số nu của gen. Số nu của gen (N) là bao nhiêu ? A. 3000 B. 3100 C. 3120 D.3210 Bài 13: Một gen có chiều dài 5100 A0 và số nu loại G chiếm 30% tổng số nuclêôtit của cả gen. Số liên kết hiđrô của gen đó là bao nhiêu ? A. 3900 B. 3000 C. 2700 D.1850 Bài 14: Một gen có A=30%=900 nu. Số liên kết hiđrô của gen là ? A. 2400 B. 3600 C. 4200 D.6000 Bài 15: Một gen có cấu trúc 2 mạch xoắn kép, có tỉ lệ A+T / G+X = 1,5 và tổng số nuclêôtit bằng 3000. Số nuclêotit mỗi loại của gen (A,T,G,X) là : A. G=X=900;A=T=600 B. G=X=600;A=T=900 C. G=X=A=T=600 D. G=X=A=T=900 Bài 16: Một sợi đơn của phân tử ADN xoắn kép có tỉ lệ A+G / T+X = 0,40 thì trên sợi đơn bổ sung tỉ lệ đó là ? A. 0,60 B. 0,52 C. 2,5 D.0,32 Bài 17: Một gen có số chu kỳ xoắn là 75. Số liên kết hoá trị giữa axit và đường trong gen là ? A. 479 B. 1498 C. 2999 D.2998 Bài 18: Một gen có hiệu số giữa nu loại T với loại nu không bổ sung bằng 20%. Tỷ lệ % từng loại nu của gen là : A. G=X=35%;A=T=15% B. G=X=15%;A=T=35% C. G=X=65% ; A=T=35% D. G=X= 35% ; A=T=65% Bài 19: Một gen có A>G và có tổng giữa 2 loại nu bổ sung cho nhau bằng 52%. Tỷ lệ % từng loại nu của gen là : A. G=X=74%;A=T=26% B. G=X=24%;A=T=26% C. G=X=26% ; A=T=24% D. G=X= 26% ; A=T=74% Bài 20: Một gen có A>G và tỉ lệ giữa 2 loại nu bằng 3/5. Tỷ lệ % từng loại nu của gen là : A. G=X=31,25%; A=T=18,75% B. G=X=28,2%; A=T=21,8% C. G=X=18,75% ; A=T=31,25% D. G=X= 21,8% ; A=T=28,2% Bài 21: Một gen có tỉ lệ X+G / A+T = 9/7. Tỷ lệ % từng loại nu của gen là : A. G=X=93,75%;A=T=6,25% B. G=X=21,875%;A=T=28,125% C. G=X=56,25% ; A=T=43,75% D.G=X=28,125% ; A=T=21,875% Bài 22: Một gen có X=3T. Tỷ lệ % từng loại nu của gen là : A. G=X=37,5%; A=T=12,5% B. G=X=75%; A=T=25% C. G=X=87,5% ; A=T=12,5% D. G=X= 75% ; A=T=25% Bài 23: Một gen có chiều dài là 5100A0. Khi tự nhân đôi 1 lần thì môi trường nội bào đã cung cấp số nuclêôtit (Nmt) tự do là bao nhiêu ? A. 2500 B. 3000 C. 2000 D.1500 Câu 24. T > X và tích giữa hai loại nucleotit không bổ sung bằng 4%. Tỷ lệ phần trăm mỗi loại nucleotit của gen là: A = T = 60%; G = X = 40% A = T = 70%; G = X = 30% A= T = 30%; G = X = 20% A = T = 40%; G = X = 10% Câu 25. Gen có T = 14,25% trổng số nucleotit. Tỷ lệ % từng loại nucleotit của gen là: A = T = 14,25%; G = X = 86,85% A = T = 7,125%; G = X = 42,475% A= T = 14,25%; G = X = 35,75% A = T = G = X = 14,25% Câu 26. Gen có X < A và có T2 = X2=13%. Tỷ lệ phần trăm từng loại nucleotit của gen là: A = T = 20%; G = X = 30% A = T = 35%; G = X = 15% A= T = 30%; G = X = 20% A = T = 40%; G = X = 10% Câu 27. Một gen cấu trúc có tỷ lệ và có khối lượng 582000 đvC. Số lượng từng loại nucleotit từng của gen là: A = T = 679; G = X = 291 A = T = 291; G = X = 679 A= T = 582; G = X = 388 A = T = 1358; G = X = 582 Một gen có 300 nucleotit loại A và có G=40% tổng số nucleotit: Sử dụng