Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập ARN - Protein Sinh học 12

PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP ARN – PROTEIN  

CẤU TRÚC ARN

I.TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊÔTIT CỦA ARN :

• ARN  thường  gồm 4 loại ribônu : A, U, G, X và được tổng hợp từ 1 mạch ADN theo NTBS. Vì vâỵ  số ribônu của ARN bằng số nu 1 mạch của ADN

rN  = rA + rU  + rG + rX = \(\frac{N}{2}\)

• Trong ARN A và U cũng như G và X không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau . Sự bổ sung chỉ có giữa A, U , G, X của ARN lần lượt với  T, A , X , G  của mạch gốc ADN . Vì vậy số ribônu mỗi loại của ARN bằng số nu bổ sung ở mạch gốc ADN .

                           rA = T gốc ;               rU =  A gốc

                           rG  = X gốc;              rX  =  Ggốc

* Chú ý : Ngược lại , số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của ADN được tính như sau :

• Số lượng :

                                                A = T =  rA  + rU

                                                G = X  = rR  + rX

• Tỉ lệ % :

                                                % A  = %T = \(\frac{{\% rA + \% rU}}{2}\)

                                                %G = % X = \(\frac{{\% rG + \% rX}}{2}\)

II. TÍNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ ARN (M_ARN)

           Một ribônu có khối lượng trung bình là 300 đvc, nên: M_ARN  = rN . 300đvc  = \(\frac{N}{2}\). 300 đvc

III.  TÍNH CHIỀU DÀI VÀ SỐ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ  Đ – P CỦA ARN

1 Tính chiều dài:

• ARN gồm có mạch rN ribônu với độ dài 1 nu là 3,4 A⁰ . Vì vậy, chiều dài ARN bằng  chiều dài ADN tổng hợp nên ARN đó.
• Vì vậy:  L_ADN  =  L_ARN  = rN . 3,4A⁰  = \(\frac{N}{2}\). 3,4 A⁰

2 . Tính số liên kết hoá trị Đ –P:

• Trong chuỗi mạch ARN : 2 ribônu nối nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3  ribônu nối nhau bằng 2 liên kết hoá trị …Do đó số liên kết hoá trị nối các ribônu trong mạch ARN là rN – 1
• Trong mỗi ribônu có 1 liên kết hoá trị gắn thành phần axit H₃PO₄ vào thành phần đường . Do đó số liên kết hóa trị loại này có trong rN ribônu là rN

        Vậy số liên kết hoá trị Đ – P của ARN: HT _ARN = rN – 1 + rN = 2 .rN -1

CƠ CHẾ TỔNG HỢP ARN

I . TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊOTIT TỰ DO CẦN DÙNG

1. Qua 1 lần sao mã:

Khi tổng hợp ARN , chỉ mạch gốc của ADN làm khuôn mẫu liên các ribônu tự do theo NTBS :

                           A_ADN nối  U _ARN     ;           T_ADN nối  A _ARN  

                           G_ADN nối X _ARN       ;           X_ADN nối  G _ARN  

   Vì vậy:

• Số ribônu tự do mỗi loại cần dùng bằng số nu loại mà nó bổ sung trên mạch gốc của ADN

                           rA_td = T_gốc   ;           rU_td = A_gốc

                           rG_td = X_gốc  ;              rX_td = G_gốc

• Số ribônu tự do các loại cần dùng bằng số nu của 1 mạch ADN

                                    rN_td  = \(\frac{N}{2}\)

2. Qua nhiều lần sao mã (k lần )

Mỗi lần sao mã tạo nên 1 phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh ra từ 1 gen bằng số lần sao mã của gen đó.

