Công thức đột biến gene (Phương pháp giải bài tập chi tiết)

---

---

Bài viết Công thức đột biến gene với phương pháp giải chi tiết giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập Công thức đột biến gene.

Công thức đột biến gene (Phương pháp giải bài tập chi tiết)

1. Công thức xác định dạng đột biến gene

1.1. Công thức

- Bước 1: Xác định cấu trúc của gene ban đầu.

- Bước 2: Xác định cấu trúc của gene sau đột biến.

- Bước 3: Xác định dạng đột biến trên cơ sở so sánh cấu trúc của gene ban đầu và gene sau đột biến.

Dạng đột biến	Số lượng Nu (N)	Chiều dài DNA (L)	Số liên kết hydrogen (H)
Mất 1 cặp Nu	N - 2	L – 3,4 Å	= H – 3 (nếu mất G – X) = H – 2 (nếu mất A – T)
Thêm 1 cặp Nu	N + 2	L + 3,4 Å	= H + 3 (nếu thêm G – X) = H + 2 (nếu thêm A – T)
Thay thế 1 cặp Nu	N	L	= H + 1 (nếu thay thế A – T thành G – X) = H – 1 (nếu thay thế cặp G – X thành A – T) = H (nếu thay thế A – T thành T – A hoặc G – C bằng C – G)

1.2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Gene dài 3060 Å, tỉ lệ $A=\frac{3}{7}G$. Sau đột biến, chiều dài gene không đổi và tỉ lệ $\frac{A}{G}\approx 42,18\%$. Dạng đột biến là

A. thay thế 1 cặp A - T bằng 1 cặp G - C.

B. đảo vị trí của các cặp nucleotide.

C. thay thế 3 cặp A - T bằng 3 cặp G - C.

D. thay thế 1 cặp G - C bằng 1 cặp A - T.

Lời giải:

- Xác định số nucleotide mỗi loại của gene ban đầu:

Gene ban đầu có: $\{\begin{array}{c}2A+2G=\frac{3060\times 2}{3,4}=1800\\ A=\frac{3}{7}G\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=270\\ G=C=630\end{array}$.

- Xác định số nucleotide mỗi loại của gene sau đột biến:

Gene sau đột biến có chiều dài gene không thay đổi (=3060 Å) và tỉ lệ $\frac{A}{G}\approx 42,18\%.$

$\Rightarrow$ Gene sau đột biến có: $\{\begin{array}{c}2A+2G=\frac{3060\times 2}{3,4}=1800\\ \frac{A}{G}\approx 42,18\%\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=267\\ G=C=633\end{array}.$

- Xác định dạng đột biến:

So với gene ban đầu, gene đột biến có số cặp A – T giảm đi 3 và số cặp G – C tăng lên 3.

$\Rightarrow$ Dạng đột biến xuất hiện là: thay thế 3 cặp A – T bằng 3 cặp G – C.

Chọn C.

Ví dụ 2: Allele B dài 221 nm và có 1669 liên kết hydrogen, allele B bị đột biến thành allele b. Từ một tế bào chứa cặp allele Bb qua hai lần nguyên phân bình thường, môi trường nội bào đã cung cấp cho quá trình nhân đôi của cặp allele này 1689 nucleotide loại thymine và 2211 nucleotide loại cytosine. Dạng đột biến đã xảy ra với allele B là

A. thay thế một cặp G - C bằng một cặp A - T.

B. mất một cặp G - C.

C. thay thế một cặp A - T bằng một cặp G - C.

D. mất một cặp A - T.

Lời giải:

- Xác định số nucleotide mỗi loại của allele B:

Allele B có: $\{\begin{array}{c}2A_B+2G_B=\frac{2210\times 2}{3,4}=1300\\ 2A_B+3G_B=1669\end{array}\iff \{\begin{array}{c}{A}_B=T_B=281\\ G_B=C_B=369\end{array}.$

- Xác định số nucleotide mỗi loại của allele b:

Số nucleotide môi trường cung cấp cho cặp Bb qua hai lần nguyên phân bình thường = số nucleotide môi trường cung cấp cho cặp Bb nhân đôi 2 lần.

$\Rightarrow \{\begin{array}{c}{T}_{mt}=(T_B+T_b)\times (2^2-1)\\ C_{mt}=(X_B+X_b)\times (2^2-1)\end{array}\iff \{\begin{array}{c}1689=(281+T_b)\times 3\\ 2211=(369+X_b)\times 3\end{array}$

$\Rightarrow \{\begin{array}{c}{A}_b=T_b=282\\ G_b=C_b=368\end{array}.$

- Xác định dạng đột biến:

So với allele B, allele b có số cặp A – T tăng lên 1, số cặp G – C giảm đi 1.

$\Rightarrow$ Dạng đột biến xuất hiện: Thay thế 1 cặp G – C bằng 1 cặp A – T.

Chọn A.

Ví dụ 3: Một gene ở sinh vật nhân thực có chiều dài 5100 Å. Số nucleotide loại G của gene là 600. Sau đột biến, số liên kết hydrogen của gene là 3601. Hãy cho biết gene đã xảy ra dạng đột biến nào? (Biết rằng đây là dạng đột biến chỉ liên quan đến một cặp nucleotide trong gene).

A. Thay thế một cặp G – C bằng một cặp A – T.

B. Mất một cặp A – T.

C. Thêm một cặp G – C.

D. Thay thế một cặp A – T bằng một cặp G – C.

Lời giải

- Xác định số liên kết hydrogen của gene ban đầu:

Gene ban đầu có: $\{\begin{array}{c}2A+2G=\frac{5100\times 2}{3,4}=3000\\ G=600\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=900.\\ G=C=600.\end{array}$

$\Rightarrow$ Số liên kết hydrogen của gene ban đầu: $2A+3G=2\times 900+3\times 600=3600.$

- Sau đột biến, số liên kết hydrogen của gene là 3601 $\Rightarrow$ So với gene ban đầu, số liên kết hydrogen của gene tăng lên 1 $\Rightarrow$ Dạng đột biến xuất hiện là: thay thế 1 cặp A – T bằng một cặp G – C.

Chọn D.

Ví dụ 4: Gene A bị đột biến thành gene a. Em hãy xác định vị trí và loại đột biến trong các trường hợp sau:

- Trường hợp 1: Phân tử protein do gene a quy định tổng hợp có trình tự amino acid hoàn toàn khác với trình tự amino acid trong phân tử protein do gene A quy định tổng hợp.

- Trường hợp 2: Phân tử protein do gene a quy định tổng hợp có amino acid thứ 3 khác với amino acid thứ 3 trong phân tử protein do gene A quy định tổng hợp.

Lời giải

- Trường hợp 1: Do phân tử protein do gene a quy định tổng hợp có trình tự amino acid hoàn toàn khác với trình tự amino acid trong phân tử protein do gene A quy định tổng hợp vì thế đột biến gene thuộc loại thêm cặp hoặc mất cặp nucleotide diễn ra tại ví trí một trong 3 cặp nucleotide mã hóa cho amino acid đầu tiên của gene A.

- Trường hợp 2: Phân tử protein do gene a quy định tổng hợp có amino acid thứ 3 khác với amino acid thứ 3 trong phân tử protein do gene A quy định tổng hợp vì thế đây là đột biến thay thế cặp nucleotide ở vị trí một trong ba nucleotide quy định mã hóa cho amino acid thứ 3 của gene A.

2. Công thức xác định sự biến đổi của gene, sản phẩm của gene sau đột biến

2.1. Công thức

- Để xác định sự biến đổi của gene sau đột biến, cần tiến hành các bước: xác định cấu trúc của gene trước đột biến \( \Rightarrow \) xác định dạng đột biến \( \Rightarrow \) xác định cấu trúc của gene sau đột biến theo yêu cầu của đề bài.

