Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập Nhân đôi ADN và Đột biến gen Sinh học 12

NHÂN ĐÔI ADN VÀ ĐỘT BIẾN GEN

1. Bài tập nhân đôi ADN

Bài 1. Một phân tử ADN nhân đôi 5 lần. Hãy xác định:

1. Số phân tử ADN được tạo ra.
2. Trong số các phân tử ADN được tạo ra, có bao nhiêu phân tử mang 1 mạch của ADN ban đầu?
3. Số phân tử ADN được cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

1. Số phân tử ADN có cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường = 2^k - 2.

Vì quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên 2 mạch của ADN ban đầu luôn đi vào 2 ADN con. Do đó, luôn có 2 phân tử ADN có chứa một mạch cũ và một mạch mới.

→ Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 2^k - 2.

2. Số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp = A_adn x (2^k - 1).

• Nhân đôi k lần thì tạo ra 2^k ADN. Do đó, tổng số nuclêôtit loại A của các ADN = 2^k x A.
• Ban đầu chỉ có 1 ADN cho nên số nuclêôtit loại A mà ban đầu có là A.

→ Số nuclêôtit môi trường cung cấp = tổng số nuclêôtit được tạo ra - số nuclêôtit ban đầu = 2^k x A - A = A x (2^k - 1).

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

1. Phân tử ADN nhân đôi 5 lần thí sẽ tạo ra số phân tử ADN = 2⁵ = 32.
2. Vì quá trình nhân đôi diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên trong số các phân tử ADN con luôn có 2 phân tử ADN mang một mạch của ADN ban đầu = 2.
3. Số phân tử ADN được cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường: 

2^k - 2 = 2⁵ - 2 = = 32-2 = 30.

Ví dụ vận dụng: Một phân tử ADN có tổng số 20000 nuclêôtit và có 20% số nuclêôtit loại A. Phân tử ADN này nhân đôi 4 lần. Hãy xác định:

1. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN.
2. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.
3. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

Hướng dẫn giải:

1. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN.

A = T = 20% x 20000 = 4000; G = X = 30% x 20000 = 6000.

2. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình tự nhân đôi.

A_mt = T_mt = A_ADN x (2^k - 1) = 4000 x (2⁴ - 1) = 60000.

G_mt = X_mt= G_ADN x (2^k - 1) = 6000 x  (2⁴ - 1) = 90000.

3. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

= 2^k - 2 = 2⁴ - 2 = 14 (phân tử).

Bài 2. Một phân tử ADN nhân đôi 3 lần đã cần môi trường cung cấp 28000 nuclêôtit loại A và 42000 nuclêôtit loại G. Hãy xác định số nuclêôtit mỗi loại của gen.

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

• Một gen nhân đôi k lần đã cần môi trường cung cấp x nuclêôtit loại A thì số nuclêôtit loại A của gen là = \(\frac{{\mathop{\rm x}\nolimits} }{{{2^k} - 1}}\).
• Một gen nhân đôi k lần đã cần môi trường cung cấp y nuclêôtit loại G thì số nuclêôtit loại G của gen là = \(\frac{{\mathop{\rm y}\nolimits} }{{{2^k} - 1}}\).

Chứng minh:

ADN nhân đôi k lần thì số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp = A_ADN x (2^k – 1)

→ Số nuclêôtit loại A của ADN = \(\frac{{\mathop{\rm x}\nolimits} }{{{2^k} - 1}}\).

Tương tự, số nuclêôtit loại G = \(\frac{{\mathop{\rm x}\nolimits} }{{{2^k} - 1}}\).

Vận dụng: Ở bài này, x = 28000; y = 42000; và k = 3.

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số nuclêôtit loại A của ADN = \(\frac{{\mathop{\rm x}\nolimits} }{{{2^k} - 1}} = \frac{{28000}}{{{2^3} - 1}} = \frac{{28000}}{7} = 4000\).

Số nuclêôtit loại G của ADN = \(\frac{{42000}}{{{2^3} - 1}} = \frac{{42000}}{7} = 6000\).

Ví dụ vận dụng: Một gen nhân đôi 4 lần đã cần môi trường cung cấp 9000 nuclêôtit loại A và 13500 nuclêôtit loại X. Hãy xác định tổng số liên kết hiđrô của gen.

Cách tính 

Ở bài này, x = 9000, y = 13500 và k = 4.

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số nuclêôtit loại A của gen = \(\frac{{9000}}{{{2^4} - 1}} = \frac{{9000}}{{15}} = 600\).

Số nuclêôtit loại G của gen = \(\frac{{13500}}{{{2^4} - 1}} = \frac{{13500}}{{15}} = 900\).

→ Tổng liên kết hiđrô của gen = 2A + 3G = 2 x 600 + 3 x 900 = 3900.

Bài 3. Một phân tử ADN có N¹⁵, tiến hành nhân đôi 5 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

• Vì quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên ban đầu có a phân tử ADN thì sẽ có số mạch ADN chứa N¹⁵ = 2a → Số phân tử ADN có chứa mạch cũ (chứa N¹⁵) = 2a.
• Sau khi nhân đôi k lần thì sẽ tạo ra số phân tử ADN = a.2^k phân tử.

→ Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ N¹⁴ (từ nguyên liệu môi trường) = tổng số ADN - số phân tử ADN có N¹⁵ = a.2^k - 2a = a X (2^k - 2).

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số phân tử ADN chỉ có N¹⁴ = l x (2⁵ - 2) = 30.

