Các dạng bài tập Sinh 12 Bài 1. Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

Bài 1. Gen, mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN

A. Phương pháp giải các dạng bài tập về gen

1. Bài tập liên hệ giữa tổng nuclêôtit với chiều dài và khối lượng của gen

Gen (hay ADN) có 2 mạch đơn.

Chiều dài gen (hay ADN) là chiều dài của 1 mạch đơn và mỗi nuclêôtit xem như có kích thước 3,4 Å.

Ta có chiều dài: 

 (L là chiều dài gen, N là số nuclêôtit của gen).

Khối lượng trung bình của mỗi nuclêôtit trong gen là 300đvC. 

Ta có khối lượng của gen có N nuclêôtit là:

2. Vận dụng nguyên tắc bổ sung để xác định tỷ lệ %, số lượng từng loại nuclêôtit trong gen.

Gọi A, T, G, X là các loại nuclêôtit của gen. Theo nguyên tắc bổ sung (NTBS), trên hai mạch của gen, các nuclêôtit đứng đối diện từng cặp, nối nhau bằng liên kết hyđrô yếu theo NTBS:

A hợp với T (và ngược lại); G hợp với X (và ngược lại).

Do vậy, ta có các hệ quả sau:

* Về số lượng:

Vậy: Trong gen tổng số lượng của hai loại nuclêôtit không bổ sung nhau, luôn luôn bằng số nuclêôtit trong một mạch đơn.

* Về tỉ lệ %:

3. Bài tập liên hệ giữa số lượng các loại nuclêôtit của gen với số liên kết hydro, liên kết cộng hóa trị của gen

*Về liên kết hyđrô, theo nguyên tắc bổ sung:

- A nối với T bằng 2 liên kết hyđrô. Do vậy số liên kết hyđrô của cặp A-T là 2A (hoặc 2T).

- G nối với X bằng 3 liên kết hyđrô. Tương tự, số liên kết hyđrô của cặp G - X là 3G (hoặc 3X).

- Gọi H là tổng số liên kết hyđrô của gen, N là tổng số nuclêôtit của gen.

Ta có:

*Về liên kết cộng hóa trị:

Trong mỗi nuclêôtit cũng có một liên kết cộng hóa trị.

Nếu chỉ xét liên kết cộng 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 gen có (N/2 - 1) liên kết.

Gọi Y là tổng liên kết hóa trị giữa các nuclêôtit của gen:

B. Phương pháp giải các dạng bài tập về quá trình nhân đôi AND

1. Xác đinh số lần tự nhân đôi, số phân tử ADN và sỗ chuỗi polinucleotit được tạo ra trong quá trình nhân đôi

a) Tính số phân tử ADN:

1 ADN mẹ qua 1 lần tự nhân đôi tạo 2= 21 ADN con

1 ADN mẹ qua 2 lần tự nhân đôi tạo 4= 22 ADN con

1 ADN mẹ qua 3 lần tự nhân đôi tạo 8= 23 ADN con

1 ADN mẹ qua k lần tự nhân đôi tạo ra 2k ADN con

→ Qua k lần tự nhân đôi

Trong 2k phân tử ADN tạo thành có một phân tử ADN mẹ ban đầu.

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 chứa 1 mạch cũ của ADN mẹ. Có nghĩa là luôn có 2 mạch ADN ban đầu.

Vì vậy số ADN con còn lại có cả 2 mạch có nguyên liệu hoàn toàn từ nucleotit mới của môi trường nội bào. 

b) Tính số chuỗi polinucleotit.

Mỗi một phân tử ADN gồm có hai chuỗi polinucleotit. Sau k lần nhân đôi thì số chuỗi polinucleotit được tạo ra là:

Sau k lần nhân đôi thì số chuỗi polinucleotit có nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường được tổng hợp là: 

2. Tính số nucleotit môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.

Phân tử ADN mới được tạo ra có thành phần cấu tạo và số lượng các loại nucleotit giống với phân tử ADN ban đầu.

- Khi gen nhân đôi một lần:

Nmt = Ngen

Amt = Tmt = Agen = Tgen

Gmt = Xmt = Ggen = Xgen

- Từ đó nếu phân tử ADN nhân đôi k lần thì sẽ có: 

3. Xác định số liên kết hiđrô và liên kết cộng hóa trị được hình thành và bị phá hủy trong nhân đôi.

a) Tính số liên kết hiđrô (H).

Số liên kết H trong một phân tử ADN là: 2A + 3G = 2A + 2G + G = N + G

Số liên kết H được hình thành trong lần nhân đôi thứ k là Hht = H× 2k

Tổng số liên kết hidro được hình thành sau k lần nhân đôi (bao gồm cả các lần nhân đôi từ 1 → k) là:

Số liên kết H bị phá vỡ là trong lần nhân đôi thứ k là: H = H× 2k – 1

Tổng số liên kết hidro bị phá vỡ sau k lần nhân đôi là:

b) Tính số liên kết cộng hóa trị

Liên kết cộng hóa trị giữa các nucleotit trong 1 mạch thì không bị phá vỡ, sau khi nhân đôi thì số lượng liên kết hóa trị tăng lên gấp đôi.

Sau khi nhân đôi k lần thì số liên kết hóa trị của phân tử là

4. Tính số đoạn mồi và đoạn Okazaki xuất hiện trong nhân đôi

Xét với một chạc chữ Y:

Mạch được tổng hợp liên tục có 1 đoạn mồi để khởi đầu, 0 đoạn Okazaki.

Mạch được tổng hợp gián đoạn có: số đoạn mồi = số đoạn Okazaki

Trong một đơn vị tái bản thì có hai chạc chữ Y

→ Số đoạn mồi xuất hiện trong một chạc chữ Y là: