Các công thức tổng quát giải bài tập di truyền Sinh học 12

CÁC CÔNG THỨC TỔNG QUÁT GIẢI BÀI TẬP DI TRUYỀN PHÂN TỬ SINH HỌC 12

1. Công thức xác định mối liên quan về số lượng các loại nuclêôtit trong ADN, ARN

Trong phân tử ADN (hay gen) theo NTBS:

   A = T ; G = X                                                (1)

   Suy ra số nuclêôtit của ADN (hay gen)

   N = A + T + G + X

   Từ (1) ta rút ra: N = 2A + 2G = 2T + 2X       (2)

   Nếu xét mối tương quan các nuclêôtit của 2 mạch đơn ta có:

\(\begin{array}{l} T = A = {T_1} + {T_2} = {A_1} + {A_2} = {T_1} + {A_1} = {T_2} + {A_2} = \frac{N}{2} - G = \frac{N}{2} - X\\ {\rm{G }} = {\rm{ X }} = {\rm{ }}{{\rm{G}}_{\rm{1}}}{\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{G}}_{\rm{2}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{{\rm{X}}_{\rm{1}}} + {\rm{ }}{{\rm{X}}_{\rm{2}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{{\rm{X}}_{\rm{1}}}{\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{G}}_{\rm{1}}}{\rm{ }} = {\rm{ }}{{\rm{X}}_{\rm{2}}}{\rm{ }} + {\rm{ }}{{\rm{G}}_{\rm{2}}} = \frac{N}{2} - A = \frac{N}{2} - T \end{array}\)

Nếu gọi mạch gốc của gen là mạch 1 ta có mối liên quan về số lượng các đơn phân giữa gen và ARN:

Um = A1 = T2    Am = T1 = A2    Gm = X1 = G2    Xm = G1 = X2

(6)

     Từ (6) suy ra:  U_m + A_m = A = T      (7)

                          G_m + X_m = G = X

2. Công thức xác định mối liên quan về % các loại đơn phân trong ADN với ARN

Mỗi mạch đơn của gen bằng 50% tổng số nuclêôtit của gen. Nếu cho mạch gốc của gen là mạch 1, có thể xác định mối liên quan % các đơn phân trong gen và ARN tương ứng:

   % A₂ x 2 = % T₁ x 2 = % A_m

   % T₂ x 2 = % A₁ x 2 = % U_m                            (8)

   % G₂ x 2 = % X₁ x 2 = % U_m

   % X₂ x 2 = % G₁ x 2 = % X_m

   Từ công thức (8) suy ra:

\(\% A = \% T = \frac{{\% {A_m} = \% {U_m}}}{2}\)  (9)

\(\% G = \% X = \frac{{\% {G_m} + \% {X_m}}}{2}\)    (10)

3. Các công thức tính chiều dài của gen cấu trúc (L_G) khi biết các yếu tố tạo nên gen, ARN, prôtêin

   Những bài toán xác định mối liên quan về cấu trúc, cơ chế, di truyền của gen, ARN, prôtêin có thể được qui về một mối liên hệ qua xác định chiều dài của gen cấu trúc.

3.1 Khi biết các đại lượng khác nhau của gen cấu trúc:

a) Biết số lượng nuclêôtit (N) của gen:

\(L = \frac{N}{2} \times 3,4\)(10)

Ở một số loài sinh vật chưa có cấu tạo tế bào (virut) gen có cấu trúc mạch đơn nên chiều dài của chúng bằng số nuclêôtit của gen nhân với 3,4 Å .

b) Biết khối lượng phân tử của gen (M): Ở sinh vật nhân chuẩn gen có cấu trúc mạch kép, mỗi nuclêôtit nặng trung bình 300 đ.v.C nên chiều dài gen được tính theo công thức:     \(L = \frac{M}{{600}} \times 3.4\)                    (11)

c) Biết số lượng nuclêôtit 2 loại không bổ sung trên gen:

   L_G = (A + G) x 3,4Å = (T + X) x 3,4Å                (12)

d) Biết số lượng chu kỳ xoắn của gen (S_x)

