CHUYÊN ĐỀ 3: DI TRUYỀN PHÂN TỬ
PHẦN 1: ADN
A. LÝ THUYẾT
I. ADN
1. Cấu tạo hoá học của ADN:
- ADN là Axit Dezoxiribonuclêic được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân với đơn phân là nuclêôtit.
- Thành phần hoá học chủ yếu của ADN gồm các nguyên tố cơ bản : C, H, O, N, S, P.
- Nuclêôtit của AND gồm 4 loại: Ađênin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitozin (X).
- Phân tử ADN gồm 2 mạch đơn xếp song song và xoắn đều đặn quanh 1trục chung tạo thành 1 chuỗi xoắn kép có đường kinh 20 A0.
- Trong chuỗi xoắn kép ADN, các nuclêôtit đối diện nhau trên 2 mạch đơn tạo thành từng cặp theo nguyên tắc bổ sung:
A trao đổi với T bằng 2 liên kết hidrô
G trao đổi với X bằng 3 liên kết hidrô
- Kích thước của phân tử ADN: có thể dài tới 1mm. khối lượng phân tử có thể tới 106 đvC.
- Mỗi loại phân tử ADN được đặc trưng bởi số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp các nuclêôtit, tạo nên tính đa dạng và đặc thù của ADN.
- Trong tế bào sinh dưỡng : ADN tập trung trong nhân và có hàm lượng đặc trưng cho từng loài.
- Trong tế bào sinh dục (giao tử): hàm lượng ADN giảm đi một nửa. Qua quá trình thụ tinh sẽ được phục hồi trong hợp tử.
2. Cơ chế tự nhân đôi của ADN:
- Do tác dụng của một loại men cắt đứt các liên kết hiđrô nối giữa các nuclêôtit trên 2 mạch đơn, làm tách rời dần dần 2 mạch đơn ADN theo nguyên tắc bổ sung.
- Do tác dụng của một loại men khác gắn các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào với các nuclêôtit trên 2 mạch đơn ADN theo nguyên tắc bổ sung.
- Kết quả từ 1 phân tử ADN mẹ ban đầu, tạo ra 2 phân tử ADN con giống hệt phân tử ADN mẹ. Trong mỗi phân tử ADN con có mạch là của ADN mẹ ban đầu, còn 1 mạch được cấu tạo từ nuclêôtit tự do của môi trường.
II. Các công thức thường gặp trong giải bài tập
- 1 nuclêôtit có chiều dài: 3,4 A0 và có khối lượng phân tử là 300 đvC.
- Số nuclêôtit mỗi loại trong phân tử ADN : A = T; G = X.
- Số nuclêôtit trên từng mạch đơn ADN:
A1 = T2 ; T1 = A2 → A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2
G1 = X2 ; X1 = G2 → G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2
- Tỉ lệ % mỗi loại nuclêôtit trong ADN:
%A = %T; %G = %X; %A = %T = (%A1 + %A2)/2; %G = %X = (%G1 + %G2)/2
- Tổng số nuclêôtit trong ADN (N):
N = A + T + G + X; N = 2A + 2G = 2T + 2X = 2T + 2G = 2A + 2X.
