Phương pháp giải bài tập Nhân đôi ADN và đột biến gen (hay, chi tiết)

Phương pháp giải bài tập Nhân đôi ADN và đột biến gen (hay, chi tiết)

Nhằm mục đích giúp học sinh biết cách giải các dạng bài tập môn Sinh học để chuẩn bị cho kì thi Tốt nghiệp THPT, VietJack biên soạn Phương pháp giải bài tập Nhân đôi ADN và đột biến gen hay, chi tiết. Hi vọng với loạt bài này học sinh sẽ có thêm tài liệu ôn tập và đạt kết quả cao trong kì thi Tốt nghiệp THPT môn Sinh học.

Bài 1. Một phân tử ADN nhân đôi 5 lần. Hãy xác định:

a. Số phân tử ADN được tạo ra.

b. Trong số các phân tử ADN được tạo ra, có bao nhiêu phân tử mang 1 mạch của ADN ban đầu?

c. Số phân tử ADN được cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

a. Số phân tử ADN có cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường = 2^k - 2.

Vì quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên 2 mạch của ADN ban đầu luôn đi vào 2 ADN con. Do đó, luôn có 2 phân tử ADN có chứa một mạch cũ và một mạch mới.

→ Số phân tử ADN hoàn toàn mới = 2^k - 2.

b. Số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp = A_adn x(2^k - 1).

- Nhân đôi k lần thì tạo ra 2^k ADN. Do đó, tổng số nuclêôtit loại A của các ADN = 2^k ´ A.

- Ban đầu chỉ có 1 ADN cho nên số nuclêôtit loại A mà ban đầu có là A.

→ Số nuclêôtit môi trường cung cấp = tổng số nuclêôtit được tạo ra - số nuclêôtit ban đầu = 2^k ´ A - A = A x (2^k - 1).

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

a. Phân tử ADN nhân đôi 5 lần thí sẽ tạo ra số phân tử ADN = 2⁵ = 32.

b. Vì quá trình nhân đôi diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên trong số các phân tử ADN con luôn có 2 phân tử ADN mang một mạch của ADN ban đầu = 2.

c. Số phân tử ADN được cấu trúc hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường:

2^k - 2 = 2⁵ - 2 = = 32-2 = 30.

Ví dụ vận dụng: Một phân tử ADN có tổng số 20000 nuclêôtit và có 20% số nuclêôtit loại A. Phân tử ADN này nhân đôi 4 lần. Hãy xác định:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN.

b. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình nhân đôi.

c. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

Hướng dẫn giải:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ADN.

A = T = 20% x 20000 = 4000; G = X = 30% x 20000 = 6000.

b. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình tự nhân đôi.

A_mt = T_mt = A_ADN x (2^k - 1) = 4000 x (2⁴ - 1) = 60000.

G_mt = X_mt= G_ADN x (2^k - 1) = 6000 x  (2⁴ - 1) = 90000.

c. Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường.

= 2^k - 2 = 2⁴ - 2 = 14 (phân tử).

Bài 2. Một phân tử ADN nhân đôi 3 lần đã cần môi trường cung cấp 28000 nuclêôtit loại A và 42000 nuclêôtit loại G. Hãy xác định số nuclêôtit mỗi loại của gen.

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

- Một gen nhân đôi k lần đã cần môi trường cung cấp x nuclêôtit loại A thì số nuclêôtit loại A của gen là

- Một gen nhân đôi k lần đã cần môi trường cung cấp y nuclêôtit loại G thì số nuclêôtit loại G của gen là

Chứng minh:

ADN nhân đôi k lần thì số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp = A_ADN x (2^k – 1)

→ Số nuclêôtit loại A của ADN

Tương tự, số nuclêôtit loại G

Vận dụng: Ở bài này, x = 28000; y = 42000; và k = 3.

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số nuclêôtit loại A của ADN

Số nuclêôtit loại G của ADN

Ví dụ vận dụng: Một gen nhân đôi 4 lần đã cần môi trường cung cấp 9000 nuclêôtit loại A và 13500 nuclêôtit loại X. Hãy xác định tổng số liên kết hiđrô của gen.

Cách tính:

Ở bài này, x = 9000, y = 13500 và k = 4.

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số nuclêôtit loại A của gen

Số nuclêôtit loại G của gen

→ Tổng liên kết hiđrô của gen = 2A + 3G = 2 x 600 + 3 x 900 = 3900.

Bài 3. Một phân tử ADN có N¹⁵, tiến hành nhân đôi 5 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N¹⁴?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

- Vì quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn cho nên ban đầu có a phân tử ADN thì sẽ có số mạch ADN chứa N¹⁵ = 2a → Số phân tử ADN có chứa mạch cũ (chứa N¹⁵) = 2a.