                        Số phân tử ARN  = Số lần sao mã  = K

Số ribônu tự do cần dùng là số ribônu cấu thành các phân tử ARN . Vì vậy qua K lần sao mã tạo thành các phân tử ARN  thì tổng số ribônu tự do cần dùng là:

                                    \(\sum {} \)rN_td  = K . rN

Suy luận tương tự , số ribônu tự do mỗi loại cần dùng là:

                        \(\sum {} \)rA_td  = K. rA = K . T_gốc       ;      \(\sum {} \)rU_td  = K. rU = K . A_gốc

                        \(\sum {} \)rG_td  = K. rG = K . X_gốc         ;      \(\sum {} \)rX_td  = K. rX = K . G_gốc

* Chú ý: Khi biết số ribônu tự do cần dùng của 1 loại :

• Muốn xác định mạch khuôn mẫu và số lần sao mã thì chia số ribônu đó cho số nu loại bổ sung ở mạch 1 và mạch 2 của ADN => Số lần sao mã phải là ước số giữa số ribbônu đó và số nu loại bổ sung ở mạch khuôn mẫu.
• Trong trường hợp căn cứ vào 1 loại ribônu tự do cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc, cần có số ribônu tự do loại khác thì số lần sao mã phải là ước số chung giữa só ribônu tự do mỗi loại cần dùng với số nu loại bổ sung của mạch gốc.

II. TÍNH SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ VÀ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ – P:

1. Qua 1 lần sao mã:

a. Số liên kết hidro:

                                    H đứt  = H _ADN  

                                    H hình  thành = H _ADN

                => H đứt = H hình thành = H _ADN

b. Số liên kết hoá trị: HT  hình thành  = rN – 1

2. Qua nhiều lần sao mã  (K lần):

     a. Tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ

                 \(\sum {} \) H phá vỡ = K . H

     b. Tổng số liên kết hoá trị hình thành:

                 \(\sum {} \) HT hình thành =  K ( rN – 1)

III. TÍNH THỜI GIAN SAO MÃ :

{-- Nội dung phần III: tính thời gian sao mã của ARN của tài liệu Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập ARN - Protein Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}

CẤU TRÚC PRÔTÊIN

I . TÍNH SỐ BỘ BA MẬT Mà - SỐ AXIT AMIN

• Cứ 3 nu kế tiếp nhau trên mạch gốc của gen hợp thành 1 bộ ba mã gốc ,  3 ribônu kế tiếp của mạch ARN thông tin ( mARN) hợp thành 1 bộ ba mã sao . Vì số ribônu của mARN bằng với số nu của mạch gốc , nên số bộ ba mã gốc trong  gen  bằng số bộ ba mã sao trong mARN.

Số bộ ba mật mã  = \(\frac{N}{{2.3}}\) = \(\frac{{rN}}{3}\)

• Trong mạch gốc của gen cũng như trong số mã sao của mARN  thì có 1 bộ ba mã kết thúc không mã hoá a amin. Các bộ ba còn lại co mã hoá a.amin

Số bộ ba có mã hoá a amin (a.amin chuỗi  polipeptit)= \(\frac{N}{{2.3}}\) - 1  = \(\frac{{rN}}{3}\) - 1

• Ngoài mã kết thúc không mã hóa a amin , mã mở đầu tuy có mã hóa a amin , nhưng a.amin này bị cắt bỏ không tham gia vào cấu  trúc prôtêin   

            Số a amin của phân tử prôtêin (a.amin prô hoàn chỉnh ) = \(\frac{N}{{2.3}}\) - 2  = \(\frac{{rN}}{3}\) - 2

II. TÍNH SỐ LIÊN KẾT PEPTIT

• Số liên kết peptit hình thành = số phân tử H₂O tạo ra
• Hai a amin nối nhau bằng 1 liên kết péptit, 3 a amin có 2 liên kết peptit ……..chuỗi polipeptit có m là a amin thì số liên kết peptit là: Số liên kết peptit = m -1

III. TÍNH SỐ CÁCH MÃ HÓA CỦA ARN VÀ SỐ CÁCH SẮP ĐẶT  A AMIN TRONG CHUỖI POLIPEPTIT

Các loại  a amin và các bộ ba mã hoá: Có 20 loại a amin thường gặp trong các phân tử prôtêin như sau :

1) Glixêrin : Gly                   2)  Alanin : Ala                      3) Valin : Val           4 ) Lơxin : Leu

5) Izolơxin  : Ile                    6 ) Xerin  : Ser                      7 ) Treonin : Thr      8 ) Xistein : Cys

