Bài 4: Trong tế bào nhân sơ, xét một gene dài 4080 A(đơn vị nhé), có…
a. Tính số lượng từng loại nucleotide trên gene
b. Tính số lượng từng loại nucleotdie trên mạch mang mã gốc của gene
c. Tính số lượng nucleotide từng loại trên mRNA do gene phiên mã
Chào các em học sinh lớp 9 yêu quý! Hôm nay thầy/cô sẽ cùng các em giải chi tiết bài tập Sinh học này nhé. Đây là dạng toán cơ bản về mối quan hệ giữa gene và phân tử mRNA, rất hay gặp trong các bài kiểm tra. Các em hãy chú ý theo dõi từng bước:
Tóm tắt dữ kiện quan trọng:
- Tổng chiều dài gene là 4080 Angstrom.
- Số lượng nucleotide loại A của toàn gene là 560.
- Trên mạch đơn thứ nhất của gene: A1 = 260 và G1 = 380.
- Số nucleotide loại U do môi trường cung cấp cho quá trình phiên mã là 600 U.
Phần a: Tính số lượng từng loại nucleotide trên gene
Bước 1: Tính tổng số nucleotide của gene (N).
Ta biết công thức tính chiều dài gene là: L = (N / 2) nhân 3.4 Angstrom.
Suy ra tổng số nucleotide của gene (N) = (L nhân 2) / 3.4.
Thay số vào ta có: N = (4080 nhân 2) / 3.4 = 2400 nucleotide.
Bước 2: Tính số lượng từng loại nucleotide của gene.
Theo nguyên tắc bổ sung trong cấu trúc ADN, ta có các hệ thức: A = T và G = X.
Đề bài cho biết số nucleotide loại A = 560, do đó số lượng nucleotide loại T của gene cũng bằng 560.
Tổng số nucleotide của gene là: A + T + G + X = 2400.
Vì A = T = 560 nên: 560 + 560 + 2G = 2400.
1120 + 2G = 2400.
2G = 2400 – 1120 = 1280.
G = X = 1280 / 2 = 640 nucleotide.
Kết luận phần a: Số lượng các loại nucleotide trên gene là A = T = 560 nucleotide; G = X = 640 nucleotide.
Phần b: Tính số lượng từng loại nucleotide trên mạch mang mã gốc của gene
Đề bài cho mạch đơn thứ nhất có A1 = 260 và G1 = 380.
Áp dụng nguyên tắc bổ sung giữa hai mạch của gene:
- A của mạch này bổ sung với T của mạch kia, và ngược lại.
- G của mạch này bổ sung với X của mạch kia, và ngược lại.
Ta có số lượng nucleotide trên toàn gene là tổng số nucleotide của cả hai mạch:
- A (gene) = A1 + A2 (hoặc T1) = 560. Suy ra số nucleotide loại A trên mạch thứ nhất đã cho là A1 = 260, vậy mạch còn lại sẽ có A2 = 560 – 260 = 300.
- G (gene) = G1 + G2 (hoặc X1) = 640. Suy ra số nucleotide loại G trên mạch thứ nhất là G1 = 380, vậy mạch còn lại sẽ có G2 = 640 – 380 = 260.
Bây giờ, giả sử bài toán không chỉ định rõ mạch nào là mạch mang mã gốc (mạch 1 hay mạch 2), thông thường trong các bài tập dạng này, nếu mạch 1 có các số liệu cụ thể thì ta xét trường hợp mạch 1 hoặc mạch 2 làm mạch gốc. Tuy nhiên, để tìm được chính xác số nucleotide trên mRNA phiên mã từ mạch gốc, ta cần dựa vào dữ kiện số U môi trường cung cấp ở phần c.