- Gene bị đột biến dẫn đến mRNA bị biến đổi tương ứng gây ra những hậu quả khác nhau đối với chuỗi polypeptide do gene quy định:

Dạng đột biến	Hậu quả
Đột biến mất hoặc thêm 1 cặp nucleotide	Dẫn đến dịch khung đọc mã di truyền $\Rightarrow$ Chuỗipolypeptide bị biến đổi từ amino acid chứa cặp Nu bị đột biến.
Đột biến thay thế 1 cặp nucleotide	- Đột biến đồng nghĩa (đột biến thay thế cặp Nu làm biến đổi bộ ba này thành bộ ba khác nhưng cùng mã hóa 1 amino acid) $\Rightarrow$ Chuỗipolypeptide không bị biến đổi. - Đột biến sai nghĩa (đột biến thay thế cặp Nu làm biến đổi bộ ba này thành bộ ba quy định amino acid khác) $\Rightarrow$ Chuỗipolypeptide bị biến đổi 1 amino acid. - Đột biến vô nghĩa (đột biến làm biến đổi bộ ba quy định amino acid thành bộ ba kết thúc) $\Rightarrow$ Chuỗipolypeptide ngắn hơn ban đầu.

2.2. Ví dụ minh họa

Ví dụ 1: Allele B ở sinh vật nhân thực có 900 nucleotide loại adenine và có tỉ lệ A/G = 3/2. Allele B bị đột biến thay thế 1 cặp G - C bằng 1 cặp A - T trở thành allele b. Tổng số liên kết hydrogen của allele b là

A. 3600.

B. 3599.

C. 3899.

D. 3601.

Lời giải

- Xác định số liên kết hydrogen của allele B:

Allele B có: $\{\begin{array}{c}A=900\\ \frac{A}{G}=\frac{3}{2}\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=900\\ G=X=600\end{array}.$

$\Rightarrow$Allele B có số liên kết hydrogen là: H = 2A + 3G = 900 × 2 + 600 × 3 = 3600.

- Xác định dạng đột biến: Thay thế 1 cặp G – C bằng cặp A – T.

- Xác định số liên kết hydrogen của allele b:

Allele B bị đột biến thay thế 1 cặp G – C bằng cặp A – T $\Rightarrow$ Số liên kết hydrogen của allele b bị giảm đi 1 so với allele B và bằng 3600 – 1 = 3599.

Chọn B.

Ví dụ 2: Allele A ở sinh vậtnhân sơ dài 408 nm và có số nucleotide loại thyminenhiềugấp 2 lần số nucleotide loại guanine. Allele A bị đột biến điểm thành allele a. Allele a có 2798 liên kết hydrogen. Số lượng từng loại nucleotide của allele a là

A. A = T = 800; G = C = 399.

B. A = T = 801; G = C = 400.

C. A = T = 799; G = C = 401.

D. A = T = 799; G = C = 400.

Lời giải

- Xác định số lượng nucleotide mỗi loại của allele A:

$\{\begin{array}{c}2T+2G=\frac{4080\times 2}{3,4}=2400\\ T=2G\end{array}\iff \{\begin{array}{c}A=T=800\\ G=C=400\end{array}$

- Xác định dạng đột biến:

Số liên kết hydrogen của allele A = 2A + 3G = 2 × 800 + 3 × 400 = 2800.

$\Rightarrow$ So với allele A, allele a bị đột biến điểm giảm 2 liên kết hydrogen.

$\Rightarrow$ Dạng đột biến xuất hiện: mất 1 cặp A - T.

- Xác định số lượng nucleotide của allele a: A = T = 800 – 1 = 799; G = C = 400.

Chọn D.

Ví dụ 2: Gene B ở một loài sinh vật có trình tự nucleotide như sau:

Mạch mã gốc	3'…TAC…	TTT…	CAC	GTA…GCT	CAT ATT…5'
Số thứ tự nucleotide trên mạch mã gốc	1		33	3458	61

Biết rằng amino acid valine trong chuỗi polypeptide được mã hóa bởi 4 bộ ba là: 3'CAA5'; 3'CAG5'; 3'CAT5'; 3'CAC5' và chuỗi polypeptide do gene B quy định tổng hợp có 21 amino acid. Dựa vào các số liệu trên, theo em các nhận định sau đúng hay sai? Giải thích.

