Công thức tính ADN Công thức tính độ dài của gen

Buzz

Nội dung bài viết

A. Cấu trúc ADN

I. ADN là gì?

II. Tính số lượng nucleotit trong ADN hoặc gen

III. Tính số liên kết Hydro và liên kết Hoá Trị Đ – P

B. Cơ chế tự nhân đôi của ADN

I . Tính số nucleotit tự do cần dùng

II. Đếm số lượng liên kết hidro; liên kết hóa trị Đ - P được tạo ra hoặc phá vỡ

III. Tính thời gian sao mã

C. Ví dụ minh họa tính ADN

D. Bài tập tính ADN

Xem thêm

Đọc tóm tắt

- Công thức tính ADN là kiến thức cơ bản trong môn Sinh học THPT. Bài viết của Mytour cung cấp toàn bộ kiến thức về lý thuyết, công thức tính, ví dụ và bài tập liên quan đến ADN. ADN, hay DNA, là chất di truyền chủ yếu có mặt trong tất cả các tế bào của sinh vật đa bào.
- ADN chủ yếu nằm trong nhân tế bào và một phần nhỏ trong ti thể.
- Các chức năng chính của ADN bao gồm bảo tồn thông tin di truyền, tạo ra sự đa dạng sinh học và đóng vai trò trong sự phát triển tiến hóa.
- Bài viết còn hướng dẫn cách tính số lượng nucleotit, vòng xoắn, khối lượng phân tử và độ dài phân tử ADN, cũng như số lượng liên kết hydro và hóa trị Đ – P trong quá trình tự nhân đôi của ADN., Các bài tập liên quan đến DNA và ARN bao gồm việc xác định chuỗi nucleotid, số lượng liên kết hydro và phosphodiester, cũng như số lượng axit amin trong chuỗi polipeptit.
- Các ví dụ yêu cầu tính toán từ gen có độ dài khác nhau, bao gồm số nucleotid, số liên kết hydro, số bộ ba mã hóa, và số vòng xoắn của gen.
- Cũng cần tính số phân tử ARN và H2O được giải phóng trong quá trình phiên mã và tổng hợp protein, cùng với số gen con được hình thành qua quá trình tái bản.

Công thức tính ADN là một trong những kiến thức cơ bản trong chương trình môn Sinh học THPT. Vậy cách tính ADN như thế nào? Mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây của Mytour.

Cách tính ADN mà chúng tôi sẽ giới thiệu trong bài học hôm nay gồm toàn bộ kiến thức về lý thuyết, công thức tính, ví dụ minh họa và các dạng bài tập có đáp án giải chi tiết. Qua đó giúp các bạn học sinh lớp 10 tham khảo, hệ thống lại kiến thức để giải nhanh các bài tập Sinh học. Bên cạnh đó các bạn xem thêm cách phân biệt tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực.

A. Cấu trúc ADN

I. ADN là gì?

ADN là viết tắt của Acid Deoxyribonucleic – chất di truyền có mặt trong cơ thể con người và hầu hết các loài sinh vật trên thế giới. ADN còn được gọi là DNA, nói cách khác, ADN chính là DNA. Qua nhiều nghiên cứu, các nhà khoa học nhận thấy rằng gần như tất cả các tế bào trong cơ thể của một người chỉ chứa một loại ADN. Hơn nữa, tất cả các tế bào của một sinh vật đa bào đều có sẵn một bộ ADN đầy đủ cần thiết cho sự sống của chúng.

*Vị trí của ADN trong cơ thể

Nếu bạn thắc mắc ADN tồn tại ở đâu, câu trả lời là ADN có mặt trong mọi tế bào của một sinh vật đa bào. Phần lớn ADN nằm trong nhân tế bào (nuclear DNA hoặc nucDNA). Tuy nhiên, các nhà khoa học cũng đã phát hiện một phần nhỏ ADN nằm trong ti thể (mitochondrial DNA hoặc mtDNA).

*Chức năng của ADN

ADN là bản chất hóa học của gen và có các chức năng sau:

Bảo tồn thông tin di truyền để kế thừa cho thế hệ sau.
Tạo ra sự đa dạng sinh học.
Đóng vai trò cơ bản trong sự phát triển tiến hóa của các loài.

II. Tính số lượng nucleotit trong ADN hoặc gen

1. Đối với mỗi chuỗi gen

- Trong ADN, cả hai chuỗi đều tương đồng nhau, do đó số lượng nucleotit và độ dài của hai chuỗi này đều bằng nhau.

₁₁₁₁₂₂₂₂

- Trong cùng một chuỗi, A và T cũng như G và X, không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau.