   Mỗi chu kỳ xoắn của gen gồm 10 cặp nuclêôtit có chiều cao 34Å , chiều dài gen:

   L_G = S_x 34Å                                                     (13)

e) Biết số lượng liên kết hoá trị (HT)

Số lượng liên kết hoá trị giữa các nuclêôtit (HT_G) bằng số nuclêôtit của gen bớt đi 2

\(L = \frac{{H{T_G} + 2}}{2} \times 3.4\)         (14)                 (HT_T+G = 2N –2)  (14’)

g) Biết số lượng nuclêôxôm (N_cx) và kích thước trung bình của một đoạn nối (S_N) trên một đoạn sợi cơ bản tương ứng với một gen.

   Dựa vào lí thuyết mỗi nuclêôxôm có 146 cặp nuclêôtit, mỗi đoạn nối có từ 15 – 100 cặp nuclêôtit có thể xác định được chiều dài của gen.

- Với điều kiện số đoạn nối ít hơn số lượng nuclêôxôm:

   L_G = [(N_cx x 146) + (N_cx – 1)S_N] x 3,4Å            (15)

- Với điều kiện số đoạn nối bằng số lượng nuclêôxôm:

   L_G = [(N_cx x 146) + (N_cx x S_N)] x 3,4Å              (15’)

3.2 Khi biết các đại lượng tham gia vào cơ chế tái bản của gen:

{-- Nội dung mục 3.2 Khi biết các đại lượng tham gia vào cơ chế tái bản của gen của tài liệu công thức tổng quát giải bài tập di truyền Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

3.3 Khi biết các đại lượng tạo nên cấu trúc mARN

{-- Nội dung mục 3.3 Khi biết các đại lượng tạo nên cấu trúc mARN của tài liệu công thức tổng quát giải bài tập di truyền Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

3.4 Khi biết các đại lượng tạo nên cấu trúc prôtêin

a) Biết số lượng axit amin trong 1 prôtêin hoàn chỉnh (AH)

   Prôtêin hoàn chỉnh không còn axit amin mở đầu, nên số lượng axit amin trong prôtêin hoàn chỉnh ứng với các bộ ba trên gen cấu trúc chưa tính tới bộ ba mở đầu, bộ ba kết thúc. Vậy tổng số bộ ba trên gen: (A_H + 2). Suy ra:

   L_G = (A_H + 2)3 x 3,4Å                                         

b) Biết số lượng axit amin cung cấp tạo nên 1 prôtêin (Acc)

   Số axit amin cung cấp tạo nên 1 prôtêin bằng số bộ ba trên gen cấu trúc, chưa tính đến bộ ba kết thúc. Vậy số bộ ba trên gen:

   (Acc + 1)

   Chiều dài gen:

   L_G = (Acc + 1)3 x 3,4Å                                       

c) Biết khối lượng 1 prôtêin hoàn chỉnh (Mp)

   Vì khối lượng 1 axit amin bằng 110 đvC. Suy ra số lượng axit amin trong prôtêin hoàn chỉnh là: \(\frac{{{M_{\Pr }}}}{{110}}\)

\(l = \left( {\frac{{{M_{\Pr }}}}{{110}} + 2} \right) \times 3 \times 3.4\)

d) Biết số lượng liên kết peptit được hình thành (Lp) khi tổng hợp 1 prôtêin.

   Cứ 2 axit amin tạo nên 1 liên kết peptit. Vậy số lượng liên kết peptit hình thành khi tổng hợp 1 prôtêin ít hơn số lượng axit amin cung cấp để tạo nên prôtêin đó  là 1. Ta có số lượng bộ ba trên gen cấu trúc: (Lp + 2)

   Chiều dài gen: L_G = (Lp + 2)3 x 3,4Å                   

e) Biết số lượng liên kết peptit trong 1 prôtêin hoàn chỉnh (LPH)

   Từ số lượng liên kết peptit trong 1 prôtêin hoàn chỉnh suy ra số lượng axit amin trong prôtêin hoàn chỉnh (LP_H + 1). Suy ra số lượng bộ ba trên gen cấu trúc (LP_H + 3).

