Dựa vào cơ
chế của quá trình phiên mã (sao chép
thông tin di truyền từ gen cho mARM) ta có thể đề xuất một số dạng bài tập về
quá trình sao mã và phương pháp giải cụ thể như sau:
1. Nếu biết cấu trúc của gen, xác định cấu trúc của
của ARN và ngược lại
- Chỉ một
trong hai mạch của gen được dùng làm mạch khuôn.
- Mạch
khuông có chiều từ 3' đến 5'.
- Nguyên tác
bổ sung của cơ chế sao mã là:
A (mạch
khuôn) hợp với U (ARN)
T (mạch
khuôn) hợp với A (ARN)
G (mạch
khuôn) hợp với X (ARN)
X (mạch
khuôn) hợp với G (ARN)
Do vậy, biết
cấu trúc của gen, ta xác định được cấu trúc của ARN tương ứng và ngược lại.
Ví dụ 1:
Trình tự các cặp nucleotit trong một gen cấu trúc được bắt đầu như sau:
3'TAXGTAATAGAXT5'
5'ATGXATTATXTGA3'
Hãy viết
trình tự bắt đầu của các ribônuclêôtit của phân tử ARN được tổng hợp từ gen
trên.
Ví dụ 2: Cho
biết trình tự bắt đầu của các ribônuclêôtit trong một phân tử mARN là:
5'AUGXUAGUXAUUXUAXA3'
Hãy đánh dáu
chiều và viết trình tự bắt đầu của các cặp nuclêôtit trong gen đã tổng hợp phân
tử ARN nói trên.
2. Tương
quan về sô nuclêôtit, chiều dài và khối lượng của Gen và ARN
a. Đối với tế
bào nhân sơ
- Gen có 2 mạch
còn mARN chỉ có một mạch do vậy:
Số nuclêôtit
của gen gấp đôi số ribônuclêôtit của ARN
tương ứng: N=2rN .
Khối lượng của
gen gấp đôi khối lượng của ARN: M_{gen}
= 2.M_{ARN} .
Chiều dài của
gen bằng chiều dài của ARN do nó tổng hợp: L_{gen} = L_{ARN}
b. Đối với tế
bào nhân thực
Dựa vào tỉ lệ
giữa các đoạn mã hóa (exon) và không mã hóa (intron) ta tính chiều dài, khối lượng,
số nuclêôtit tương ứng với tỉ lệ đề cho.
Ví dụ 3:
Phân tử mARN có 147 ribônuclêôtit loại xitôzin và chiếm 20% tổng số
ribônuclêôit của toàn mạch được tổng hợp từ gen A. Xác định:
a. Gen A dài
bao nhiêu ăngstron? Biết gen A là gen không phân mảnh.
b. Khối lượng
của gen trên là bao nhiêu?
3. Tính số
liên kết hidro phá hủy và số liên kết hóa trị hình thành
Trong quá
trình sao mã có sự phá hủy các liên kết hidro của gen và thành lập mới các liên
kết hóa trị trong ARN. Gọi k là số lần phiên
mã của một gen ta suy ra:
Số liên kết
hiđrô bị phá hủy qua k lần phiên mã:
H_{ph} = H.k (H là số liên kết hiđrô của gen). qua k lần phiên mã: Y_{ht}= {Y}{2}.k (Y là số liên kết cộng hóa trị của gen).
Số liên kết
cộng hóa trị hình thành
Ví dụ 4:
Phân tử mARN có 147 ribônuclêôtit loại xitôzin và chiếm 20% tổng số
ribônuclêôit của toàn mạch được tổng hợp từ gen B. Cho biết B có tổng hai loại
nuclêôtit A và T bằng 40% tổng số nuclêôtit của gen. Khi gen B phiên mã đòi hỏi số ribônuclêôtit gấp 4
lần số nuclêôtit của gen. Quá trình phiên
mã đã phá hủy bao nhiêu liên kết hiđrô và hình thành bao nhiêu liên kết cộng
hóa trị?
4. Tương
quan giữa số lượng, tỉ lệ phần trăm (%) nuclêôtit từng loại trong Gen và mARN
- Gọi A, T,
G, X là các loại nuclêôtit của gen.
- A_1 , T_1
, G_1 , X_1 là
các loại nuclêôtit trong mạch 1 của gen.
- A_2 , T_2
, G_2 , X_2 là
các loại nuclêôtit trong mạch 1 của gen.
- rA, rU, rG, rX là các loại ribônuclêôtit của mARN do gen tổng hợp.
* Trường hợp
1: Nếu mạch khuôn là mạch thứ nhất. Ta có tương quan:
rA = T_1 = A_2
rU = A_1 = T_2
rG = X_1 = G_2
rX = G_1 = X_2
* Trường hợp
2: Nếu mạch khuôn là mạch thứ hai. Ta có tương quan:
rA = T_2 = A_1
rU = A_2 = T_1
rG = X_2 = G_1
rX = G_2 = X_1
- Dù mạch
khuôn là mạch nào ta đều có các tương quan sau:
+ Về số lượng:
A=T=rA+rU.
G=X=rG+rX.
+ Về tỉ lệ
phần trăm (mỗi mạch đơn tính 100%):
%A=%T= {\%rA+\%rU}{2}
%G=%X= {\%rG+\%rX}{2}
Ví dụ 5: Mộ
gen có 1656 liên kết hiđrô, tổng hợp phân tử ARN có tỉ lệ các ribônuclêôtit
A:U:G:X=4:3:2:1. Xác định:
a. Chiều dài
của gen?
b. Số
nuclêôtit mỗi loại của từng mạch đơn?
c. Số
nuclêôtit mỗi loại của gen?
5. Xác định
mạch khuôn và số lần phiên mã của
Gen
- Chỉ một
trong hai mạch của gen làm mạch khuôn, điều khiển quá trình phiên mã và mạch này có chiều 3'-5'.
- Số lần phiên mã là số nguyên dương.
- Một gen phiên mã bao nhiêu lần, sẽ tạo bấy
nhiêu phân tử mARN có cấu trúc giống nhau (ở tế bào nhân sơ và mARN sơ khai ở tế
bào nhân thực).
- Gọi k là số
lần phiên mã của gen:
+ Tổng số
ribônuclêôtit cần môi trường cung cấp cho quá trình sao mã là: rN_{m}=rN.k= {N}{2}.k .
+ Số
ribônuclêôtit mỗi loại môi trường cần cung cấp cho k lần sao mã là:
rA_m=rA.k
rU_m=rU.k
rG_m=rG.k
rX_m=rX.k
Ví dụ 6: Gen
C có 1050 nuclêôtit loại G và số nuclêôtit loại A chiếm 15% tổng số nuclêôtit của
gen. Quá trình phiên mã của gen đã
phá hủy tất cả 12150 liên kết hiđrô. Xác định:
a. Có bao
nhiêu ribônuclêôtit tự do thuộc các loại mà môi trường nội bào cần phải cung cấp
cho quá trình phiên mã của gen C?
b. Số liên kết
hóa trị giữa axit và đường được hình thành trong quá trình phiên mã?
Đăng nhận xét