9) Metionin : Met     10) A. aspartic : Asp   11)Asparagin : Asn                        12) A  glutamic : Glu

13) Glutamin :Gln    14) Arginin : Arg         15) Lizin : Lys                               16) Phenilalanin :Phe

17) Tirozin: Tyr           18) Histidin : His                  19) Triptofan : Trp          20) Prôlin : pro  

Bảng bộ ba mật mã

CƠ CHẾ TỔNG HỢP  PRÔTÊIN

 I. TÍNH SỐ AXIT AMIN TỰ DO CẦN DÙNG:

Trong quá tình giải mã, tổng hợp prôtein, chỉ bộ ba nào của mARN có mã hoá a amin thì mới được ARN mang a amin đến giải mã.

1.  Giải mã tạo thành 1 phân tử prôtein:

• Khi ribôxôm chuyển dịch từ đầu này đến đầu nọ của mARN để hình thành chuỗi polipeptit thì số a amin tự do cần dùng được ARN vận chuyển mang đến là để giải mã mở đầu và các mã kế tiếp , mã cuối cùng không được giải. Vì vậy số a amin tự do cần dùngh cho mỗi lần tổng hợp chuỗi polipeptit là:

Số a amin tự do cần dùng:  Số aa_td  = \(\frac{N}{{2.3}}\) - 1  = \(\frac{{rN}}{3}\) - 1

• Khi rời khỏi ribôxôm , trong chuỗi polipeptit không còn a amin tương ứng với mã mở đầu.Do đó, số a amin tự do cần dùng để cấu thành phân tử prôtêin (tham gia vào cấu trúc prôtêin để thực hiện chức năng sinh  học) là:

Số a amin tự do cần dùng để cấu thành prôtêin hoàn chỉnh :

                                    Số aa_p  =\(\frac{N}{{2.3}}\) - 2  = \(\frac{{rN}}{3}\) - 2

2. Giải mã tạo thành nhiều phân tử prôtêin:

• Trong quá trình giải mã, tổng hợp prôtêin, mỗi lượt chuyển dịch của ribôxôm trên mARN sẽ tạo thành 1 chuỗi polipeptit.

• Có n riboxomchuyển dịch qua mARN và không trở lại là có n lượt trượt của ribôxôm. Do đó số phân tử prôtêin ( gồm 1 chuỗi polipeptit ) = số lượt trượt của ribôxôm.
• Một gen sao mã nhiều lần, tạo nhiều phân tử mARN cùng loại . Mỗi mARN đều có  n lượt ribôxôm trượt qua thì quá trình giả mã bởi K phân tử mARN sẽ tạo ra số phân tử prôtêin: 

\(\sum {} \)số P = tổng số lượt trượt RB = K .n

• Tổng số axit amin tự do thu được hay huy động vừa để tham gia vào cấu trúc các phần từ protein vừa để tham gia mã mở đầu. Vì vậy:

* Tổng số axit amin tự do được dùng cho quá trình giải mã là số axit amin tham gia vào cấu trúc phần tử protein và số axit amin thjam gia vào việc giải mã mở đầu (được dùng 1 lần mở mà thôi ).

                              \(\sum {} \) aa_td  = Số P . ( \(\frac{{rN}}{3}\) - 1)   =  Kn ( \(\frac{{rN}}{3}\) - 1)

* Tổng số a amin tham gia cấu trúc prôtêin để thực hiện chức năng sinh học (không kể a amin mở đầu ): \(\sum {} \)aaP   = Số P . ( \(\frac{{rN}}{3}\) - 2 )  

II . TÍNH SỐ PHÂN TỬ NƯỚC VÀ SỐ LIÊN KẾT PEPTIT

Trong quá trình giải mãkhi chuỗi polipeptit đang hình thành thì cứ 2 axit amin kế tiếp nối nhau bằng liên kết peptit thì đồng thời giải phóng 1 phân tử nước, 3 axit amin nối nhau bằng 2 liên kết paptit, đồng thời giải phóng 2 phân tử nước… Vì vậy:

•  Số phân tử nứơc được giải phóng trong quá trình giải mãtạo 1 chuỗi polipeptit là:

                              Số phân tử H₂O giải phóng = \(\frac{{rN}}{3}\)  - 2

• Tổng số phân tử nước được giải phóng trong quá trình tổng hợp nhiều phân tử protein (mỗi phân tử protein là 1 chuỗi polipeptit ).