   Chiều dài gen: L_G = (LP_H + 3)3 x 3,4Å                 

f) Biết thời gian tổng hợp 1 prôtêin (tlp), vận tốc trượt của  ribôxôm (Vt)

   L_G = (t_lp x V_t)Å                                                    

g) Biết vận tốc giải mã (Va) aa/s. Thời gian tổng hợp xong 1 prôtêin (tlp) (s)

   Thời gian tổng hợp xong 1 prôtêin chính là thời gian ribôxôm trượt hết chiều dài phân tử mARN. Từ 2 yếu tố trên xác định được số lượng bộ ba trên gen cấu trúc: (V_a x t_1p).

   Chiều dài gen: L_G = (V_a x t_1p)3 x 3,4Å                   

h) Biết số lượt tARN (LtARN) được điều đến để giải mã tổng hợp 1 prôtêin

   Cứ mỗi lần tARN đi vào ribôxôm chuỗi pôlipeptit  nối thêm 1 axit amin. Vậy số lượt tARN đi vào ribôxôm thực hiện giải mã bằng số lượng axit amin cung cấp để tạo nên 1 prôtêin. Ta có số lượng bộ ba trên gen cấu trúc (L_tARN + 1).

   Chiều dài gen: L_G = (L_tARN + 1)3 x 3,4Å               

i) Biết số lượng phân tử nước được giải phóng (H2O)↑ khi hình thành các liên kết peptit để tổng hợp nên 1 prôtêin.

   Cứ 2 axit amin kế tiếp nhau khi liên kết giải phóng ra một phân tử nước để tạo nên 1 liên kết peptit. Vậy số phân tử nước được giải phóng đúng bằng số liên kết peptit được hình thành.

   Suy ra: L_G = (H₂O↑ + 2) x 3 x 3,4Å                        

k) Biết thời gian của cả quá trình tổng hợp prôtêin (t_QT)

   Khi có nhiều ribôxôm trượt qua, vận tốc trượt của ribôxôm (V_t) hoặc vận tốc giải mã, khoảng cách thời gian giữa các ribôxôm (t_TXC).

   Từ thời gian của quá trình tổng hợp prôtêin và khoảng cách thời gian giữa các ribôxôm suy ra thời gian tổng hợp 1 prôtêin (t_lp):

               t_lp = T_QT – t_TXC

   Vậy:     L_G = (T_QT – t_TXC) x V_t                               

   hoặc:    L_G = t_lp x (V_a x 10,2)                                  

4. Các công thức tính số lượng nuclêôtit mỗi loại cần cung cấp sau k đợt tái bản của gen.

   Theo NTBS ta tính được số lượng mỗi loại nuclêôtit cần cung cấp để tạo nên các gen có nguyên liệu hoàn toàn mới:

   A = T = (2^k – 2)A                                                    

   G = X = (2^k – 2)G                                                    

Số lượng nuclêôtit mỗi loại cung cấp để tạo nên các gen con sau k đợt tái bản:

   A = T = (2^k – 1)A                                                    

   G = X = (2^k – 1)G                                                     

5. Các công thức tính vận tốc trượt của ribôxôm.

a) Khi biết chiều dài gen và thời gian tổng hợp xong 1 prôtêin:

\({V_t} = \frac{L}{{{t_{1\Pr }}}}\)

b) Khi biết thời gian tQT và tTXC và chiều dài gen LG:

\({V_t} = \frac{L}{{{t_{qt}} - {t_{TXT}}}}\)

 c) Khi biết khoảng cách độ dài LKC và khoảng cách thời gian giữa 2 ribôxôm (tKC) kế tiếp nhau:

   V_t = L_KC x t_KC (Å/s)                               

d) Khi biết thời gian giải mã trung bình 1 axit amin (t1aa):

\({V_t} = \frac{{10.2}}{{{t_{1a.a}}}}\)