- Sau khi nhân đôi k lần thì sẽ tạo ra số phân tử ADN = a.2^k phân tử.

→ Số phân tử ADN được cấu tạo hoàn toàn từ N¹⁴ (từ nguyên liệu môi trường) = tổng số ADN - số phân tử ADN có N¹⁵ = a.2^k - 2a = a X (2^k - 2).

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số phân tử ADN chỉ có N¹⁴ = l x (2⁵ - 2) = 30.

Ví dụ vận dụng:

Ví dụ 1: Có 5 phân tử ADN được cấu tạo từ các nguyên tử N¹⁵, tiến hành nhân đôi 2 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được cấu tạo từ N¹⁴?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có: số ADN chỉ có N¹⁴ = 5x(2² - 2) = 15.

Ví dụ 2: Có 10 phân tử ADN được cấu tạo từ các nguyên tử N¹⁴, tiến hành nhân đôi 5 lân trong môi trường chỉ có N¹⁵. Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ được câu tạo từ N¹⁵?

Cách tính: Áp dụng công thức giải nhanh, ta có:

Số phân tử ADN chỉ có N¹⁵ = 10x(2⁵ - 2) = 300.

Bài 4. Một phân tử ADN được cấu tạo từ các nuclêôtit có N¹⁵ nhân đôi 3 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴; Sau đó tất cả các ADN con đều chuyển sang môi trường chỉ có N¹⁵ và tiếp tục tiến hành nhân đôi 5 lần. Hãy xác định:

a) Có bao nhiêu phân tử ADN có N¹⁴?

b) Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ có N¹⁵?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ = 2^m+1 - 2.

- Ở m lần nhân đôi trong môi trường có N¹⁴, số phân tử ADN được tạo ra là 2^m.

- Trong tổng số 2^m phân tử ADN này, có 2 mạch phân tử có N¹⁵ và số mạch

phân tử ADN có N¹⁴ = 2´2^m -2 = 2^m+l - 2.

b) Số phân tử chỉ chứa N¹⁵ = 2^m+n +2 – 2^m+1.

- Ở n lần nhân đôi tiếp theo trong môi trường có N¹⁵, số phân tử ADN được tạo ra là 2^m ´ 2ⁿ = 2^m+n phân tử.

- Tổng số ADN chỉ có N¹⁵ = 2^m+n – (2^m+1 – 2) = 2^m+n +2 – 2^m+1.

Áp dụng công thức giải nhanh ta có:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ = 2^m+l – 2 = 2³⁺¹ – 2 = 14 phân tử.

b) Số phân tử ADN chỉ có:

N¹⁵ = 2^m+n + 2 – 2^m+1 = 2³⁺⁵ + 2 – 2³⁺¹ = 2⁸ + 2 – 2⁴= 242

Ví dụ vận dụng: Một phân tử ADN được cấu tạo từ các nuclêôtit có N¹⁵ nhân đôi 2 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴; Sau đó tất cả các ADN con đều chuyển sang môi trường chỉ có N¹⁵ và tiếp tục tiến hành nhân đôi 3 lần. Hãy xác định:

a) Có bao nhiêu phân tử ADN có N¹⁴?

b) Có bao nhiêu phân tử ADN chỉ có N¹⁵?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh ta có:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ = 2^m+1 - 2 = 2^2+l - 2 = 6 phân tử.

b) Số phân tử ADN chỉ có: N¹⁵ = 2^m+n + 2 – 2^m+1 = 2²⁺³ + 2 – 2²⁺¹ = 2⁵ + 2 - 2³ = 26.

Bài 5. Có 10 phân tử ADN được cấu tạo từ N¹⁵ tiến hành nhân đôi 2 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴; Sau đó tất cả các ADN con đều chuyển sang môi trường chỉ có N¹⁵ và tiếp tục tiến hành nhân đôi 3 lần. Hãy xác định:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ là bao nhiêu?

b) Số phân tử ADN chỉ có N¹⁵ là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ = a´(2^m+1 - 2).

- Ở m lần nhân đôi trong môi trường có N¹⁴, số phân tử ADN được tạo ra là ax2^m.

- Trong tổng số ax2^m phân tử ADN này, có số mạch phân tử ADN chứa N¹⁵ là 2a; Số mạch phân tử ADN có N¹⁴ = 2ax2^m - 2a = a(2^m+1 - 2).

b) Số phân tử chỉ chứa N¹⁵ = a´(2^m+n + 2 - 2^m+1).

- Ở n lần nhân đôi tiếp theo trong môi trường có N¹⁵, số phân tử ADN được tạo ra là 

ax2^m x 2ⁿ = ax2^m+n phân tử.

- Tống số ADN chỉ được cấu tạo từ:

N¹⁵ = ax2^m+n - ax(2^m+1 – 2) = ax(2^m+n +2 – 2^m+1).