Số U môi trường cung cấp cho quá trình phiên mã chính bằng tổng số nucleotide loại A trên mạch mang mã gốc của gene (vì theo nguyên tắc phiên mã, A mạch gốc tổng hợp nên U của mRNA). Mà đề bài cho U môi trường cung cấp là 600, nhưng tổng số A của gene chỉ có 560, điều này có nghĩa là số U môi trường cung cấp thực chất là rU của mRNA, và quá trình phiên mã diễn ra nhiều lần. Tuy nhiên, để đơn giản hóa cho chương trình lớp 9, ta hiểu rằng số U cần cung cấp chính là tổng số nucleotide loại A trên mạch mã gốc nhân với số lần phiên mã. Nhưng ở đây đề không cho số lần phiên mã, ta xem lại dữ kiện: gene phiên mã cần môi trường nội bào cung cấp 600 U. Có thể đề bài ý chỉ xét trên mạch mã gốc có số lượng A đúng bằng số U cung cấp (tức là phiên mã 1 lần, hoặc có sự nhầm lẫn nhỏ trong đề gốc về số liệu A tổng gene và U môi trường). Để giải quyết bài toán mạch gốc, ta xét mạch 1 hoặc mạch 2 sao cho phù hợp với tổng số nucleotide của gene.
Ta có tổng A của gene = 560. Mạch 1 có A1 = 260. Vậy mạch 2 có số A là: 560 – 260 = 300.
Tổng G của gene = 640. Mạch 1 có G1 = 380. Vậy mạch 2 có số G là: 640 – 380 = 260.
Như vậy:
- Nếu chọn mạch 1 làm mạch mã gốc: Mạch 1 có A1 = 260, T1 = T(gene) – A1 = 560 – 260 = 300; G1 = 380, X1 = G(gene) – G1 = 640 – 380 = 260.
- Nếu chọn mạch 2 làm mạch mã gốc: Mạch 2 có A2 = 300, T2 = 260; G2 = 260, X2 = 380.
Dựa vào dữ kiện U môi trường cung cấp là 600 (có thể đề bài có sự hoán đổi hoặc lỗi đánh máy vì tổng A của gene chỉ có 560 nên số U tối đa từ 1 mạch gốc chỉ có thể là 300 hoặc 260 nếu phiên mã 1 lần). Ở đây, ta hiểu rằng số U cung cấp là 600, tức là số lần phiên mã là k lần. Tuy nhiên, để các em dễ hiểu theo chuẩn kiến thức cơ bản, ta xét mạch mang mã gốc là mạch có số A phù hợp với đề bài hoặc ta tính theo công thức tổng quát.
Giả sử mạch 1 là mạch mang mã gốc, ta có các loại nucleotide trên mạch 1 là:
- A mạch gốc = A1 = 260
- T mạch gốc = T1 = 300
- G mạch gốc = G1 = 380
- X mạch gốc = X1 = 260
Phần c: Tính số lượng nucleotide từng loại trên mRNA do gene phiên mã
Theo nguyên tắc bổ sung trong quá trình phiên mã (từ mạch mã gốc của gene tổng hợp nên phân tử mRNA):
- A của mạch gốc sẽ tổng hợp nên rU của mRNA.
- T của mạch gốc sẽ tổng hợp nên rA của mRNA.
- G của mạch gốc sẽ tổng hợp nên rX của mRNA.
- X của mạch gốc sẽ tổng hợp nên rG của mRNA.
Nếu xét quá trình phiên mã diễn ra 1 lần (hoặc căn cứ vào số lượng trên mạch gốc vừa tìm được ở trên):
- Số lượng rU trên mRNA = A mạch gốc = 260 nucleotide.
- Số lượng rA trên mRNA = T mạch gốc = 300 nucleotide.
- Số lượng rX trên mRNA = G mạch gốc = 380 nucleotide.
- Số lượng rG trên mRNA = X mạch gốc = 260 nucleotide.
Lưu ý với các em: Tổng số nucleotide trên phân tử mRNA chính bằng N chia 2 = 2400 / 2 = 1200 nucleotide. Ta kiểm tra lại tổng các loại nucleotide trên mRNA: 260 + 300 + 380 + 260 = 1200 (chính xác tuyệt đối).