- Tổng số nuclêôtit trên 1 mạch đơn ADN (N/2) : N/2 = A + G = T + X = T + G = A + X
- Chiều dài phân tử ADN( lADN ) : lADN = N/2. 3,4A0
- Khối lượng của phân tử ADN ( MADN) : MADN = N . 300 đvC
- Tổng số liên kết hiđrô của phân tử AND (H):
H = 2A + 3G = 2T + 3X = 2T + 3G = 2A + 3X
- Số phân tử ADN con được tạo ra từ 1 phân tử AND ban đầu:
+ Tự nhân đôi 1 lần: 21 ; Tự nhân đôi n lần: 2n
- Tổng số nuclêôtit các loại môi trường cung cấp cho 1 phân tử ADN ( Nmt)
+ Tự nhân đôi 1 lần: Nmt = NADN ; Tự nhân đôi n lần: Nmt = NADN (2n – 1)
- Số nu mỗi loại môi trường cung cấp cho 1 phân tử ADN ( Amt, Tmt,, Gmt,, Xmt,)
+ Tự nhân đôi 1 lần: Amt = Tmt = AADN = TADN ; Gmt = Xmt = GADN = XADN
+ Tự nhân đôi n lần: Amt = Tmt = AADN(2n – 1) = TADN (2n – 1);
Gmt = Xmt = GADN(2n – 1) = XADN (2n – 1)
- Tổng số liên kết hiđro bị cắt đứt khi 1 phân tử ADN tự nhân đôi (H)
+ Tự nhân đôi 1 lần: H = HADN ; Tự nhân đôi n lần: H = HADN (2n – 1)
B. Câu hỏi và bài tập
I. Câu hỏi tự luận
Câu 1: Giải thích vì sao hai ADN con được tạo ra qua quá trình nhân đôi lại giống với ADN mẹ
Trả lời
Hai ADN con được tạo ra qua quá trình nhân đôi lại giống với ADN mẹ vì quá trình nhân đôi của AND tuân theo các nguyên tắc:
- Nguyên tắc bổ sung: Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của AND mẹ.
- Nguyên tắc giữ lại một nửa (bán bảo toàn): Trong ADN con có một mạch của ADN mẹ (mạch cũ), mạch còn lại được tổng hợp mới.
Câu 2: Một phân tử ADN của một tế bào có hiệu số %G với nuclêôtit không bổ sung bằng 20%. Biết số nuclêôtit loại G của phân tử ADN trên bằng 14000 nuclêôtit. Khi ADN trên nhân đôi bốn lần, hãy xác định:
a. Số nuclêôtit mỗi loại môi trường cung cấp cho cả quá trình trên.
b. Số liên kết cộng hoá trị được hình thành trong quá trình.
c. Số liên kết hiđrô bị phá huỷ trong cả quá trình trên.
Trả lời:
Theo đề bài ta có: %G - %A = 20%
Theo nguyên tắc bổ sung: %G + %A = 50%
Nên %G = %X = 35%; %A = %T = 15%
Tổng số nuclêôtit của phân tử ADN là: N = 14000 : 35% = 40000 (nuclêôtit)
Số nuclêôtit mỗi loại: G = X = 14000 (nuclêôtit)
A = T = 6000 (nuclêôtit)
a. Số nuclêôtit mỗi loại môi trường cung cấp cho phân tử ADN nhân đôi 4 lần:
A = T = 6000 x (24 - 1) = 90000 (nuclêôtit)
G = X = 14000 x (24 – 1)= 210000 (nuclêôtit)
b. Số liên kết hoá trị được hình thành: (40000 – 2) x (24 – 1) = 599970
c. Số liên kết hi đrô bị phả huỷ: (2 x 6000 + 3 x 14000) x 11 = 594000
Câu 3: ADN dài 5100Å với A = 20%. Nhân đôi liên tiếp 3 lần, số liên kết hiđrô bị phá vỡ là bao nhiêu ?
Trả lời
Tổng số nuclêôtit của gen là: (5100 x 2) : 3,4 = 3000 (nuclêôtit)
Số nuclêôtit mỗi loại của gen là:
A = T = 3000 x 20% = 600 (nuclêôtit)
G = X = 3000 x 30% = 900 (nuclêôtit)
Tổng số liên kết hiđrô ở mỗi phân tử ADN là: 2A + 3G = 2 x 600 + 3 x 900 = 3900
Số liên kết hiđrô bị phá vỡ: 3900 x (1 + 2 + 4) = 27300 (liên kết hiđrô)
Câu 4: Một đoạn AND có cấu trúc như sau:
Mạch 1: -A-G-T-A-T-X-G-T
Mạch 2: -T-X-A-T-A-G-X-A
Viết cấu trúc của hai đoạn AND con được tạo thành sau khi đoạn AND mẹ nói trên kết thúc quá trình nhân đôi.