Ví dụ vận dụng:

Ví dụ 1: Có 5 phân tử ADN được cấu tạo từ các nguyên tử N¹⁵, tiến hành nhân đôi 2 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N¹⁴?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có: số ADN chỉ có N¹⁴ = 5´(2² - 2) = 15.

Ví dụ 2: Có 10 phân tử ADN được cấu tạo từ các nguyên tử N¹⁴, tiến hành nhân đôi 5 lân trong môi trường chỉ có N¹⁵. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được câu tạo từ N¹⁵?

Cách tính: Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số phân tử ADN chỉ có N¹⁵ = 10 x (2⁵ - 2) = 300.

{-- Nội dung đề, đáp án bài tập 4-5 phần 1: nhân đôi ADN của tài liệu Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập Nhân đôi ADN và Đột biến gen Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

2. Bài tập về đột biến gen

Bài 1: Một gen tiến hành nhân đôi 6 lần. Khi bắt đầu bước vào nhân đôi lần thứ nhất, có một phân tử bazơ A của gen trở thành dạng hiếm và trạng thái dạng hiếm được dưy trì kéo dài suốt quá trình nhân đôi nói trên. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

Giả sử bazơ nitơ dạng hiếm loại A* thì quá trình nhân đôi của gen sẽ làm phát sinh gen đột biến theo sơ đồ  sau đây:

Gen nhân đôi k lần thi sẽ tạo ra được số gen = 2^k. Trong tổng số 2^k gen này thì có \(\frac{1}{2}\) số gen không bị đột biến; \(\frac{1}{2}\) số gen còn lại có một gen ở dạng tiền đột biến (vì quá trình nhân đôi của ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn, trong cácphân tử ADN con luôn có một phân tử ADN có mang bazơ nitơ dạng hiếm của  ADN ban đầu). Vậy số gen bị đột biến là = \(\frac{{{2^{\mathop{\rm k}\nolimits} }}}{2} - 1\).

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến \(= \frac{{{2^6}}}{2} - 1 = 31\)

Ví dụ vận dụng: Một gen tiến hành nhân đôi 5 lần. Khi bắt đầu bước vào nhân đôi lần thứ nhất, có một phân tử bazơ A của gen trở thành dạng hiếm và trạng thái dạng hiếm được duy trì kéo dài suốt quá trình nhân đôi nói trên. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến \( = \frac{{{2^5}}}{2} - 1 = 15\)

Bài 2: Một gen tiến hành nhân đôi 4 lần. Ở lần nhân đôi thứ nhất, có một phân tử 5BU bám vào và liên kết với A của mạch khuôn mẫu. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

Quá trình nhân đôi của gen sẽ làm phát sinh gen đột biến theo sơ đồ sau đây:

 

• Nếu gen nhân đôi k lần thì số gen thuộc nhóm bất thường có số lượng = \(\frac{{{2^{\mathop{\rm k}\nolimits} }}}{4}\).

Trong số các gen bất thường thì có 1 gen ở dạng tiền đột biến (G-5BU), các gen còn lại đều là gen đột biến.

• Số gen bị đột biến là\(= \frac{{{2^{\mathop{\rm k}\nolimits} }}}{4} - 1\) .

Vận dụng tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến = \( = \frac{{{2^4}}}{4} - 1 = 3\).

Ví dụ vận dụng: Một gen tiến hành nhân đôi 7 lần. Ở lần nhân đôi thứ nhất, có một phân tử 5BU bám vào và liên kết với A của mạch khuôn mẫu. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến = \(= \frac{{{2^7}}}{4} - 1 = 31\).

Bài 3: Một gen có chiều dài 4080A⁰ và có tổng số 3050 liên kết hiđrô. Gen bị đột biến làm giảm 5 liên kết hiđrô nhưng chiều dài của gen không bị thay đổi. Hãy xác định:

1. Số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến.
2. Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

Hướng dẫn giải:

1. Số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến.

• Tổng số nuclêôtit của gen là: \({\mathop{\rm N}\nolimits} = \frac{{{\mathop{\rm L}\nolimits} .2}}{{3,4}} = \frac{{4080.2}}{{3,4}} = 2400\) (nuclêôtit)

N = A + T + G + X = 2A + 2G (vì A = T, G = X)

• Ta có hệ phương trình:

Tổng số nuclêôtit của gen là 2A + 2G = 2400         (1)

Tổng liên kết hiđrô của gen là 2A + 3G = 3050      (2)

Lấy (2) trừ (1) ta được G = 650.

Thay G = 650 vào (1) ta được A = 550.

Vậy số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến là

     A = T = 550; G = X = 650.

2. Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

• Trong 3 dạng đột biến gen thì đột biến thay thế cặp không làm thay đối chiều dài của gen; đột biến mất cặp nuclêôtit làm giảm chiều dài; đột biến thêm cặp nuclêôtit làm tăng chiều dài của gen.
• Đột biến không làm thay đổii chiều dài của gen chứng tỏ đây là dạng đột biến thay thế cặp nuclêôtit này bằng cặp nuclêôtit khác. Nếu thay thế 1 cặp A-T bằng 1 cặp G-X thì sẽ tăng 1 liên kết hiđrô.
• Đột biến làm giảm 5 liên kết hiđrô chứng tỏ đây là đột biến thay thế 5 cặp G- X bằng 5 cặp A-T.
• Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến là: A = T = 550 + 5 = 555.

G = X = 650 - 5 = 645.

{-- Nội dung đề, đáp án bài tập 4-5 phần 1: đột biến gen của tài liệu Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập Nhân đôi ADN và Đột biến gen Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}