Phương pháp giải bài tập Phiên mã và Dịch mã (hay, chi tiết)

Phương pháp giải bài tập Phiên mã và Dịch mã (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 Phiên mã và Dịch mã 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.

* Giải nhanh Câu hỏi lí thuyết Đối với câu hỏi lí thuyết, các em phải ghi nhớ các nội dung mà thầy đã trình bày ở phần I. Ngoài ra, để suy luận nhanh và nhanh chóng tìm ra đáp án thì các em cần nắm vững nguyên lí căn bản sau đây: - Gen có 2 mạch nhưng luôn luôn chỉ có một mạch được dùng làm khuôn để tổng hợp ARN. - Phiên mã chỉ có enzym ARN pôlimeraza xúc tác. Do đó, ARN pôlimeraza vừa có chức năng tháo xoắn ADN, vừa có chức năng tổng hợp mạch pôlinuclêtit mới. - Vì mã di truyền có tính đặc hiệu cho nên với một loại phân tử mARN thì luôn tổng hợp được 1 loại chuỗi pôlipeptit. - Vì mã di truyền có tính thoái hóa cho nên không thể dựa vào trình tự các axit amin để suy ra trình tự các bộ ba trên mARN. - Nếu bài toán cho một đoạn mạch ADN thì có thể dựa vào bộ ba mở đầu hoặc bộ ba kết thúc dịch mã để suy ra mạch nào là mạch gốc. Ví dụ: Một đoạn ADN có 21 cặp nuclêôtit sau đây mang thông tin mã hóa 7 axit amin. Hãy xác định xem mạch nào là mạch gốc: Mạch 1: 3’…AAT GXA XGA AGX GGG XXX GGX…5’ Mạch 3: 5’…TTA  XGT GXT TXG XXX GGG XXG…3’ Cách suy luận: Nếu mạch 1 là mạch gốc thì phân tử mARN sẽ là 5’…UUA XGU GXU XXX GGG XXG…3’. Như vậy, trên mạch mARN này không xuất hiện bộ ba kết thúc.→ Mạch 1 có thể là mạch gốc. Nếu mạch 2 là mạch gốc thì phân tử mARN là 5’XGG XXX GGG XGA AGX AXG UAA3’. Như vậy, trên mạch mARN này xuất hiện bộ ba kết thúc ở bộ ba thứ 7 (UAA). → Nếu mạch 2 là mạch gốc thì chuỗi pôlipeptit chỉ có 6 axit amin. → Mạch 2 không thể là mạch gốc. Như vậy, suy ra mạch 1 là mạch gốc của gen nói trên. *Các lưu ý để giải nhanh về điều hòa hoạt động gen - Ở trong operon Lac, các gen Z, Y, A có chung một cơ chế điều hòa (có chung vùng khởi động, vùng vận hành) cho nên số lần phiên mã bằng nhau, số lần dịch mã bằng nhau. - Một đột biến ở gen Z, gen Y hoặc gen A thì không làm ảnh hưởng đến số lần phiên mã, số lần dịch mã của các gen Z, Y, A. Chỉ khi vùng P hoặc vùng O của operon Lac bị biến đổi thì mới ảnh hưởng đến số lần phiên mã của gen Z, Y, A. - Một đột biến ở gen điều hoà (gen R) đều ảnh hưởng đến khả năng phiên mã của các gen Z, Y, A. Nếu đột biến làm cho prôtêin ức chế bám chặt vào vùng O thì các gen Z, Y, A mất khả năng phiên mã; Nếu đột biến làm cho prôtêin ức chế không bám được vào vùng O thì các gen Z, Y, A liên tục phiên mã.

CHUYÊN ĐỀ 3: CƠ CHẾ BIỂU HIỆN CỦA GEN

II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP

1. Bài tập về phiên mã

Bài 1: Một gen phiên mã 3 lần đã cần môi trường cung cấp 450A; 600U; 900G; 1200X.

a) Hãy xác định số nuclêôtit mỗi loại trên mạch gốc của gen.

b) Xác định số nuclêôtit mỗi loại gen.

