Ôn tập chuyên đề ADN và gen ôn thi học sinh giỏi Sinh học 9 năm 2020

ÔN TẬP CHUYÊN ĐỀ ADN VÀ GEN

ÔN THI HỌC SINH GIỎI SINH 9

Câu 1: Trình bày đặc điểm cấu tạo hóa học và cấu trúc không gian của ADN? Vì sao cấu trúc ADN chỉ có tính chất ổn định và tương đối.

* Cấu trúc hóa học của ADN.

 - ADN (axit đêôxiribônuclêic) được cấu tạo từ các nguyên tố chủ yếu là: C, H, O, N, P...

 - ADN là đại phân tử có kích thước và khối lượng phân tử lớn.

 - ADN được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nuclêôtit.

 - Một nuclêôtit gồm 3 thành phần: Axit phôtphoric H₃PO₄, đường đêôxiribô C₅H₁₀O₄ và bazơnitric, trong đó bazơnitric là thành phần quan trọng nhất. Có 4 loại bazơnitric là A, T, G, X. Do các nuclêôtit chỉ khác nhau ở thành phần bazơnitric nên người ta dùng tên bazơnitric để gọi tên các nuclêôtit.

  - Thành phần, số lượng trật tự sắp xếp các đơn phân đã tạo ra vô số loại ADN khác nhau từ đó quy định tính đa dạng cho sinh vật.

* Cấu trúc không gian của ADN.

 - Do Oatxơn và Cric công bố năm 1953.

 - ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch đơn song song xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải.

 - Trên mỗi mạch đơn các nuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết hoá trị bền vững giữa đường của nuclêôtit này với axit của nuclêôtit bên cạnh.

 - Giữa hai mạch đơn các nuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô theo nguyên tắc bổ sung, trong đó một bazơnitric có kích thước lớn phải được bù bằng một bazơnitric có kích thước nhỏ. A đi với T bằng hai liên kết hiđrô, G đi với X bằng ba liên kết hiđrô. Do đó khi biết trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên mạch đơn này có thể suy ra trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên mạch đơn kia.

 - ADN xoắn có tính chất chu kì, mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nu, cao 34A⁰, đường kính 20A⁰.

 - Tỉ lệ (A+T)/(G+X) đặc trưng cho loài.

*  Tính ổn định của ADN chỉ có tính chất tương đối:

 - Cấu trúc ADN ổn định nhờ:

  + Trên hai mạch đơn các nuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết hoá trị bền vững.

  + Giữa hai mạch đơn các nuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết hiđrô có số lượng rất lớn.

 - Tính ổn định của ADN chỉ có tính tương đối vì:

  + Liên kết hiđrô có số lượng lớn nhưng là liên kết yếu nên khi khi cần liên kết hiđrô có thể đứt, hai mạch đơn của ADN tách nhau ra để ADN tái sinh và sao mã.

  + ADN có khả năng đột biến (đột biến gen).

  + ở kì đầu giảm phân I có thể xảy ra hiện tượng bắt chéo trao đổi đoạn tạo thông tin di truyền mới.

Câu 2: Nêu đặc điểm cấu tạo của ARN. So sánh ADN và ARN.

1/Cấu tạo hóa học chung của các loại ARN

• ARN là các hạt đại phân tử, có cấu trúc đa phân với thành phần gồm các nguyên tố: C, H, O, N, P. và có cấu tạo bởi một mạch đơn
• Mỗi đơn phân của ARN là một nuclêôtít có 4 loại nuclêôtít tạo ARN: ađênin, uraxin, guanin, xitôzin   ARN có từ hàng trăm đến hàng nghìn nuclêôtít
• Bốn loại: A,U,G,X sắp xếp với thành phần, số lượng và trật tự khác nhau   tạo cho ARN vừa có tính đa dạng vừa có tính đặc thù

2/ So sánh cấu tạo của ARN với AND

a/ Các đặc điểm giống nhau:

• Đều có kích thước và khối lượng lớn   cấu trúc theo nguyên tắc đa phân
• Đều có thành phần cấu tạo từ các nguyên tố hóa học C, H, O, N, P
• Đơn phân là nuclêôtít.  có 3 trong 4 loại nuclêôtít giống nhau là: A, G, X
• Giữa các đơn phân có các liên kết nối lại tạo thành mạch

b/ Các đặc điểm khác nhau:

Cấu tạo của AND	Cấu tạo của ARN
- Có cấu trúc hai mạch song song và xoắn lại với nhau	- Chỉ có một mạch đơn
- Có chứa loại nuclêôtít timin T mà không có uraxin U	- Chứa uraxin mà không có ti min
- Có liên kết hydrô theo nguyên tắc bổ sung giữa các nuclêôtít trên 2 mạch	-Không có liên kết hydrô
-Có kích thước và khối lượng lớn hơn ARN	- Có kích thước và khối lượng nhỏ hơn ADN

Câu 3: Vì sao ADN có cấu tạo rất đa dạng và đặc thù? Phân tử ADN tự sao dựa theo những nguyên tắc nào?

*) ADN có tính đặc thù và đa dạng :

- Tính đa dạng và đặc thù của ADN được chi phối chủ yếu do ADN cấu trúc theo nguyên tắc đa phân với 4 loại đơn phân: A, T, G, X .....................................................................................

- Tính đặc thù của ADN do số lượng, thành phần và trình tự sắp xếp của các loại nucleotit...................................... ......................

- Những cách sắp xếp khác nhau của 4 loại nucleotit tạo nên tính đa dạng của ADN.............................................................

*)  Những nguyên tắc trong quá trình tự nhân đôi của ADN:

- Nguyên tắc bổ sung : Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ. Các nucleotit ở mạch khuôn liên kết với các nucleotit tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc: A liên kết với T, G liên kết với X

- Nguyên tắc giữ lại một nửa( bán bảo toàn): Trong mỗi ADN con có một mạch của ADN mẹ(mạch cũ), mạch còn lại được tổng hợp mới

- Nguyên tắc khuôn mẫu: Sự hình thành mạch mới ở 2 ADN con đang dần được hình thành đều dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ

Câu 4: Phân biệt quá trình tổng hợp ADN và ARN?

Cơ chế tự nhân đôi ADN	Cơ chế tổng hợp ARN
- Diễn ra suốt chiều dài của phân tử ADN	- Diễn ra trên từng đoạn của phân tử ADN, tương ứng với từng gen hay từng nhóm gen.
- Các nuclêôtit tự do liên kết với các nuclêôtit của ADN trên cả 2 mạch khuôn: A liên kêt với T và ngược lại	- Các nuclêôtit tự do chỉ liên kết với các nuclêôtit trên mạch mang mã gốc của ADN; A liên kết với U.
- Hệ enzim ADN polymeraza	- Hệ enzim ARN polymeraza
- Từ một phân tử ADN mẹ tạo ra 2 phân tử AND con giống nhau và giống mẹ.	- Từ một phân tử ADN mẹ có thể tổng hợp nhiều loại ARN khác nhau, từ một đoạn phân tử ADN có thể tổng hợp nhiều phân tử ARN cùng loại.
- Sau khi tự nhân đôi ADN con vẫn ở trong nhân.	- Sau khi tự nhân đôi ADN con vẫn ở trong nhân.
- Chỉ xảy ra trước khi tế bào phân chia.	- Xảy ra trong suốt thời gian sinh trưởng của tế bào.

Câu 5: Giải thích vì sao 2 phân tử ADN con được tạo ra qua cơ chế nhân đôi lại giống ADN mẹ? Có trường hợp nào qua nhân đôi ADN con lại khác ADN mẹ không? 

- Hai ADN con sau nhân đôi giống ADN mẹ do quá trình nhân đôi của ADN được diễn ra 
theo các nguyên tắc: 
+ Nguyên tắc khuôn mẫu: nghĩa là mạch mới tạo ADN con được tổng hợp dựa trên mạch 
khuôn của ADN mẹ. 
+ Nguyên tắc bổ sung: Sự liên kết các nu. ở mạch khuôn với các nu. tự do là cố định: A 
liên kết với T hay ngược lại; G liên kết với X hay ngược lại. 
+ Nguyên tắc giữ lại một nửa (bán bảo toàn): trong mỗi ADN con có 1 mạch của ADN mẹ 
(mạch cũ), còn 1 mạch mới được tổng hợp. 
- Có trường hợp ADN con khác ADN mẹ nếu xảy ra đột biến trong qua trình nhân đôi. 