a. Đột biến thay thế cặp nucleotide G - C ở vị trí 58 bằng cặp nucleotide A - T tạo ra allele mới quy định tổng hợp chuỗi polypeptide ngắn hơn so với chuỗi polypeptide do gene B quy định tổng hợp.

b. Đột biến thay thế một cặp nucleotide ở vị trí 33 tạo ra allele mới quy định tổng hợp chuỗi polypeptide giống với chuỗi polypeptide do gene B quy định tổng hợp.

c. Đột biến mất một cặp nucleotide ở vị trí 34 tạo ra allele mới quy định tổng hợp chuỗi polypeptide có thành phần amino acid thay đổi từ amino acid thứ 2 đến amino acid thứ 11 so với chuỗi polypeptide do gene B quy định tổng hợp.

d. Đột biến thay thế một cặp nucleotide ở vị trí 61 tạo ra allele mới quy định tổng hợp chuỗi polypeptide thay đổi một amino acid so với chuỗi polypeptide do gene B quy định tổng hợp.

Lời giải:

a. Đúng vì khi thay thế G - C bằng A - T sẽ làm xuât hiện bộ ba kết thúc 5'UGA3' làm chuỗi polypeptide mới ngắn hơn chuỗi do gene B tổng hợp.

b. Đúng vì thay thế cặp nucleotide ở vị trí 33 đều tạo amino acid valine.

c. Sai vì mất một cặp nucleotide ở vị trí 34 làm ảnh hưởng từ amino acid 12 trở đi.

d. Đúng vì thay thế một cặp nucleotide ở vị trí 61 tạo ra allele mới quy định tổng hợp chuỗi polypeptide thay đổi một amino acid.

Ví dụ 3: Cho biết các codon mã hóa amino acid tương ứng như sau: 5'UAU3', 5'UAC3' - Tyr; 5'GAU3', 5'GAC3' - Asp; 5'AGU3', 5'AGC3' - Ser; 5'AUU3', 5'AUC3', 5'AUA3' - Ile; 5'UAA3', 5'UAG3', 5'UGA3' - kết thúc. Tại vùng mã hóa của một đoạn gene có trình tự các nucleotide trên mạch mã gốc như sau:

3'CTG ATA TCG TAG CTA TCA5'

Một đột biến điểm dạng thay thế một cặp nucleotide xảy ra trong đoạn gene nói trên làm cho chuỗi polypeptide do gene đột biến tổng hợp ngắn hơn rất nhiều so với chuỗi polypeptide do gene bình thường tổng hợp. Hãy xác định dạng đột biến đã xảy ra và trình tự các nucleotide trên mạch gốc của đoạn gene đã xảy ra đột biến.

Lời giải:

Một đột biến điểm dạng thay thế cặp nucleotide xảy ra trong đoạn gene nói trên làm cho chuỗi polypeptide do gene đột biến tổng hợp ngắn hơn rất nhiều so với chuỗi polypeptide do gene bình thường tổng hợp

$\Rightarrow$ Đột biến làm xuất hiện mã kết thúc sớm. Đối chiếu giữa thành phần của các mã kết thúc: 5'UAA3', 5'UAG3', 5'UGA3' và trình tự nucleotide trên mRNA do gene bình thường tổng hợp 5' GAC UAU AGC AUC GAU AGU3' ta thấy có thể có 2 trường hợp thay thế chỉ có thể xảy ra ở codon 5'UAU3':

- Trường hợp 1: Trên mRNA, codon 5'UAU3' bị biến đổi thành 5'UAA3' $\Rightarrow$ Gene bị đột biến thay thế cặp A - T thành cặp T - A → Trình tự nucleotide trên mạch mã gốc của gene: 3'CTG ATT TCG TAG CTA TCA5'.

- Trường hợp 2: Trên mRNA, codon 5'UAU3' bị biến đổi thành 5'UAG3' → gene bị đột biến thay thế cặp A - T thành cặp C - G → Trình tự nucleotide trên mạch mã gốc của gene: 3' CTG ATC TCG TAG CTA TCA5'.

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

• Công thức nguyên phân
• Công thức giảm phân
• Công thức di truyền liên kết
• Công thức về đột biến NST
• Công thức di truyền học người

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

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---

---

---