Hy vọng phần giải thích chi tiết này sẽ giúp các em nắm vững phương pháp giải các bài tập về ADN và quá trình phiên mã. Chúc các em học tập thật tốt!
\(a)\) Số lượng từng loại nucleotide trên gene:
\(N=\dfrac{L\cdot 2}{3,4}=\dfrac{4080\cdot 2}{3,4}=2400\) \((\)nu\()\)
\(+\)Theo nguyên tắc bổ sung:
\(A = T = 560\) \((\)nucleotide\()\)
\(G = C = \dfrac{2400 – 2 \cdot 560}{2} = 640\) \((\)nu\()\)
\(b)\) Số lượng từng loại trên mạch gốc:
\(+\)Mạch \(1\) có: \(A_1 = 260, G_1 = 380\)
\(=>\)Mạch \(2\) có:
\(A_2 = 560 – 260 = 300\)
\(G_2 = 640 – 380 = 260\)
\(+\)Vì số nu loại \(U\) phiên mã là \(600\) chia hết cho \(A_{2}\) nên mạch \(2\) là mạch gốc
\(+\)Số nu từng loại của mạch gốc:
\(A_{\text{gốc}} = A_2 = 300\) \((\)nucleotide\()\)
\(T_{\text{gốc}} = A_1 = 260\) \((\)nucleotide\()\)
\(G_{\text{gốc}} = G_2 = 260\) \((\)nucleotide\()\)
\(C_{\text{gốc}} = G_1 = 380\) \((\)nucleotide\()\)
\(c)\) Số lượng từng loại trên mRNA:
\(+\)Theo nguyên tắc bổ sung với mạch gốc:
\(rU=A_{\text{gốc}} = 300\) \((\)nucleotide\()\)
\(rA=T_{\text{gốc}} = 260\) \((\)nucleotide\()\)
\(rC=G_{\text{gốc}} = 260\) \((\)nucleotide\()\)
\(rG=C_{\text{gốc}} = 380\) \((\)nucleotide\()\)
Tổng số nucleotide của gene:
\(N = \frac{2 \cdot L}{3,4} = \frac{2 \cdot 4080}{3,4} = 2400 \text{ (nucleotide)}\)
Số nucleotide trên mỗi mạch đơn:
\(N_1 = N_2 = \frac{N}{2} = 1200 \text{ (nucleotide)}\)
a) Số lượng từng loại nucleotide trên gene:
\(A = T = 560\)
\(G = X = \frac{N}{2} – A = 1200 – 560 = 640\)
b)Xét các nucleotide trên mạch 1:
\(T_1 = A – A_1 = 560 – 260 = 300\)
\(X_1 = G – G_1 = 640 – 380 = 260\)
Xét các nucleotide trên mạch 2:
\(A_2 = T_1 = 300\)
\(T_2 = A_1 = 260\)
\(G_2 = X_1 = 260\)
\(X_2 = G_1 = 380\)
Xác định mạch gốc dựa vào số uracil môi trường cung cấp (\(U_{\text{mt}} = k \cdot A_{\text{gốc}}\) với \(k\) là số lần phiên mã):
Nếu mạch 1 làm gốc:
\(k = \frac{600}{A_1} = \frac{600}{260} \approx 2,31\) (loại vì \(k\) phải là số nguyên).
Nếu mạch 2 làm gốc:
\(k = \frac{600}{A_2} = \frac{600}{300} = 2\) (TM)
c) Số lượng từng loại nucleotide trên mạch gốc:
\(A_2 = 300\)
\(T_2 = 260\)
\(G_2 = 260\)
\(X_2 = 380\)
c)Số lượng từng loại nucleotide trên 1 phân tử mRNA:
\(rU = A_2 = 300\)
\(rA = T_2 = 260\)
\(rX = G_2 = 260\)
\(rG = X_2 = 380\)
Trợ Lý Xưởng In Thiên Nam
Add comment