Hướng dẫn giải

Công thức giải nhanh:

Gen phiên mã k lần, số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp cho quá trình phiên mã là Amt = k.Tgoa; Umt = k.Agoa; Gmt = k.Xgoa; Xmt = k.Ggoa

Chứng minh:

- Quá trình phiên mã diễn ra theo nguyên tắc bổ sung, do đó số nuclêôtit loại T trên mạch gốc sẽ = số nuclêôtit loại A của ARN; Số nuclêôtit loại A của ARN đúng bằng số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp để tổng hợp 1 phân tử ARN.

- Khi phiên mã k lần thì sẽ tạo ra k phân tử ARN cho nên số nuclêôtit loại A mà môi trường cung cấp cho gen phiên mã = k.AARN = k.Tgoa  

- Suy luận tương tự, chúng ta có số nuclêôtit các loại mà môi trường cung cấp là:

Umt = k.Agoa; Gmt = k.Xgoa; Xmt = k.Ggoa 

Áp dụng:

a) Số nuclêôtit mỗi loại trên mạch gốc của gen.

T = AMT = 450 : 3 = 150.A = UMT = 600 : 3 = 200.

X = GMT = 900 : 3 = 300.G = XMT = 1200 : 3 = 400.

b) Số nuclêôtit mỗi loại của gen.

     A = T = 150 + 200 = 350. G = X = 300 + 400 = 700.

Bài 2: Một phân tử mARN có tổng số 1500 nuclêôtit và tỉ lệ A:U:G:X = 1:2:3:4. Sử dụng phân tử mARN này làm khuôn để tổng hợp phân tử ADN mạch kép. Nếu phân tử ADN mạch kép có 3000 nuclêôtit thì số nuclêôtit loại A của phân tử ADN này là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Công thức giải nhanh:

Khi sử dụng phân tử ARN để phiên mã ngược tổng hợp ADN mạch kép thì số nuclêôtit mỗi loại của ADN mạch kép là: AADN = TADN = AARN + UARN; GADN = XADN = GARN + XARN

Chứng minh:

Trong quá trình phiên mã ngược được diễn ra theo nguyên tắc bổ sung, do đó:

- Số nuclêôtit loại A của ARN sẽ bổ sung với số nuclêôtit loại T trên mạch 1. Sau đó, số nuclêôtit loại T trên mạch 1 sẽ bằng số nuclêôtit loại A trên mạch 2. Tức là AARN = T1 = A2. 

- Số nuclêôtit loại U của ARN sẽ bổ sung với số nuclêôtit loại A trên mạch 1. Sau đó, số nuclêôtit loại A trên mạch 1 sẽ bằng số nuclêôtit loại T trên mạch 2. Tức là UARN = A1 = T2.  

- Vì AADN = A1 + T1. Cho nên suy ra AADN = UARN + AARN. 

Bằng phép suy luận tương tự, ta có GADN = XADN = GARN + XARN. 

Vận dụng để giải bài toán:

- Xác định số nuclêôtit mỗi loại của mARN.

       A = 1500 : 10 = 150.                          U = 150 × 2 = 300.

       G = 150 × 3 = 450.                             X = 150 × 4 = 600.

- Xác định số nuclêôtit loại A của ADN.

       A = T = 150 + 300 = 450.

Ví dụ vận dụng: Một phân tử mARN có tổng số 900 nuclêôtit và tỉ lệ A:U:G:X = 1:3:2:4. Sử dụng phân tử mARN này làm khuôn để tổng hợp phân tử ADN mạch kép. Nếu phân tử ADN mạch kép có 1800 nuclêôtit thì số nuclêôtit loại X của phân tử ADN này là bao nhiêu?

Cách tính:

- Xác định số nuclêôtit mỗi loại của mARN.

