Công thức tái bản DNA (Phương pháp giải bài tập chi tiết)

---

---

Bài viết Công thức tái bản DNA với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Công thức tái bản DNA.

1. Công thức xác định số phân tử DNA, số mạch pôlinucleotide được tạo ra sau tái bản DNA

1.1. Công thức

Cho a phân tử DNA tiến hành nhân đôi sau k lần sẽ thu được:

- Số phân tử DNA được tạo thành là $a\times 2^k.$

- Số phân tử DNA được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường là $a\times (2^k-2).$

- Số mạch đơn được tạo thành là $2a\times 2^k.$

- Số mạch đơn được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường là $a\times ({2.2}^k-2).$

1.2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: 2 phân tử DNA tiến hành nhân đôi 3 lần. Hãy xác định:

- Số phân tử DNA được tạo thành?

- Số phân tử DNA được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường?

- Số mạch đơn được tạo thành?

- Số mạch đơn được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường?

Lời giải:

Với a = 2, k = 3. Ta có:

- Số phân tử DNA được tạo thành là $2\times 2^3=16.$

- Số phân tử DNA được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường là $2\times (2^3-2)=12.$

- Số mạch đơn được tạo thành là $2\times 2\times 2^3=32.$

- Số mạch đơn được tổng hợp hoàn toàn từ các Nu tự do của môi trường là $2\times ({2.2}^3-2)=28.$

Ví dụ 2: Có 4 phân tử DNA tự nhân đôi một số lần bằng nhau đã tổng hợp được 120 mạch nucleotide mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường nội bào. Số lần tự nhân đôi của mỗi phân tử DNA trên là

A. 6.

B. 3.

C. 4.

D. 5.

Lời giải:

Gọi số lần tự nhân đôi của mỗi phân tử DNA trên là k.

Sau khi nhân đôi k lần, từ 4 phân tử DNA đã tổng hợp được 120 mạch nucleotide mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường $\Rightarrow 4\times ({2.2}^k-2)=120\Rightarrow k=4.$

Chọn C.

Ví dụ 3: Người ta chuyển một số vi khuẩn E.coli có phân tử DNA vùng nhân chỉ chứa N¹⁵ sang môi trường chỉ có N¹⁴. Các vi khuẩn nói trên đều thực hiện phân đôi 3 lần liên tiếp tạo được các phân tử DNA con trong đó có 90 phân tử DNA vùng nhân chỉ chứa N¹⁴. Sau đó chuyển tất cả các vi khuẩn này về môi trường chỉ chứa N¹⁵ và cho chúng phân đôi 4 lần nữa. Theo lí thuyết, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?

I. Ban đầu có 10 phân tử DNA.

II. Tổng số phân tử DNA được tạo ra là 1280.

III. Số phân tử DNA có chứa N¹⁴ sau khi kết thúc quá trình trên là 210.

IV. Số phân tử DNA chỉ chứa N¹⁵ sau khi kết thúc quá trình trên là 1710.

A. 2.

B. 3.

C. 1.

D. 4.

Lời giải

Mỗi vi khuẩn E.coli chỉ chứa 1 phân tử DNA vùng nhân. Gọi a là số phân tử DNA ban đầu.

- Xét phát biểu I:

Khi chuyển sang môi trường chỉ chứa N¹⁴, a phân tử DNA này đã nhân đôi 3 lần liên tiếp tạo ra được 90 phân tử DNA vùng nhân chỉ chứa N¹⁴ (tức 90 phân tử DNA mới lấy nguyên liệu hoàn toàn từ môi trường) $\Rightarrow a\times (2^3-2)=90\Rightarrow a=15.$

$\Rightarrow$ I sai.

- Xét phát biểu II:

15 phân tử DNA đã tiến hành nhân đôi 7 lần (bao gồm 3 lần trong môi trường N¹⁴ và 4 lần trong môi trường N¹⁵) $\Rightarrow$ Tổng số phân tử DNA được tạo ra từ quá trình trên là: $15\times 2^7=1920.$

$\Rightarrow$ II sai.

- Xét phát biểu III:

Số phân tử DNA có chứa N¹⁴ sau khi kết thúc quá trình trên = Số mạch đơn chứa N¹⁴ được tạo ra khi 15 phân tử DNA ban đầu nhân đôi 3 lần trong môi trường N¹⁴ = $15\times (2\times 2^3-2)=210.$

$\Rightarrow$ III đúng.

- Xét phát biểu IV:

Tổng số phân tử DNA được tạo ra từ quá trình trên là 1920. Trong đó, có 210 phân tử DNA có chứa N¹⁴ => Số phần tử DNA chỉ chứa N¹⁵ sau khi kết thúc quá trình trên là: 1920 – 210 = 1710.

$\Rightarrow$ IV đúng.

Vậy chỉ có phát biểu III, IV đúng.

Chọn A.

2. Công thức xác định các loại liên kết được hình thành và phá vỡ trong tái bản DNA

2.1. Công thức

Gene có số nucleotide là N, khi nhân đôi x lần sẽ có:

- Số liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nucleotide trong quá trình tái bản: (N – 2) × (2^x – 1).

- Số liên kết hydrogen bị phá huỷ trong quá trình tái bản là: H × (2^x – 1).

- Số liên kết hydrogen được hình thành trong quá trình tái bản bằng 2 lần số liên kết hydrogen bị phá huỷ: H × (2^x+1 – 2).

- Số liên kết hydrogen được hình thành ở thế hệ cuối cùng: H × 2^x.

2.2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một gene có tổng số 3000 nucleotide, số nucleotide loại A = 30% số nucleotide của gene. Gene tiến hành nhân đôi 5 lần. Hãy xác định:

a. Số liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nucleotide trong quá trình tái bản.

b. Số liên kết hydrogen bị phá huỷ trong quá trình tái bản.

c. Số liên kết hydrogen được hình thành trong quá trình tái bản.

d. Số liên kết hydrogen được hình thành ở thế hệ cuối cùng.

Lời giải:

Gene có: N = 3000, x = 5

a. Số liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nucleotide trong quá trình tái bản: (3000 – 2) × (2⁵ – 1) = 92938.

Xác định số liên kết hydrogen (H) của gene:

N = 3000, A = 30% số nucleotide của gene $\Rightarrow$ A = T = 30% × 3000 = 900 nu; G = C = 3000 : 2 – 900 = 600 nu.

$\Rightarrow$ H = 2A + 3C = 2 × 900 + 3 × 600 = 3600.

b. Số liên kết hydrogen bị phá huỷ trong quá trình tái bản là: 3600 × (2⁵ – 1) = 111600.

c. Số liên kết hydrogen được hình thành trong quá trình tái bản bằng 2 lần số liên kết hydrogen bị phá huỷ: 3600 × (2⁵⁺¹ – 2) = 223200.

d. Số liên kết hydrogen được hình thành ở thế hệ cuối cùng: 3600 × 2⁵ = 115200.

3. Công thức xác định nguyên liệu môi trường cung cấp cho quá trình tái bản DNA

3.1. Công thức

Nguyên liệu của môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi của 1 phân tử DNA tiến hành nhân đôi sau k lần là:

- $N_{mt}=N\times (2^k-1).$

- $A_{mt}=T_{mt}=T\times (2^k-1)=A\times (2^k-1).$

- $G_{mt}=C_{mt}=G\times (2^k-1)=C\times (2^k-1).$

3.2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Một gene có A = T = 900 và G = C = 600. Khi gene nhân đôi liên tiếp 3 lần, cần môi trường nội bào cung cấp số lượng nucleotide thuộc mỗi loại là

A. T = A = 6300; G = X = 4200.

B. A = T = 4200; G = X = 6300.

C. A = T = 1200; G = X = 1800.

D. A = T = 1200; G = X = 1800.

Lời giải:

Khi gene nhân đôi liên tiếp 3 lần, cần môi trường nội bào cung cấp số lượng nucleotide thuộc mỗi loại là: $\{\begin{array}{c}A=T=(2^3-1)\times 900=6300\\ G=X=(2^3-1)\times 600=4200\end{array}$

Chọn A.

Ví dụ 2: Một đoạn DNA dài 0,306 µm. Trên mạch thứ hai của DNA này có T = 2A = 3X = 4G. Đoạn DNA này tái bản liên tiếp 3 lần, số nucleotide loại A được lấy từ môi trường nội bào phục vụ cho quá trình này là

A. 1710.

B. 1890.

C. 4538.

D. 4536.

Lời giải:

- Đoạn DNA dài 0,306µm = 3060 Å $\Rightarrow$ Số nucleotide trên mỗi mạch của đoạn DNA trên là: $\frac{N}{2}=\frac{L}{3,4}=\frac{3060}{3,4}=900.$

- Trên mạch thứ hai của DNA này có T = 2A = 3X = 4G.

$\Rightarrow T_2+\frac{1}{2}{T}_2+\frac{1}{3}{T}_2+\frac{1}{4}{T}_2=900\Rightarrow T_2=432.$

$\Rightarrow$ A₂ = 432 : 2 = 216.

Theo NTBS ta có A_gene = T₂ + A₂ = 432 + 216 = 648.