- Sự bổ sung chỉ xảy ra giữa 2 chuỗi: A của chuỗi này kết hợp với T của chuỗi kia, G của chuỗi này liên kết với X của chuỗi kia. Do đó, số nucleotit của mỗi loại ở chuỗi 1 bằng số nucleotit loại bổ sung ở chuỗi 2.

A₁ = T₂; T₁ = A₂; G₁ = X₂; X₁ = G₂

2. Đối với cả 2 chuỗi:

- Số nucleotit mỗi loại của ADN là tổng số nucleotit loại đó ở cả 2 chuỗi:

A = T = A₁ + A₂ = T₁ + T₂ = A₁ + T₁ = A₂ + T₂

G = X = G₁ + G₂ = X₁ + X₂ = G₁ + X₁ = G₂ + X₂

- Lưu ý: Khi tính tỷ lệ %

$egin{aligned} &% A=% T= rac{% mathbf{A 1}+% mathbf{A 2}}{2}= rac{% mathbf{T} 1+% mathbf{T} 2}{mathbf{2}}\ &% G=% T= rac{% G 1+% X 1}{2}= rac{% G 2+% X 2}{2} end{aligned}$

* Ghi nhớ: Tổng của 2 loại nucleotit khác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nucleotit của ADN hoặc bằng 50% số nucleotit của ADN: Ngược lại nếu biết:

3. Tổng số nucleotit của ADN (N)

- Tổng số nucleotit của ADN là tổng số của 4 loại nucleotit A + T + G + X. Nhưng theo nguyên tắc bổ sung (NTBS), ta có: A = T , G = X. Vì vậy , tổng số nucleotit của ADN được tính là:

N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G)

hoặc %A + %G = 50%

4. Đếm số vòng xoắn (C)

- Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotit = 20 nucleotit. Khi biết tổng số nucleotit (N) của ADN:

5. Tính khối lượng phân tử ADN (M):

- Một nucleotit có khối lượng trung bình là 300 đơn vị cân . Khi biết tổng số nucleotit, suy ra

M = N imes300 đvc

6. Tính độ dài của phân tử ADN (L):

- Phân tử ADN là một chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều quanh một trục. Do đó, độ dài của ADN là chiều dài của 1 mạch, bằng chiều dài của trục. Mỗi mạch có nucleotit, độ dài của 1 nucleotit là 3,4 Å

mathbf{L}=rac{mathbf{N}}{mathbf{2}} imes mathbf{3 . 4}
ightarrow mathbf{N}=rac{mathbf{L} imes mathbf{2}}{3.4}

- Các đơn vị đo thường sử dụng:

+ 1 micromet = 10⁴ angstron (Å)

+ 1 micromet = 10³ nanomet (nm)

+ 1 mm = 10³ micromet = 10⁶ nm = 10⁷ Å

III. Tính số liên kết Hydro và liên kết Hoá Trị Đ – P

1. Số liên kết Hydro (H)

+ A của mạch này kết nối với T ở mạch kia qua 2 liên kết hydro

+ G của mạch này kết nối với X ở mạch kia qua 3 liên kết hydro

- Do đó, số liên kết hydro của gen là:

H = 2A + 3G hoặc H = 2T + 3X

2. Số liên kết hóa trị (HT)

c) Số liên kết hoá trị đường – photphát trong gen (HT Đ – P)

- Ngoài các liên kết hoá trị nối giữa các nu trong gen thì trong mỗi nu có 1 lk hoá trị gắn thành phần của H₃PO₄ vào thành phần đường . Do đó số liên kết hoá trị Đ – P trong cả ADN là:

$mathrm{HT}_{mathfrak{Đ}-mathrm{P}}=2left( rac{N}{2}-1 ight)+mathbf{N}=2(mathbf{N}-1)$

B. Cơ chế tự nhân đôi của ADN

I . Tính số nucleotit tự do cần dùng

1. Sau 1 chuỗi tự nhân đôi (tự sao, tái sinh, tái bản)

+ Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn, 2 mạch đều kết nối với các nucleotide tự do theo nguyên tắc bổ sung : A_ADN nối với T_{tự do} và ngược lại ; G_ADN nối với X_{tự do} và ngược lại . Do đó số lượng nucleotide tự do mỗi loại cần sử dụng bằng số lượng nucleotide của nó trong chuỗi ban đầu

A_td = T_td = A = T ; G_td = X_td = G = X

+ Số lượng nucleotide tự do cần sử dụng bằng số lượng nucleotide của ADN: N_td = N

2. Sau nhiều chuỗi tự nhân đôi (x chuỗi)

- Đếm số lượng ADN con

+ 1 ADN mẹ sau 1 chuỗi tự nhân đôi tạo ra 2 = 2¹ ADN con

+ 1 ADN mẹ sau 2 chuỗi tự nhân đôi tạo ra 4 = 2² ADN con

+ 1 ADN mẹ sau 3 chuỗi tự nhân đôi tạo ra 8 = 2³ ADN con

+ 1 ADN mẹ sau x chuỗi tự nhân đôi tạo ra 2^x ADN con

Vì vậy : Tổng số ADN con = 2^x

- Dù ở bất kỳ đợt tự nhân đôi nào, số ADN con tạo ra từ 1 ADN ban đầu vẫn là 2, mỗi ADN con chứa 1 mạch cũ của ADN mẹ. Số ADN con còn lại chứa cả 2 mạch mới, được tạo thành từ nu mới trong môi trường nội bào.

Số ADN con có cả 2 mạch mới = 2x – 2

+ Đếm số nu tự do cần dùng :

- Số nu tự do cần dùng sau x đợt tự nhân đôi bằng tổng số nu cuối cùng trong tất cả ADN con trừ số nu ban đầu của ADN mẹ

+ Tổng số nu cuối cùng trong các chuỗi ADN con: N.2^x

+ Số nu ban đầu của chuỗi ADN mẹ: N

- Do đó, tổng số nu tự do cần sử dụng cho mỗi chuỗi ADN trong x chu trình nhân đôi tự do:

_td^x^x

- Số lượng nu tự do cần sử dụng cho mỗi loại là:

_td

_td^x

_td_td

- Nếu tính tổng số nu tự do của một ADN con có 2 chuỗi hoàn toàn mới:

_{td cập nhật}

_{td cập nhật}^x

_{td cập nhật}

_{td cập nhật}^x

II. Đếm số lượng liên kết hidro; liên kết hóa trị Đ - P được tạo ra hoặc phá vỡ

1. Qua 1 chu kỳ nhân đôi tự do

a. Đếm số liên kết hiđro bị phá vỡ và số liên kết hiđro được tạo ra:

Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn:

- Khi 2 chuỗi ADN tách ra, tất cả các liên kết hiđro giữa chúng đều bị phá vỡ, vì vậy số liên kết hiđro bị phá vỡ bằng số liên kết hiđro của ADN

H_{bị phá vỡ} = H_ADN

- Mỗi chuỗi ADN nối các nucleotid tự do theo NTBS bằng liên kết hiđro, do đó số liên kết hiđro được tạo ra là tổng số liên kết hiđro của 2 chuỗi ADN con

H_ht= 2.H_ADN

b. Đếm số liên kết hóa trị được tạo ra:

- Trong quá trình nhân đôi của ADN, các liên kết hóa trị Đ - P nối các nucleotid trong mỗi chuỗi ADN không bị phá vỡ. Nhưng các nucleotid tự do được nối với nhau bằng liên kết hóa trị để tạo ra 2 chuỗi mới

- Vì vậy, số liên kết hóa trị được tạo ra bằng số liên kết hóa trị nối các nucleotid với nhau trong 2 chuỗi ADN

_{được tạo ra} $\frac{N}{2} -1$ = N – 2

2. Qua nhiều chu kỳ nhân đôi (x chu kỳ)

a. Đếm tổng số liên kết hiđrô bị phá vỡ và tổng số liên kết hiđrô được tạo ra:

- Tổng số liên kết hiđrô bị phá vỡ:

_{bị phá vỡ}= H(2^x – 1)

- Tổng số liên kết hiđrô được hình thành:

_ht= H×2^x

b. Tính tổng số liên kết hóa trị được tạo ra:

- Liên kết hóa trị được tạo ra là các liên kết hóa trị nối các nucleotid tự do lại thành chuỗi mạch polinucleotit mới

$\frac{N}{2} -1$

- Trong số tổng mạch đơn của các chuỗi ADN con vẫn bao gồm 2 chuỗi gốc của ADN mẹ

- Vì vậy số chuỗi mới trong các chuỗi ADN con là 2.2^x – 2, do đó tổng số liên kết hóa trị được tạo ra là:

_ht $\frac{N}{2} -1$ (2.2^x – 2) = (N – 2)(2^x – 1)

III. Tính thời gian sao mã

- Có thể hiểu rằng việc liên kết các nucleotid tự do vào 2 chuỗi của ADN diễn ra đồng thời, khi một chuỗi tiếp nhận và nối được một số nucleotid thì chuỗi kia cũng sẽ liên kết được cùng một số nucleotid

- Tốc độ tự nhân đôi: Số nucleotid được tiếp nhận và liên kết trong 1 giây

1. Tính thời gian tự nhân đôi (tự sao)

Thời gian để 2 chuỗi của ADN tiếp nhận và nối các nucleotid tự do

- Khi biết thời gian để tiếp nhận và nối các nucleotid trong 1 nucleotid là dt, thì thời gian tự nhân đôi được tính là:

_{tự sao} $\frac{N}{2}$

C. Ví dụ minh họa tính ADN

Ví dụ 1: Một gen có đoạn mạch với trình tự nucleotid là . . . A- G - X - T - T - A - G - X - A . . . .

Xác định trình tự nucleotid tương ứng trên chuỗi bổ sung.

Gợi ý đáp án

Theo nguyên tắc nối trên chuỗi bổ sung, A liên kết với T, G liên kết với X

Vì vậy: Chuỗi có trình tự: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .

Chuỗi bổ sung: . . . T - A - G - A - A - T - X - G - A . . .

Ví dụ 2: Trong một gen, đoạn mạch bổ sung kết hợp với mạch gốc có trình tự nucleotid là:

. . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .

Xác định trình tự các nucleotid ribo được tổng hợp từ đoạn gen này.

Gợi ý đáp án

Nếu biết chuỗi bổ sung => Xác định chuỗi gốc => Xác định ARN (theo nguyên tắc bổ sung)

Giải thích

- Theo nguyên tắc nối trên chuỗi, A liên kết với T, G liên kết với X

Trong quá trình phiên mã, các nucleotid trên chuỗi gốc liên kết với các nucleotid trong môi trường theo nguyên tắc:

A của chuỗi gốc liên kết với U trong môi trường

Mạch gốc A liên kết với T môi trường

Mạch gốc G liên kết với X môi trường

Mạch gốc X liên kết với G môi trường

Theo yêu cầu: chuỗi bổ sung của gen: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .

=> Chuỗi gốc của gen: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .

=> ARN . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .

Chú ý: Trình tự nucleotid của ARNm tương tự trình tự nucleotid của chuỗi bổ sung (Thay T bằng U)

Ví dụ 3: Phân tử ARNm chứa đoạn mạch có trình tự nucleotid là . . . A- G - X - U - A - G - X - A .

Xác định trình tự nucleotid tương ứng trên gen.

Gợi ý đáp án

ARNm . . . A - G - X - U - U - A - G - X - A . . . .

Chuỗi gốc: . . . T - X - G - A - A - T - X - G - T . . . .

Chuỗi bổ sung: . . . A - G - X - T - T - A - G - X - A . . . .

D. Bài tập tính ADN

Bài 1. Một gen có độ dài là 4080 A⁰, tỷ lệ nuclêôtít loại Adenin chiếm 20%.

1. Đếm số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.

2. Tính số lượng liên kết hydro trên gen.

3. Xác định số nucleotit trên mARN được tổng hợp từ gen.

4. Xác định số vòng xoắn của gen.

5. Đếm số bộ ba mã hóa (triplet) trên gen.

6. Đếm số axitamin trong chuỗi polipeptit được tạo ra khi gen được phiên mã 1 lần, mARN đi qua 1 ribosom mà không lặp lại.

7. Tính số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên toàn bộ phân tử ADN.

8. Gen trải qua quá trình tái sao 3 lần, xác định số gen con được hình thành.

9. Đếm số nuclêôtit trong các gen con khi gen được tái sao 3 lần.

10. Gen trải qua quá trình tái sao 3 lần, xác định số nuclêôtit mà môi trường cung cấp.

11. Gen được phiên mã 5 lần, đếm số nuclêôtit trên các phân tử ARN.

12. Đếm số phân tử H₂O được giải phóng để tạo ra chuỗi polipeptit.

Bài 2. Một gen có tổng số nuclêôtit là 3000. Số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%.

1. Đếm số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.

2. Đếm số liên kết hydro trên gen

3. Đếm số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã

4. Đếm số chu kỳ xoắn của gen.

5. Đếm số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.

6. Xác định chiều dài gen.

6. Đếm số axitamin trong chuỗi polipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 riboxom trượt qua không lặp lại.

7. Xác định số liên kết phosphodiester trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

8. Gen thực hiện tái bản 3 lần, xác định số gen con được tạo thành.

9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen tái bản 3 lần.

10. Gen tái bản 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.

11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.

Bài 3. Một gen có 3120 liên kết hidro và có 480 Adenin.

1. Tính số lượng và tỷ lệ nuclêôtit của mỗi loại của gen.

2. Xác định số nuclêôtit trên mARN do gen phiên mã

3. Xác định số chu kỳ xoắn của gen.

4. Xác định số bộ ba mã hóa (Triplet) trên gen.

5. Xác định chiều dài của gen.

6. Xác định số axitamin trong chuỗi polypeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, mARN có 1 ribosom trượt qua không lặp lại.

7. Xác định số liên kết phosphodiester trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

8. Gen tiến hành sao chép 3 lần, xác định số gen con được tạo ra.

9. Xác định số nuclêôtit trong các gen con khi gen sao chép 3 lần.

10. Gen sao chép 3 lần, xác định số nuclêôtit môi trường cung cấp.

11. Gen phiên mã 5 lần, xác định số nuclêôtit trên các phân tử ARN.

Bài 4 Vùng mã hóa của gen (không kể codon kết thúc) bao gồm 735 cặp bazơ nitơ. Tính khối lượng phân tử protein do gen mã hóa biết khối lượng phân tử trung bình của 1 axit amin dạng chưa mất nước là 122 và có 5 liên kết đissulfit hình thành tự phát trong quá trình cuộn gập của phân tử protein này.

Bài giải

- Số bộ 3 tham gia vào tổng hợp protein = 245

=> Số axit amin trong phân tử protein = Số axit amin tạo thành - 1 = 245-1=244

- Số phân tử nước tạo thành khi hình thành chuỗi polipeptit = 245-1 =244.

- Khi axit amin mở đầu tách khỏi chuỗi pôlipeptit => có 1 phân tử nước kết hợp tạo phản ứng thủy phân.

=> Toàn bộ quá trình đã giải phóng ra 244-1=243 phân tử nước.

- Số nguyên tử H2 tạo cầu disulfit = 5.2=10

=> Khối lượng protein = Số axit amin . Mạ axit amin - Số H₂O . 18 - Số nguyên tử H₂ tách ra tạo cầu disulfit

= 244 . 122 - 243 . 18 - 10 = 29768 - 4374 - 10 = 25384.

Nội dung được phát triển bởi đội ngũ Mytour với mục đích chăm sóc khách hàng và chỉ dành cho khích lệ tinh thần trải nghiệm du lịch, chúng tôi không chịu trách nhiệm và không đưa ra lời khuyên cho mục đích khác.

Nếu bạn thấy bài viết này không phù hợp hoặc sai sót xin vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email [email protected]

Các câu hỏi thường gặp

Công thức tính số lượng nucleotit trong ADN là gì?

Công thức tính số lượng nucleotit trong ADN dựa trên nguyên tắc bổ sung. Cụ thể, A = T và G = X. Tổng số nucleotit của ADN được tính là N = A + T + G + X, trong đó A = T và G = X.

ADN tồn tại ở đâu trong cơ thể?

ADN tồn tại chủ yếu trong nhân tế bào, nhưng cũng có một phần nhỏ trong ti thể. Mỗi tế bào của sinh vật đa bào đều chứa một bộ ADN đầy đủ cần thiết cho sự sống.

Chức năng chính của ADN là gì?

ADN có ba chức năng chính: bảo tồn thông tin di truyền để kế thừa cho thế hệ sau, tạo ra sự đa dạng sinh học, và đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển tiến hóa của các loài.

Cách tính khối lượng phân tử ADN như thế nào?

Khối lượng phân tử ADN được tính bằng công thức M = N x 300, trong đó N là tổng số nucleotit trong ADN. Mỗi nucleotit có khối lượng trung bình là 300 đơn vị cân.

Có những loại liên kết nào trong ADN?

Trong ADN có hai loại liên kết chính: liên kết hydro giữa các nucleotit và liên kết hóa trị giữa các nucleotit trong mỗi chuỗi. Liên kết hydro đóng vai trò trong việc giữ các chuỗi ADN lại với nhau.

Tại sao cần tính số vòng xoắn của ADN?

Việc tính số vòng xoắn của ADN giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc và chiều dài của phân tử ADN. Một chu kỳ xoắn gồm 10 cặp nucleotit, giúp tính toán dễ dàng hơn.

Thời gian để ADN tự nhân đôi là bao lâu?

Thời gian để ADN tự nhân đôi phụ thuộc vào tốc độ liên kết của nucleotit tự do. Thời gian tự nhân đôi được tính dựa trên thời gian để tiếp nhận và nối các nucleotit.

Sự khác nhau giữa tế bào nhân sơ và nhân thực là gì?

Tế bào nhân sơ không có nhân tế bào rõ ràng, trong khi tế bào nhân thực có nhân tế bào chứa ADN. Sự khác biệt này ảnh hưởng đến cách thức tổ chức và hoạt động của tế bào.