dữ kiện trên trả lời các câu hỏi 28, 29, 30. Câu 28. Số liên kết hóa trị giữa axit và đường của gen là: 2998 5998 5999 4220 Câu 29. Số liên kết hóa trị giữa các nucleotit và số liên kết của gen lần lượt là: 5998 và 3600 5998 và 4200 2998 và 4200 3000 và 4200 Câu 30. Khối lượng của gen là: 126.103 đvC 9.104 đvC 45.103 đvC 9.105 đvC Tổng liên kết H2 và liên kết hóa trị giữa các nucleotit của một gen là 6448, trong đó số liên kết hidro nhiều hơn số liên kết hóa trị là 452 liên kết. Sử dụng dữ kiện trên trả lời câu hỏi 31, 32. Câu 31. Gen có chiều dài là: 5100 Ao 4080 Ao 3060 Ao 2040 Ao Câu 32. Số nucleotit mỗi loại trong gen là: A = T = 1200; G = X = 300 A = T = 900; G = X = 600 A= T = 450; G = X = 1050 A = T = 1050; G = X = 450 Mạch đơn của gen cấu trúc có 1799 liên kết hóa trị giữa axit và đường, có 2350 liên kết Hidro. Sử dụng dữ kiện trên trả lời câu hỏi 33, 34, 35, 36. Câu 33. Chiều dài gen là: 2856 Ao 3366 Ao 2244 Ao 5712 Ao Câu 34. Số nucleotit từng loại là: A = T = 363; G = X = 477 A = T = 336; G = X = 504 A= T = 504; G = X = 336 A = T = 672; G = X = 1008 Câu 35. Gen dài 3417 Ao có số liên kết Hidro giữa G và X bằng số liên kết giửa A và T. Số nucleotit từng loại của gen là. A = T = 402; G = X = 603 A = T = G = X = 402 A= T = 603; G = X = 402 A = T = 603; G = X = 1809 Câu 36. Một gen chứa 3900 liên kết Hidro và tổng 2 loại nucleotit là 60%, số nucleotit của gen là: 3000 3250 1500 A hoặc B Dạng 4: Tính số lượng nucleotit mỗi loại của từng mạch đơn Phương pháp giải Các nucleotit của mạch đơn 1 là A1, G1, T1, X1 Các nuclêotit của mạch đơn 2 là A2, G2, T2, X2 Theo nguyên tắc bổ sung ta có: A1 = T2; T1 = A2; G1 = X2; X1 = G2. A1 + T1 = A2 + T2 = A1 + A2 = T1 + T2 = A = T ó G1 + X1 = G2 + X2 = G1 + G2 = X1 + X2 = G = X Bài tập vận dụng Mạch đơn của gen có tỷ lệ các loại nuclêotit: A: T: G: X = 1: 2: 3: 4. Gen chứa 2300 liên kết hiđro. Sử dụng dữ kiện trên trả lời câu hỏi 37, 38 ,39. Câu 37. Chiều dài của gen: 3060 Ao 4080 Ao 8160 Ao 40800 Ao Câu 38. Số lượng từng loại nuclêotit của gen: A = T = 720; G = X = 1680 A = T = 840; G = X = 360 A= T = 360; G = X = 840 A = T = 800; G = X = 1600 Câu 39. Số liên kết hóa trị giữa axit và đường: 4798 2398 2402 3598 Trên một mạch của gen có tỷ lệ các loại nuclêotit A: T: G: X lần lượt là 6: 4: 7: 3. Biết gen dài 6120 Ao. Sử dụng dữ kiện trên trả lời câu hỏi 40, 41, 42. Câu 40. Tỷ lệ % từng loại nuclêotit ở mạch thứ 2: A2, G2, T2, X2 so với số nuclêotit lần lượt là: 10%; 15%; 7,5%, 17,5% 20%; 30%; 15%; 35% 15%; 10%; 7,5%; 17,5% 30%; 20%; 35%; 15% Câu 41. Số lượng nuclêotit ở mạch thứ nhất lần lượt là: 1080; 720; 1260; 540 540; 360; 630; 270 270; 180; 315; 135 180; 270; 135; 315 Câu 42. Số lượng từng loại nuclêotit của gen: A = T = G = X = 450 A = T = G = X = 1800 A = T = G = X = 900 A = T = G = X = 600