Câu 6: Nguyên tắc bổ sung là gì? Nguyên tắc đó thể hiện như thế nào trong cấu trúc và cơ chế di truyền? Sự vi phạm nguyên tắc bổ sung sẽ dẫn đến hậu quả gì?

* NTBS là nguyên tắc ghép đôi giữa các đơn phân trên mạch kép của phân tử ADN. A của mạch này liên kết với T của mạch kia bằng 2 liên kết H, G của mạch này liên kết với X của mạch kia bằng 3 liên kết H

* NTBS thể hiện trong cơ chế di truyền:

+ ADN:

- Trong phân tử ADN gồm 2 mạch và A của mạch này liên kết với T của mạch kia, G của mạch này liên kết vói X  của mạch kia và ngược lại. Đảm bảo cho cấu trúc không gian của ADN được ổn định, khi biết thông trình tự sắp xếp các đơn phân của mạch này có thể suy ra trình tự sắp xếp các đơn phân của mạch kia.

- NTBS đảm bảo quá trình nhân đôi của ADN mẹ thành 2 ADN con giống hệt nhau và giống hệt ADN mẹ.

+ ARN:

- Cấu trúc của ARN được tổng hợp dựa trên mạch đơn của ADN, cơ chế tổng hợp ARN dựa trên mạch đơn của ADN theo NTBS A – U; T – A; G – X ; X – G

+ Prôtêin:

- Trong quá trình tổng hợp chuỗi axitamin,  tARN vận chuyển các axitamin tự do trong môi trường nội bào vào ribôxôm khớp với mARN theo nguyên tắc bộ 3 mã hoá, 3 nuclêôtit trên tARN khớp với 3 nuclêôtit trên mARN theo NTBS; A – U ; G – X.

Câu 7: So sánh cấu trúc phân tử của 3 loại ARN?

+ Giống nhau:

• Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nucleotit.
• Có 4 loại nucleotit: A, U, G, X.
• Các nu liên kết với nhau bằng các liên kết hóa trị giữa gốc phophat của nu này với đường của nu kia tạo nên mạch polynucleotit.
• Có cấu tạo một mạch.

+ Khác nhau:

mARN	tARN	rARN
Mạch polynucleotit dạng thẳng	Mạch polynucleotit cuộn xoắn lại ở một đầu tạo nên các thùy tròn	Mạch polynucleotit có những đoạn xoắn
Không có liên kết hidro	Có liên kết hidro	Có liên kết hidro
Mỗi phân tử có khoảng 150 – 1500 Nu	Mỗi phân tử có khoảng 80 – 100 Nu	Mỗi phân tử có khoảng 160 – 13000 Nu
Chiếm khoảng: 2 – 5% tổng số ARN trong tế bào	Chiếm khoảng: 10 – 15% tổng số ARN trong tế bào	Chiếm khoảng: 80% tổng số ARN trong tế bào

Câu 8: Trình bày chức năng từng loại phân tử ARN?

- mARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền tử mạch gốc trên ADN đến chuỗi polipepetit.

- tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi polipetit .

- rARN liên kết với các protein tạo nên các riboxom. rARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidro trong phân tử nhất và chiếm số lượng lớn nhất trong tế bào.

-(Nội dung đầy đủ phần bài tập có lời giải chi tiết vui lòng xem online hoặc đăng nhập tải về máy)-

...

B. Bài tập tự luyện

DẠNG 1. Tính chiều dài, số lượng nuclêôtit và khối lượng, chu kì xoắn, liên kết hidro của phân tử ADN.

- Ký hiệu:                    N: số nuclêôtit của ADN

                                         \(\frac{N}{2}\)  : số nuclêôtit của 1 mạch

                                           L: chiều dài của ADN

                                           M: khối lượng của ADN.

Mỗi nuclêôtit dài 3,4A⁰ và có khối lượng trung bình là 300đvC, nên:

L = \(\frac{N}{2}x3,4\)        N = \(N = \frac{{2L}}{{3,4}}\)        M= N . 300đvC           C =    \(\frac{N}{{20}} = \frac{L}{{34}}\)

Gọi H là số liên kết hyđrô của phân tử ADN: H = 2A + 3G

- Số liên kết hóa trị trong gen là: 2N - 2

 

DẠNG 2. Tính số lượng và tỉ lệ từng loại nuclêôtit của phân tử ADN.

