15 Bài tập vận dụng các phương pháp giải nhanh của Chuyên đề: Nhân đôi ADN và Đột biến gen Sinh học 12

15 BÀI TẬP VẬN DỤNG CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CỦA CHUYÊN ĐỀ NHÂN ĐÔI ADN VÀ ĐỘT BIẾN GEN

Câu 1: Một phân tử ADN có tổng số 3000 cặp nuclêôtit và có tỉ lệ \(= \frac{{A + T}}{{G + X}} = 25\% \). Trên mạch 1 của ADN có X = T = 15%. Phân tử ADN này nhân đôi 3 lần. Hãy xác định:

1. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN này.
2. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của mạch 1.
3. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN này.
4. Số nuclêôtit mồi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.

Hướng dẫn giải:

1. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN này

Tỉ lệ \(= \frac{{A + T}}{{G + X}} = 25\% = \frac{1}{4} \to {\mathop{\rm G}\nolimits} = 4{\mathop{\rm A}\nolimits} \).

Mà A + G = 50% (1) nên thay G = 4A vào (1) ta có A +4A = 5A = 50%.

→ A = 10% → G = 4A = 40%.

Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN này là

            A = T = 10%.

            G = X = 40%.

2. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của mạch 1.

Ta có %A₁ + %T₁ = 2´%A_ADN Và %G₁ + %X₁ = 2 x %G_ADN.

→ T₁ = 15% → A₁ = 2 x 10% - 15% = 5%.

      X₁ = 15% → G₁ = 2 x 40% - 15% = 65%.

3. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN này.

A_ADN = T_ADN =10% x 6000 = 600

G_ADN = X_ADN =40% x 6000 = 2400

4. Số nuclêôtit mồi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.

A_ADN = T_ADN = 600 x (2⁴- 1) = 9000.

G_ADN = X_ADN =2400 x (2⁴- 1) = 36000.

Câu 2: Một phân từ ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân tử ADN này tiến hành nhân đôi trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau 5 lân nhân đôi sẽ thu được bao nhiêu phân tử ADN chỉ có nguyên tử N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Có 1 phân tử ADN được đánh dấu N15 tiến hành nhân đôi k lần trong môi trường chỉ có N14 thì số phân tử ADN chi được cấu tạo từ N14 là = 2k – 2.

            Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 2^k – 2 = 2⁵ – 2 = 32 – 2 = 30 phân tử.

Câu 3: Có 7 phân tử ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân từ ADN này tiến hành nhân đôi trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau 4 lần nhân đôi sẽ thu được bao nhiêu phân tử ADN chỉ có nguyên tử N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Có a phân tử ADN được đánh dấu N15 tiến hành nhân đôi k lần trong môi trường chỉ có N14 thì số phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N14 là = a x (2k – 2).

      Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 7´ (2⁴ – 2) = 98 phân tử .

Câu 4: Một phân tử ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân tử ADN này tiến hành nhân đôi trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau 5 lần nhân đôi sẽ thu được bao nhiêu phân tử ADN chỉ có nguyên tử N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Có 1 phân tử ADN được đánh dấu N15 tiến hành nhân đôi k lần trong môi trường chỉ có N14 thì số phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N14 là = 2k – 2.

Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 2^k – 2 = 2⁵ – 2 = 30 – 2 phân tử.

Câu 5: Có 10 phân tử ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân từ ADN này tiến hành nhân đôi trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau 3 lần nhân đôi sẽ thu được bao nhiêu phân tử ADN chỉ có nguyên từ N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Có a phân tử ADN được đánh dấu N15 tiến hành nhân đôi k lần trong môi trường chỉ có N14 thì số phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N14 là = a x (2k – 2).

       Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 10 x (2³ – 2) = 70 phân tử.

Câu 6: Một phân tử ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân tử ADN này tiến hành nhân đôi 4 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau đó, chuyến toàn bộ các phân tử ADN con này vào môi trường có N¹⁵ và tiếp tục nhân đôi 2 lần nữa. Hãy xác định:

1. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ chứa nguyên tử N¹⁴?
2. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ chứa nguyên tử N¹⁵?

Hướng dẫn giải:

• Ở 4 lần nhân đôi trong môi trường có N¹⁴, số phân tử ADN được tạo ra là 2⁴ = 16 phân tử. Trong 16 phân tử ADN này, có 2 mạch phân tử có N¹⁵ và 30 mạch phân từ ADN có N¹⁴.
• Ở 2 lần nhân đôi tiếp theo trong môi trường có N¹⁵, số phân tử ADN được tạo ra là 16 * 2² = 64 phân tử.