       A = 900 : 10 = 90.                              U = 90 × 3 = 270.

       G = 90 × 2 = 180.                               X = 90 × 4 = 360.

- Xác định số nuclêôtit loại X của ADN.

       X = G = 180 + 360 = 540.

Bài 3: Trên mạch gốc của một gen ở vi khuẩn có 300 ađênin, 600 timin, 400 guanin, 200 xitôzin. Gen phiên mã 5 lần, hãy xác định:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của phân tử ARN.

b. Số liên kết hóa trị được hình thành giữa các nuclêôtit trong quá trình phiên mã.

Hướng dẫn giải

Công thức giải nhanh:

- Số nuclêôtit mỗi loại của mARN bổ sung với số nuclêôtit mỗi loại trên mạch gốc của gen AARN = Tgoa; GARN = XARN = Agoa; XARN = Ggoa  - Số liên kết hóa trị được hình thành khi gen phiên mã k lần là (rN-1).k (rN là tổng số nuclêôtit của ARN)

a. Khi phiên mã, mạch gốc của gen được dùng để làm khuôn tổng hợp ARN, do vậy số nuclêôtit mỗi loại của ARN bổ sung với số nuclêôtit của mạch gốc.

Gen của vi khuẩn là gen không phân mảnh, do đó sau khi phiên mã thì phân tử mARN không bị sự cắt bỏ các nuclêôtit trên

           AARN = Tgoa = 600;                            

           XARN = Ggoa = 400;

           UARN = Agoa = 300;

           GARN = Xgoa = 200.     

b. Khi phiên mã, các nuclêôtit tự do của môi trường nội bào liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị để tạo nên phân tử ARN. Liên kết hóa trị được hình thành giữa nuclêôtit này với nuclêôtit kế tiếp. Do vậy, tổng số liên kết hóa trị bằng tổng số nuclêôtit trừ 1.

- Tổng số nuclêôtit của phân tử ARN này là 600 + 300 + 400 + 200 = 1500.

- Tổng số liên kết hóa trị được hình thành giữa các nuclêôtit là 1500 - 1 = 1499.

- Khi gen phiên mã 1 lần thì số liên kết cộng hóa trị được hình thành là 1499. Gen phiên mã 5 lần thì số liên kết cộng hóa trị được hình thành là

5. 1499 = 7495 (liên kết).

2. Bài tập về mối quan hệ giữa gen, mARN, prôtêin

                                                       

Bài 4: Hãy xác định bộ ba đối mã khớp bổ sung với các bộ ba mã sao (côđon) sau đây.

a. 5'AU3'.                                             b. 3'AAA5'.

c. 5'UAA3'.                                            d. 3'GXA5'.                                                 

Hướng dẫn giải

Để xác định được bộ ba đối mã, đầu tiên phải viết các bộ ba mã sao theo đúng trật tự từ 5¢ đến 3¢. Sau đó chú ý đến bộ ba kết thúc (vì bộ ba kết thúc không có bộ ba đối mã tương ứng) và viết các bộ ba đối mã tương ứng với các bộ ba mã sao theo nguyên tắc bổ sung và ngược chiều.

Vậy bộ ba đối mã tương ứng với các bộ ba mã sao nói trên là

a. 5'AUG3'                  b. 3'AAA5'                      c. 5'UAA3'                   d. 3'GXA5'.                             

    3'UAX5'.                      5'UUU3'.                         Kết thúc                      5'XGU3'.

Bộ ba đối mã trên tARN khớp bổ sung và ngược chiều với bộ ba mã sao trên mARN. Các bộ ba làm nhiệm vụ kết thúc dịch mã (5'UAA3'; 5'UAG3'; 5'UGA3) không có bộ ba đối mã tương ứng.'

Bài 5: Ở một phân tử mARN, tính từ mã mở đầu đến mã kết thúc có tổng số 900 nuclêôtit. Phân tử mARN này tiến hành dịch mã có 20 ribôxôm trượt qua 1 lần.