Theo nguyên tắc bổ sung, trong phân tử ADN, số nuclêôtit loại A luôn bằng T và G luôn bằng X:        A=T                    G=X

- Số lượng nuclêôtit của phân tử ADN:

                             A + T + G + X = N

                             Hay  2A + 2G =N.                      A + G = \(\frac{N}{2}\)

- Suy ra tỉ lệ % các loại nuclêôtit trong  phân tử ADN:

                             A + G = T + X = 50% N.

DẠNG 3. Xác định trình tự và số lượng các loại nuclêôtit trên mỗi mạch pôlinuclêôtit của thân tử ADN.

- Gọi A₁, T₁, G₁, X₁ lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ nhất và A₂, T₂, G₂, X₂ lần lượt là số nuclêôtit mỗi loại trên mạch thứ hai.

Dựa vào NTBS, ta có:

              A₁ = T₂                            T₁ = A₂

              G₁ = X₂                            X₁ = G₂

              A = T = A₁ + A₂            G = X = G₁ + G₂

 ⇒A₁ + G₁ + X₁ + T₁ = \(\frac{N}{2}\)

- Tỉ  lệ % tưng loại Nu trên từng mạch đơn của gen:

%A = %T = \(\frac{{\% A1 + \% A2}}{2} = \frac{{\% T1 + \% T2}}{2}\)

%G = %X = \(\frac{{\% G1 + \% G2}}{2} = \frac{{\% X1 + \% X2}}{2}\)

DẠNG 4: Tính số lần nhân đôi của ADN và số phân tử ADN được tạo ra và số lượng nuclêôtit môi trường cung cấp cho ADN nhân đôi.

Gọi x là số lần nhân đôi của ADN thì số phân tử ADN được tạo ra là: 2^x  

- Tổng số nuclêôtit môi trường cung cấp:

                            \(\sum {nu.mt} \)  = ( 2^x – 1) . N_ADN

- Số lượng nuclêôtit từng loại môi trường cung cấp:

                             A_mt = T_mt = ( 2^x – 1) . N_ADN

                             G_mt = X_mt = ( 2^x – 1) . N_ADN

DẠNG 5: Tính số liên kết hyđrô bị phá vỡ trong quá trình nhân đôi ADN.

- Nếu phân tử ADN chứa H liên kết hyđrô ( H = 2A + 3G) nhân đôi x lần thì:

                             Số liên kết hyđrô bị phá  = (2^x -1) .H

- Số liên kết hóa trị hình thành: (2^x – 1)(N – 2)

DẠNG 6: Cơ chế sao mã của gen

1. Số lượng Nu môi trường cung cấp cho gen sao mã:

- Số lần sao mã của gen bằng số phân tử ARN được tổng hợp.

- Khi gen sao mã k lần, thì tổng sô rNu và ribonucleotit từng loại môi trường cung cấp là:

\(\sum {ribonu.mt = k.rN = k.\frac{N}{2}} \)

                rA_mt = k . rA = k . T_gốc

                rU_mt = k . rU = k . A_gốc

                rG_mt = k . rG = k . X_gốc

                rX_mt = k . rX = k . G_gốc

DẠNG 7: Cơ chế giải mã:

- Khối lượng của một phân tử pr.
L = aa.3.
M = aa. 110.
- Số aa trên phân tử pr hoàn chỉnh: \(\frac{{mN}}{3} - 2\) = \(\frac{N}{6} - 2\) = số aa trong chuỗi polipeptit - 1.
- Số liên kết peptit tạo thành = số phân tử nước giải phóng = \(\frac{N}{6} - 2\)
- Số liên kết peptit có trong một phân tử = \(\frac{{mN}}{3} - 3\) = số aa trong chuỗi polipeptit - 2 = số bộ ba mã hoá -3
- Số tArN cần dùng = \(\frac{N}{6} - 1\)
= Số ribonu trên tARN = mN - 3 = số tArN - 3.