1. Vì có 30 mạch ADN có N¹⁴ cho nên kết quả của quá trình nhân đôi sẽ có 30 ADN mang mạch N¹⁴. → số phân tử ADN có N¹⁴ = 30 phân tử.
2. Trong số 64 phân tử ADN được tạo ra, số phân tử ADN có N¹⁴ = 30. → số phân tử chỉ có N¹⁵ = 64 - 30 = 34 phân từ.

Câu 7: Có 5 phân tử ADN được đánh dấu nguyên tử nitơ phóng xạ (N¹⁵) ở cả hai mạch. Phân tử ADN này tiến hành nhân đôi 3 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Sau đó, chuyển toàn bộ các phân tử ADN con này vào môi trường có N¹⁵ và tiếp tục nhân đôi 5 lần nữa. Hãy xác định:

1. Có bao nhiêu phân tử ADN có chứa nguyên tử N¹⁴?
2. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ chứa nguyên tử N¹⁵?

Hướng dẫn giải:

Có a phân tử ADN được cấu tạo từ N15 tiến hành nhân đôi m lần trong môi trường chỉ có N14; Sau đó tất cả cac ADN con đều chuyển sang môi trường chỉ có N15 và tiếp tục tiến hành nhân đôi n lần thì số phân tử ADN có N14 = a x (2m+1 – 2); Số phân tử N15 = a x (2m+n + 2 – 2m+1).

• Ở 3 lần nhân đôi trong môi trường có N¹⁴, số phân tử ADN được tạo ra là = 5x2³ = 40 phân tử. Trong 40 phân tử ADN này, có 10 mạch phân tử có N¹³ và 70 mạch phân tử ADN có N¹⁴.
• Ở 5 lần nhân đôi tiếp theo trong môi trường có N¹⁵, số phân tử ADN được tạo ra là 40x2⁵ = 1280 phân tử.

1. Vì có 70 mạch ADN có N¹⁴ cho nên kết quả của quá trình nhân đôi sẽ có 70 ADN mang mạch N¹⁴. → Số phân tử ADN có N¹⁴ = 70 phân tử.
2. Trong số 1280 phân tử ADN được tạo ra, số phân tử ADN có N¹⁴ = 70. → Số phân tử chỉ có N¹⁵ = 1280 - 70 = 1210 phân tử.

Câu 8: Giả sử trong một gen có một bazơ ađênin trở thành dạng hiếm (A*) thì sau 4 lần nhân đôi sẽ có tối đa bao nhiêu gen đột biến dạng thay thế cặp A-T bằng cặp G-X?

Hướng dẫn giải:

Gen nhân đôi 3 lần thì sẽ tạo ra được 2⁴ = 16 gen, trong số 16 gen này có \(\frac{1}{2}\) số gen không bị đột biến; \(\frac{1}{2}\)số gen còn lại có một gen ở dạng tiền đột biển A*-X (vì quá trình nhân đôi của ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn, trong các phân 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 \(\frac{{16}}{2} - 1 = 7\) (gen).

Nếu gen  nhân đôi k lần thì số gen bị đột biến là \(\frac{{{2^k}}}{2} - 1\).

Vậy khi gen nhân đôi 2 lần, số gen đột biến \(= \frac{{16}}{2} - 1 = 8 - 1 = 7\) gen.

Khi có 1 bazơ nitơ dạng hiếm thì trải qua k lần nhân đôi sẽ tạo ra số gen đột biến \(\frac{{{2^k}}}{2} - 1\) .

Câu 9: Giả sử trong môi trường nội bào có một phân tử 5-BU. Gen tiến hành nhân đôi 4 lần. Ngay từ lần nhân đôi thứ nhất, chất 5-BU đã liên kết với 1 mạch gốc của gen. Kết thúc quá trình nhân đôi, sẽ tạo ra bao nhiêu gen đột biến dạng thay thế một cặp A-T bằng 1 cặp G-X?

Hướng dẫn giải:

Gen nhân đôi 3 lân thì sẽ tạo ra được 2³ = 8 gen. Trong số 8 gen này có \(\frac{3}{4}\)số gen không đột biến; \(\frac{1}{4}\)số gen còn lại có một gen ở dạng tiền đột biến A-5BU (vì quá trình nhân đôi của ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn, trong các phân tử ADN con luôn có một phân tử ADN có mang chất 5-BU của môi trường).

Vậy số gen bị đột biến là \(\frac{1}{4} \times 8 - 1 = 1\)(gen).

Nếu gen  nhân đôi k lần thì số gen bị đột biến là \(\frac{{{2^k}}}{4} - 1\).