Vận dụng công thức giải nhanh, ta có:

a) Số phân tử ADN có N¹⁴ = a x (2^m+1 - 2) = 10 x (2²⁺¹ - 2) = 60 phân tử.

b) Số phân tử có N¹⁵ = a x (2^m+n + 2 – 2^m+l) = 10 x (2²⁺³ + 2 - 2^2+l) = 260 phân tử.

Ví dụ vận dụng: Có 5 phân tử ADN được cấu tạo từ N¹⁵ tiến hành nhân đôi 3 lần trong môi trường chỉ có N¹⁴; Sau đó tất cả các ADN con đều chuyển sang môi trường chỉ có N¹⁵ và tiếp tục tiến hành nhân đôi 5 lần. Hãy xác định:

a) Số phân từ ADN có N¹⁴ là bao nhiêu?

b) Số phân tử ADN chỉ có N¹⁵ là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải:

Vận dụng công thức giải nhanh, ta có:

a. Số phân tử ADN có N¹⁴ = a x (2^m+1 — 2) = 5x(2^3+l - 2) = 70 phân tử.

b. Số phân tử có N¹⁵ = ax(2^m+n + 2 -2^m+l) = 5x(2³⁺⁵ + 2 - 2^3+l) = 1210 phân tử.

2.     Bài tập về đột biến gen

Bài 1: Một gen tiến hành nhân đôi 6 lần. Khi bắt đầu bước vào nhân đôi lần thứ nhất, có một phân tử bazơ A của gen trở thành dạng hiếm và trạng thái dạng hiếm được dưy trì kéo dài suốt quá trình nhân đôi nói trên. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

Giả sử bazơ nitơ dạng hiếm loại A* thì quá trình nhân đôi của gen sẽ làm phát sinh gen đột biến theo sơ đồ  sau đây:

 

Gen nhân đôi k lần thi sẽ tạo ra được số gen = 2^k. Trong tổng số 2^k gen này thì có số gen không bị đột biến; số gen còn lại có một gen ở dạng tiền đột biến (vì quá trình nhân đôi của ADN diễn ra theo nguyên tắc bán bảo tồn, trong cácphân tử ADN con luôn có một phân tử ADN có mang bazơ nitơ dạng hiếm của ADN ban đầu). Vậy số gen bị đột biến là  

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến  

 Ví dụ vận dụng: Một gen tiến hành nhân đôi 5 lần. Khi bắt đầu bước vào nhân đôi lần thứ nhất, có một phân tử bazơ A của gen trở thành dạng hiếm và trạng thái dạng hiếm được duy trì kéo dài suốt quá trình nhân đôi nói trên. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến  

Bài 2: Một gen tiến hành nhân đôi 4 lần. Ở lần nhân đôi thứ nhất, có một phân tử 5BU bám vào và liên kết với A của mạch khuôn mẫu. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Hướng dẫn giải:

Công thức giải nhanh:

Chứng minh:

Quá trình nhân đôi của gen sẽ làm phát sinh gen đột biến theo sơ đồ sau đây:

 

- Nếu gen nhân đôi k lần thì số gen thuộc nhóm bất thường có số lượng

Trong số các gen bất thường thì có 1 gen ở dạng tiền đột biến (G-5BU), các gen còn lại đều là gen đột biến.

- Số gen bị đột biến là

Vận dụng tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến

 Ví dụ vận dụng: Một gen tiến hành nhân đôi 7 lần. Ở lần nhân đôi thứ nhất, có một phân tử 5BU bám vào và liên kết với A của mạch khuôn mẫu. Theo lí thuyết, sẽ tạo ra tối đa bao nhiêu gen đột biến?

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến

Bài 3: Một gen có chiều dài 4080Å và có tổng số 3050 liên kết hiđrô. Gen bị đột biến làm giảm 5 liên kết hiđrô nhưng chiều dài của gen không bị thay đổi. Hãy xác định:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến.

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

Hướng dẫn giải:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến.

- Tổng số nuclêôtit của gen là: (nuclêôtit)

N = A + T + G + X = 2A + 2G (vì A = T, G = X)

- Ta có hệ phương trình:

Tổng số nuclêôtit của gen là 2A + 2G = 2400                (1)

Tổng liên kết hiđrô của gen là 2A + 3G = 3050              (2)

Lấy (2) trừ (1) ta được G = 650.

Thay G = 650 vào (1) ta được A = 550.

Vậy số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến là

     A = T = 550; G = X = 650.

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

- Trong 3 dạng đột biến gen thì đột biến thay thế cặp không làm thay đối chiều dài của gen; đột biến mất cặp nuclêôtit làm giảm chiều dài; đột biến thêm cặp nuclêôtit làm tăng chiều dài của gen.