Bài 1 :

      Xét một nhóm tế bào sinh giao tử, mỗi tế bào xét một cặp  gen dị hợp dài 5100 A⁰ nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng. Gen trội A nằm trên nhiễm sắc thể thứ nhất có1200 Ađênin,gen lặn a nằm trên  nhiễm sắc thể thứ hai có1350 Ađênin.

1. Tính số nuclêôtit mỗi loại trên mỗi gen.
2. Khi tế bào ở vào kì giữa của giảm phân I, số lượng  từng loại nuclêôtit của các gen trong tế bào là bao nhiêu?
3. Nếu có một số tế bào trong nhóm tế bào sinh giao tử xảy ra đột biến dị bội ở cặp nhiễm sắc thể chứa gen nói trên thì  khi nhóm tế bào kết thúc giảm phân số lượng từng loại nuclêôtit trong mỗi loại giao tử  là bao nhiêu?

Bài 2: Một gen quy định cấu trúc của một pôlipeptit gồm598 axit amin có tỉ lệ: G : A= 4 : 5.

1. Tính chiều dài của gen.
2. Tính số lượng nuclêôtit từng loại do môi trường nội bào cung cấp khi gen tự sao liên tiếp 6 lần.
3. Do đột biến, một cặp A-T của gen được thay thế bằng cặp G – X. Số liên kết hyđrô trong gen thay đổi như thế nào?

Bài 3 : Một gen dài 0,816 micrômet và có hiệu số giữa ađênin với một loại nuclêôtitkhác bằng 15%số nuclêôtit của gen.

   Trên mạch đơn thứ nhất của gen có tổng số giữa 2 loại ađênin với guanin bằng 50%, hiệu số giữa ađênin với guanin bằng 10% và tỉ lệ T : X = 3 : 3.

1. Tính ti lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit của gen.
2. Tính tỉ lệ % và số lượng từng loại nuclêôtit trên mỗi mạch của gen.

Bài 4:    Một gen ở vi khuẩn có 3600 liên kết hydro, tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}} = 1,5.\) 

    a/ Xác định số lượng từng loại nuclêôtit của gen.

    b/ Một đột biến xảy ra trong vùng mã hóa của gen trên làm cho chuỗi axit amin do gen đột biến điều khiển tổng hợp có 1 axit amin được thay bằng axit amin mới, các axit amin còn lại không thay đổi so với trước đột biến. Đột biến trên thuộc dạng nào?

Bài 5: Trong phân tử ADN, ađênin (A) liên kết với timin (T) bởi 2 liên kết hyđrô và

xitôzin (X) liên kết với guanin (G) bởi 3 liên kết hyđrô.

a) Tính số liên kết hyđrô của gen khi biết A +G =700 nuclêôtit và A - G = 100 nuclêôtit.

b) Số liên kết hyđrô của gen thay đổi như­ thế nào trong các trư­ờng hợp đột biến gen sau đây:

-Tr­ường hợp 1 : Mất một cặp nuclêôtit.

-Tr­ường hợp 2: Thêm một cặp nuclêôtit.

-Tr­ường hợp 3: Thay thế một cặp nuclêôtit này bằng một cặp nuclêôtit khác.

Bài 6: Tế bào lưỡng bội của ruồi giấm có ( 2n = 8) có khoảng 2,83 x10⁸ cặp nuclêotit. Nếu chiều dài trung bình của nhiễm sắc thể  ruồi giấm ở kì giữa dài khoảng 2 micromet, thì nó cuộn chặt lại và làm ngắn đi bao nhiêu lần so với chiều dài kéo thẳng của phân tử ADN?

Bài 7: Hai gen bằng nhau:

• Gen thứ nhất có 3321 liên kết Hiđrô và có hiệu giữa Guanin với một loại nu khác bằng 20% số Nu của cả gen.
• Gen thứ hai có nhiều hơn gen thứ nhất 65 Ađênin.

1. Xác định số lượng từng loại nucleotit của gen thứ nhất.
2. Xác định số lượng và tỉ lệ từng loại nucleotit của gen thứ hai? Cho biết số liên kết hóa trị và khối lượng phân tử của gen thứ hai?

-(Nội dung đầy đủ, chi tiết vui lòng xem online hoặc đăng nhập tải về máy)-