Vậy khi gen nhân đôi 2 lần, số gen đột biến \(= \frac{8}{4} - 1 = 2 - 1 = 1\) gen.

Trong quá trình nhân đoi ADN, nếu có 1 phân tử 5-BU liên kết với A của mạch gốc thì trải qua k lần nhân đôi sẽ tạo ra số gen đột biến = \(\frac{{{2^k}}}{4} - 1\) .

Câu 10: Đoạn mạch thứ nhất của ADN có trình tự các nuclêôtit như sau:

5’ A X T G X G X G G X X A T T G A X T X 3’

Hãy xác định:

1. Cấu trúc mạch 2 của đoạn ADN này.
2. Số nuclêôtit mỗi loại của đoạn mạch 1.
3. Số nuclêôtit mỗi loại của đoạn ADN này.
4. Tỉ lệ  \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\) ở đoạn mạch thứ nhất.
5. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\) ở đoạn mạch thứ hai.

7. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\) ở đoạn mạch thứ nhất.
8. Số liên kết hiđrô của đoạn ADN này.

Hướng dẫn giải:

Hai mạch của gen liên kết bổ sung và có chiều ngược nhau. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\)  ở đoạn mạch thứ nhất đúng bằng tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\)  ở đoạn mạch thứ hai và đúng bằng tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\)  của ADN. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\)  ở đoạn mạch thứ nhất bằng \(\frac{a}{b}\) , thì tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\)  ở đoạn mạch thứ hai bằng\(\frac{b}{a}\) .

1. Phân tử ADN có cấu trúc 2 mạch xoắn kép, liên kết bổ sung và có chiều ngược nhau. Do vậy, mạch thứ hai sẽ bổ sung và có chiều ngược lại với mạch thứ nhất.

Cấu trúc 2 mạch của ADN : \(\begin{array}{*{20}{c}} {5'{\rm{ }}{\mathop{\rm A}\nolimits} X T G X G X G G X X A T T G A X T X 3'}\\ {3'{\rm{ }}{\mathop{\rm T}\nolimits} G A X G X G X X G G T A A X T G A G{\rm{ }}5'} \end{array}\)

2. Xác định số nuclêôtit mỗi loại của đoạn mạch 1.

Đếm số nuclêôtit, chúng ta có A₁ = 3; T₁ = 4; G₁ = 5; X₁ = 7.

3. Số nuclêôtit mỗi loại của đoạn ADN này.

Hai mạch của ADN liên kết bổ sung với nhau cho nên số lượng A của mạch này bằng số lượng T của mạch kia →A₁ = T₂, G₁ = X₂; T₁ = A₂, X₁ = G₂.

Số nuclêôtit của đoạn ADN bằng tổng số nuclêôtit trên cả hai mạch.

Cho nên A_ADN = T_ADN = A₁ + A₂ = A₁ + T₁ = 3 + 4 = 7.

            G_ADN = X_ADN = G₁ + G₂ = G₁ + X₁ = 5 + 7 = 12.

4. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\) ở đoạn mạch thứ nhất = \(\frac{{{A_1} + {T_1}}}{{{G_1} + {X_1}}} = \frac{{{A_{ADN}}}}{{{G_{ADN}}}} = \frac{7}{{12}}\).
5. Tỉ lệ \(\frac{{A + T}}{{G + X}}\) ở đoạn mạch thứ hai = \(\frac{{{A_2} + {T_2}}}{{{G_2} + {X_2}}} = \frac{{{A_{ADN}}}}{{{G_{ADN}}}} = \frac{7}{{12}}\).

       g. Tỉ lệ \(\frac{{A + G}}{{T + X}}\) ở đoạn mạch thứ nhất = \(\frac{{{A_1} + {G_1}}}{{{{\mathop{\rm T}\nolimits} _1} + {X_1}}} = \frac{{3 + 5}}{{4 + 7}} = \frac{8}{{11}}\).

h. Hai mạch của ADN liên kết bổ sung với nhau bằng các liên kết hiđrô, trong dó A của mạch này liên kết với T của mạch kia bằng 2 liên kết hiđrô, G của mạch này liên kết với X của mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô. Do vậy, tống số liên kết hiđrô của đoạn ADN trên là:

2T₁ + 2A₁ +  3G₁ +3X₁ = 2.(A₁ + T₁) + 3.(G₁ + X₁) = 2.(3 + 4) + 3.(5+7) = 50 liên kết.

Như vậy, tổng liên kết hiđrô của ADN = 2A_ADN + 3G_ADN.

{-- Nội dung đề, đáp án bài tập 11-15 của tài liệu Bài tập vận dụng các phương pháp giải nhanh của Chuyên đề: Nhân đôi ADN và Đột biến gen Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}