Trả lời
Cấu trúc của hai đoạn AND con được tạo thành sau khi đoạn AND mẹ nói trên kết thúc quá trình nhân đôi:
ADN 1: -A-G-T-A-T-X-G-T-
-T-X-A-T-A-G-X-A-
ADN 2: - T-X-A-T-A-G-X-A-
- A-G-T-A-T-X-G-T-
Câu 5: Xét trường hợp 1 gen có 2 alen A và a, trong đó alen A có chiều dài 153nm và có 1169 liên kết Hidro. Alen a có chiều dài bằng alen A nhưng số liên kết Hidro lớn hơn gen A là 1 liên kết. Cặp Aa nhân đôi liên tiếp 2 lần. Vậy môi trường nội bào cần cung cấp số Nu từng loại là bao nhiêu?
Trả lời:
*) Xét alen A:
- Chiều dài alen A: 153nm = 1530A0
=> Số nu của alen A: 900 (Nu)
- Bài ra ta có hệ phương trình:
*) Xét alen a:
- Do alen a có cùng chiều dài với alen A nên sô Nu 2 alen bằng nhau.
- Mà bài cho số lk Hidro gen a hơn gen A 1 lk nên có:
H = 1169 + 1 = 1170 (lk)
- Từ đó ta có hệ phương trình:
*) Số lượng từng loại Nu môi trường nội bào cung cấp:
Amt = Tmt= (22 – 1)(181 + 180) = 1083 (Nu)
Gmt = Xmt= (22 – 1)(269 + 270) = 1617 (Nu)
II. Câu hỏi trắc nghiệm
(Check đáp án ở cuối bài)
Câu 1: Tên gọi của phân tử ADN là:
A. Axit đêôxiribônuclêic
B. Axit nuclêic
C. Axit ribônuclêic
D. Nuclêôtit
Câu 2: Các nguyên tố hoá học tham gia trong thành phần của phân tử ADN là:
A. C, H, O, Na, S
B. C, H, O, N, P
C. C, H, O, P
D. C, H, N, P, Mg
Câu 3: Điều đúng khi nói về đặc điểm cấu tạo của ADN là:
A. Là một bào quan trong tế bào
B. Chỉ có ở động vật, không có ở thực vật
C. Đại phân tử, có kích thước và khối lượng lớn
D. Cả A, B, C đều đúng
Câu 4: Đơn vị cấu tạo nên ADN là:
A. Axit ribônuclêic
B. Axit đêôxiribônuclêic
C. Axit amin
D. Nuclêôtit
Câu 5: Cơ chế nhân đôi của ADN trong nhân là cơ sở
A. đưa đến sự nhân đôi của NST.
B. đưa đến sự nhân đôi của ti thể.
C. đưa đến sự nhân đôi của trung tử.
D. đưa đến sự nhân đôi của lạp thể.
Câu 6: Mỗi vòng xoắn của phân tử ADN có chứa :
A. 20 cặp nuclêôtit
B. 20 nuclêôtit
C. 10 nuclêôtit
D. 30 nuclêôtit
Câu 7: Quá trình tự nhân đôi xảy ra ở:
A. bên ngoài tế bào.
B. bên ngoài nhân.
C. trong nhân tế bào.
D. trên màng tế bào.
Câu 8: Sự nhân đôi của ADN xảy ra vào kì nào trong nguyên phân?
A. Kì trung gian
B. Kì đầu
C. Kì giữa
D. Kì sau và kì cuối
Sử dụng dự kiện sau để trả lời các câu hỏi từ 9 đến 11
Một gen có chiều dài 2193 Å, quá trình nhân đôi của gen đã tạo ra 64 mạch đơn trong các gen con, trong đó có chứa 8256 nuclêôtit loại T.