      \(\sum {} \) H₂O giải phóng  =  số phân tử prôtêin . \(\frac{{rN}}{3}\)  - 2

• Khi chuỗi polipeptit rời khỏi riboxom tham gia chức năng sinh học thì axit amin mở đầu tách ra 1 mối liên kết peptit với axit amin đó không còn àsố liên kết peptit thực sự tạo lập được là: \(\frac{{rN}}{3}\) -3 = số aa_P -1.
• Vì vậy tổng số liên kết peptit thực sự hình thành trong các phân tử protein là:

\(\sum {} \)peptit = Tổng số phân tử protein . ( \(\frac{{rN}}{3}\) - 3 ) = Số P(số aa_P  - 1 )

III. TÍNH SỐ ARN VẬN CHUYỂN ( tARN)

Trong quá trình tổng hợp protein, tARN nang axit amin đến giải mã. Mỗi lượt giải mã, tARN cung cấp 1 axit amin → một phần tử ARN giải mã bao nhiêu lượt thì cung cấp bay nhiêu axit amin.

Sự giải mã của tARN có thể không giống nhau: có loại giải mã 3 lần, có loại 2 lần, 1 lần.

• Nếu có x phân tử giải mã 3 lần → số aa do chúng cung cấp là 3x.

                     y phân tử giải mã 2 lần → … là 2 y.

                     z phân tử giải mã 1 lần → … là z   

• Vậy tổng số axit amin cần dùng là do các phân tử tARN vận chuyển 3 loại đó cung cấp → phương trình.

                             3x + 2y + z = \(\sum {} \)aa tự do cần dùng

IV. SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA RIBOXOM TRÊN ARN THÔNG TIN

• 1. Vận tốc trượt của riboxom trên mARN
• Là độ dài mARN mà riboxom chuyển dịch được tron 1 giây.
• Có thể tính vận tốc trượt bằng cách cia chiều dài mARN cho thời gian riboxom trượt từ đầu nọ đến đầu kia. (trượt hết Marn )

                                             v = \(\frac{l}{t}\)  (A_­­­⁰/s )

                * Tốc độ giải mã của riboxom:

• Là số axit amin của chuỗi polipeptit kéo dài trong 1 giây (số bộ ba được giải trong 1 giây ) = Số bộ ba mà RB trượt trong 1 giây.
• Có thể tính bằng cách chia số bộ ba của mARN cho thời gian riboxom trượt hết mARN.

                                  Tốc độ giải mã = số bộ của mARN : t

2. Thời gian tổng hợp 1 phân tử protein (phân tử protein gồm 1 chuỗi polipeptit )

Khi riboxom trượt qua mã kết thúc, rời khỏi mARN thì sự tổng hợp phân tử protein của riboxom đó được xem là hoàn tất. Vì vậy thời gian hình thành 1 phân tử protein cũng là thời gian riboxom trượt hết chiều dài mARN ( từ đầu nọđến đầu kia ) .

                                    t   =  \(\frac{l}{v}\)

3. Thời gian mỗi riboxom trượt qua hết mARN (kể từ lúc ribôxôm 1 bắt đầu trượt )

 Gọi Dt:   khoảng thời gian ribôxôm sau trượt chậm hơn ribôxôm trước

• Đối với RB 1 : t
• Đối  với RB 2 : t + Dt 
• Đối với RB 3  : t + 2Dt 
• Tương tự đối với các riboxom còn lại

V. TÍNH SỐ A AMIN TỰ DO CẦN DÙNG ĐỐI VỚI CÁC RIBÔXÔM CÒN TIẾP XÚC VỚI mARN

{-- Nội dung phần V: tính số axit amin tự do cần dùng đối với các riboxom còn tiếp xúc với mARN của tài liệu Phương pháp giải nhanh các dạng bài tập ARN - Protein Sinh học 12 các bạn vui lòng xem ở phần xem online hoặc Tải về--}