- Đột biến không làm thay đổii chiều dài của gen chứng tỏ đây là dạng đột biến thay thế cặp nuclêôtit này bằng cặp nuclêôtit khác. Nếu thay thế 1 cặp A-T bằng 1 cặp G-X thì sẽ tăng 1 liên kết hiđrô.

- Đột biến làm giảm 5 liên kết hiđrô chứng tỏ đây là đột biến thay thế 5 cặp G- X bằng 5 cặp A-T.

- Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến là: A = T = 550 + 5 = 555.

                              G = X = 650 - 5 = 645.

Bài 4: Gen M có 5022 liên kết hiđrô và trên mạch hai của gen có G = 2A = 4T; Trên mạch một của gen có G = A + T. Gen M bị đột biến điểm làm tăng 1 liên kết hiđrô trở thành alen m. Hãy xác định:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của gen M.

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen m.

c. Số nuclêôtit mỗi loại của cặp gen Mm.

d. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp khi cặp gen Mm nhân đôi 3 lần.

Hướng dẫn giải:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của gen M:

- Tổng số liên kết hiđrô của gen là 2A_gen + 3G_gen ⁼ 5022.

Mà A_gen = A₂ + T₂, G_gen = G₂ + X₂.

Nên ta có 2A_gen + 3G_gen = 2(A₂ + T₂) + 3(G₂ + X₂) = 5022.

- Theo bài ra, trên mạch 2 có: G₂ = 2A₂ = 4T₂ → G₂ = 4T₂, A₂ = 2T₂.

Trên mạch 1 có G₁ = A_l + T₁ mà A₁ = T₂ và T₁ = A₂ nên

→ G₁ = T₂ + 2T₂ = 3T₂. Vì G₁ = X₂ nên X₂ = 3T₂.

- Nên ta có 2(2T₂ + T₂) + 3(3T₂ + 4T₂) = 6T₂ + 21T2 = 5022.

= 27T₂ = 5022 →

A_gen = A₂ + T₂ = 2T₂ + T₂ = 3T₂ = 3 x 186 = 558.

Ggeri⁼ G₂ + X₂ = 4T₂ + 3T₂ = 7T₂ = 7 x 186 = 1302.

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen đột biến (gen m):

Vì đột biến điếm nên chỉ liên quan tới 1 cặp nuclêôtit. Đột biến điếm này làm tăng 1 liên kết hiđrô nên đây là đột biến thay 1 cặp A-T bằng 1 cặp G-X.

Vậy số nuclêôtit mỗi loại của gen m là.

A = T = 558 - 1 = 557; G = X = 1302 + 1 = 1303.

c. Số nuclêôtit mỗi loại của cặp gen Mm:

A = T = _{Agen M} + A_{gen m}= 557 + 558 = 1115.

G = X = G_{gen M} + G_{gen m} = 13 02 + 13 03 = 2605.

d. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho cặp gen Mm nhân đôi 2 lần: 

A_mt = T_mt= 1115 x (2³ – 1) = 7805.

G_mt = X_mt = 2605 x (2³ - 1) = 18235.

Bài 5: Gen D cps chiều dài 510nm và có tỉ lệ . Trên mạch 2 của ADN có G = A = 15%. Gen D bị đột biến mất 1 cặp A-T trở thành alen d. Hãy xác định:

a. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của gen D.

b. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại ở mạch 2 của gen D.

c. Số nuclêôtit mỗi loại của gen D.

d. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

Hướng dẫn giải:

a. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của phân tử gen D.

Tỉ lệ → A = 3/2´G.

Mà A + G = 50%   (1)

nên thay  vào (1) ta có

→ G = 20% → A = 30%.

Tỉ lệ số nuclêôtit mỗi loại của phân tử gen D là

      A = T = 30%; G = X = 20%.

b. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của mạch 2.

Ta có %A₂ + %T₂ = 2 x %A_adn. Và %G₂ + %X₂ ⁼ 2 x %G_adn.

→ A₂ = 15% →T₂ = 2 x 30% -15% = 45%.

G₂ = 15% →X₂= 2 x 20% - 15% = 25%.

c. Só nuclêôtit mỗi loại của gen D

 

=> A = T = 30% x 3000 = 900; G = X = 20% x 3000 = 600

d. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

A = T = 900 – 1 = 899; G = X = 600.

Xem thêm các dạng bài tập Sinh học lớp 12 ôn thi Tốt nghiệp THPT hay, chi tiết khác:

• Bài tập Nhân đôi ADN và đột biến gen (có lời giải)
• Tổng hợp kiến thức Phiên mã và Dịch mã
• Phương pháp giải bài tập Phiên mã và Dịch mã
• Bài tập Phiên mã và Dịch mã (có lời giải)
• Tổng hợp kiến thức NST và đột biến NST

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

---