Câu 9: Số lần phân đôi của gen trên là:
A. 3
B. 4
C. 5
D. 6
Câu 10: Tính số nuclêôtit môi trường cung cấp cho quá trình trên.
A. 41280
B. 20640
C. 19995
D. 39990
Câu 11: Số nuclêôtit mỗi loại trong gen trên là:
A. A = T = 258; G = X = 387
B. A = G = 258; T = X = 387
C. A = T = 387; G = X = 258
D. A = T = 129; G = X = 516
Câu 12: Chức năng của ADN là:
A. Mang thông tin di truyền
B. Giúp trao đổi chất giữa cơ thể với môi trường
C. Truyền thông tin di truyền
D. Mang và truyền thông tin di truyền
Câu 13: Một gen có chiều dài 3570 Å. Hãy tính số chu kì xoắn của gen.
A. 210
B. 119
C. 105
D. 238
Câu 14: Một phân tử ADN ở sinh vật nhân thực có số nuclêôtit loại X chiếm 15% tổng số nuclêôtit. Hãy tính tỉ lệ số nuclêôtit loại T trong phân tử ADN này.
A. 35%
B. 15%
C. 20%
D. 25%
Câu 15: Một gen có 480 ađênin và 3120 liên kết hiđrô. Gen đó có số lượng nuclêôtit là
A. 1200 nuclêôtit
B. 2400 nuclêôtit.
C. 3600 nuclêôtit.
D. 3120 nuclêôtit.
Câu 16: Phân tử ADN ở vùng nhân của vi khuẩn E.coli chỉ chứa N15 phóng xạ. Nếu chuyển những vi khuẩn E.coli này sang môi trường chỉ có N14 thì mỗi tế bào vi khuẩn E.coli này sau 5 lần nhân đôi sẽ tạo ra bao nhiêu phân tử ADN ở vùng nhân hoàn toàn chứa N14 ?
A. 8
B. 32
C. 30
D. 16
Câu 17: Trong mỗi phân tử ADN con được tạo ra từ sự nhân đôi thì:
A. Cả 2 mạch đều nhận từ ADN mẹ
B. Cả 2 mạch đều được tổng hợp từ nuclêôtit môi trường
C. Có 1 mạch nhận từ ADN mẹ
D. Có nửa mạch được tổng hợp từ nuclêôtit môi trường
Câu 18: Yếu tố giúp cho phân tử ADN tự nhân đôi đúng mẫu là
A. Sự tham gia của các nuclêôtit tự do trong môI trường nội bào
B. Nguyên tắc bổ sung
C. Sự tham gia xúc tác của các enzim
D. Cả 2 mạch của ADN đều làm mạch khuôn
Câu 19: Có 1 phân tử ADN tự nhân đôi 3 lần thì số phân tử ADN được tạo ra sau quá trình nhân đôi bằng:
A. 5
B. 6
C. 7
D. 8
Câu 20: Nguyên tắc bán bảo tồn trong cơ chế nhân đôi của ADN là
A. Hai ADN mới được hình thành sau khi nhân đôi, hoàn toàn giống nhau và giống với ADN mẹ ban đầu.
B. Hai ADN mới được hình thành sau khi nhân đôi, có một ADN giống với ADN mẹ còn ADN kia có cấu trúc đã thay đổi.
C. Trong 2 ADN mới, mỗi ADN gồm có một mạch cũ và một mạch mới tổng hợp.
D. Sự nhân đôi xảy ra trên 2 mạch của ADN trên hai hướng ngược chiều nhau.
ĐÁP ÁN:
1A. 2B. 3C. 4D. 5A. 6B. 7C. 8A. 9C. 10D. 11A. 12D. 13C. 14A. 15B. 16C. 17C. 18B. 19D. 20C./.