- Xác định số nucleotide loại A được lấy từ môi trường để cung cấp cho quá trình tái bản:

Đoạn DNA trên tái bản liên tiếp 3 lần

$\Rightarrow A_{mt}=A_{gen}\times (2^3-1)=648\times (2^3-1)=4536.$

Chọn D.

Ví dụ 3: Một gene mạch kép thẳng của sinh vật nhân sơ có chiều dài 4080 Å. Trên mạch 1 của gene có A₁ = 260 nucleotide, T₁ = 220 nucleotide. Gene này thực hiện tái bản một số lần sau khi kết thúc đã tạo ra tất cả 64 chuỗi pôlinucleotide. Số nucleotide từng loại mà môi trường nội bào cung cấp cho quá trình nhân đôi của gene nói trên là

A. A = T = 14880 ; G = X = 22320.

B. A = T = 29760 ; G = X = 44640.

C. A= T = 30240 ; G = X = 45360.

D. A = T = 16380 ; G = X = 13860.

Lời giải:

- Gọi k là số lần nhân đôi của gene.

- Xác định số nucleotide loại A và G của gene:

Ta có: $L=\frac{N}{2}\times 3,4\Rightarrow N=\frac{2L}{3,4}=\frac{2\times 4080}{3,4}=2400\Rightarrow A+G=1200.$

Mà: A = A₁ + T₁ = 480 $\Rightarrow$ G = 1200 – 480 = 720.

- Xác định số lần nhân đôi của gene (k): 64 chuỗi pôlinucleotide = 32 gene $\Rightarrow$ Gene trên nhân đôi k lần tạo 2^k gene = 32 $\Rightarrow$ k = 5.

- Xác định số nucleotide từng loại môi trường cung cấp:

A_mt = T_mt = A_gene × (2^k – 1) = 480 × (2⁵ – 1) = 14880.

G_mt = X_mt = G_gene × (2^k –1) = 720 × (2⁵ – 1) = 22320.

Chọn A.

Ví dụ 4:Ở thú, xét một cá thể đực có kiểu gene Aa, trong đó alen A và a đều có chiều dài bằng nhau và bằng 3060 Å. Alen A có 2250 liên kết hydrogen, alen a ít hơn alen A 8 liên kết hydrogen. Ba tế bào sinh tinh của cá thể này giảm phân bình thường tạo giao tử. Số nucleotide mỗi loại môi trường cung cấp cho quá trình giảm phân nói trên là

A. A = T = 6244; G = X = 6356.

B. A = T = 2724; G = X = 2676.

C. A = T = 6356; G = X = 6244.

D. A = T = 2724; G = X = 2776.

Lời giải:

Lưu ý: Trong giảm phân, tuy có 2 lần phân bào nhưng gene chỉ tiến hành nhân đôi một lần \( \Rightarrow \) Số nucleotide môi trường cung cấp cho quá trình giảm phân = số lượng nucleotide môi trường cung cấp cho gene nhân đôi một lần.

- Xác định số nucleotide mỗi loại của từng alen:

Alen A có: $\{\begin{array}{c}2A+2G=\frac{3060\times 2}{3,4}=1800\\ 2A+3G=2250\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=450\\ G=X=450\end{array}$

Alen a có: $\{\begin{array}{c}2A+2G=\frac{3060\times 2}{3,4}=1800\\ 2A+3G=2250-8=2242\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=458\\ G=X=442\end{array}$

- Xác định số nucleotide mỗi loại của kiểu gene Aa:

A_gene = T_gene = 450 + 458 = 908.

G_gene = X_gene = 450 + 442 = 892.

- Xác định số nucleotide mỗi loại môi trường cung cấp cho quá trình giảm phân:

Ba tế bào sinh tinh có kiểu gene Aa giảm phân, do đó:

$A_{mt}=T_{mt}=3\times [A_{gen}\times (2^1-1)]=3\times [908\times (2^1-1)]=2724.$

$G_{mt}=X_{mt}=3\times [G_{gen}\times (2^1-1)]=3\times [892\times (2^1-1)]=2676.$

Chọn B.

Xem thêm công thức Sinh học 9 với phương pháp giải chi tiết, hay khác:

• Công thức xác định cấu trúc RNA
• Công thức phiên mã tạo RNA
• Công thức dịch mã tạo protein
• Công thức đột biến gene
• Công thức nguyên phân

Mục lục các chuyên đề Sinh học 9:

• Chuyên đề: Các qui luật di truyền
• Chuyên đề: Nhiễm sắc thể
• Chuyên đề: Phân tử
• Chuyên đề: Di truyền người
• Chuyên đề: Ứng dụng di truyền
• Chuyên đề: Sinh thái

---

---

---