Hãy xác định:

a. Số chuỗi pôlipeptit được tạo ra.

b. Số lượng axit amin (aa) mà môi trường cung cấp cho quá trình dịch mã.

Hướng dẫn giải

a. Có 20 riboxom dịch mã trên 1 phân tử mARN thì sẽ có 20 chuỗi pôlipeptit.

b. Số aa mà môi trường cung cấp:

- Phân tử mARN này có tổng số bộ ba là 900:3 = 300 (bộ ba).

Khi dịch mã, mỗi bộ ba trên mARN quy định tổng hợp 1 aa (trừ bộ ba kết thúc). Do đó để tổng hợp 1 chuỗi pôlipeptit cần số aa là 300 – 1 = 299.

- Cứ mỗi ribôxôm trượt qua 1 lần trên mARN thì sẽ tổng hợp được 1 chuỗi pôlipeptit cho nên số aa mà môi trường cung cấp cho quá trình dịch mã nói trên là 20 × 299 = 2990 (aa).

- Một phân tử mARN có m riboxom trượt qua thì sẽ tổng hợp được m chuỗi pôlipeptit. - Một phân tử mARN có n bộ ba khi dịch mã và có m riboxom trượt qua một lần thì số aa mà môi trường cung cấp là m.(n – 1).

Bài 6: Cho biết các côđon mã hóa các axit tương ứng như sau: GGG – Gly; XXX – Pro; GXU – Ala; XGA – Arg; UXG – Ser; AGX – Ser. Một đoạn mạch gốc của một gen ở vi khuẩn có trình tự các nuclêôtit là 5'AGXXGAXXXGGG3'. Nếu đoạn mạch gốc này mang thông tin mã hóa cho đoạn pôlipeptit có 4 axit amin, hãy xác định trình tự của 4 axit amin đó.

                                                                        Hướng dẫn giải

Muốn xác định trình tự của các aa trên chuỗi pôlipeptit thì phải dựa vào trình tự các bộ ba trên mARN. Muốn xác định trình tự các bộ ba trên mARN thì phải dựa vào trình tự nuclêôtit trên mạch gốc của gen. Mạch gốc của gen được đọc theo chiều từ 3’ đến 5’.

- Bài ra cho biết mạch gốc của gen là 5'AGXXGAXXXGGG3' thì chúng ta viết đảo lại mạch gốc thành: 3’GGGXXXAGXXGA5’.

- Mạch ARN tương ứng là: 5’XXXGGGUXGGXU3’.

- Trong quá trình dịch mã, mỗi bộ ba trên mARN quy định 1 aa trên chuỗi pôlipeptit

Trình tự các bộ ba trên mARN là 5’XXX GGG UXG GXU3’.

Trình tự các aa tương ứng là                Pro- Gly- Ser- Ala

Trình tự các nuclêôtit trên mạch gốc của gen quy định trình tự các bộ ba trên mARN, trình tự các bộ ba trên mARN quy định trình tự các aa trên chuỗi pôlipeptit.

3. Bài tập về điều hòa hoạt động gen

Bài 7: Trong một vòng đời của vi khuẩn E.coli, gen Z của opêron Lac tiến hành nhân đôi 1 lần và phiên mã 22 lần. Hãy xác định:

a. Số lần nhân đôi của gen A.

b. Số lần phiên mã của gen Y.

                                                                        Hướng dẫn giải

a. Các gen trong opêron Lac đều thuộc 1 phân tử ADN dạng vòng của vi khuẩn. Cho nên số lần nhân đôi của các gen này là như nhau. Vì vậy, gen Z nhân đôi 1 lần thì gen A cũng nhân đôi 1 lần.

b. Các gen trong opêron Lac đều có chung một cơ chế điều hòa (có chung vùng khởi động, vùng vận hành), do đó có số lần phiên mã giống nhau. Vì vậy, gen Z phiên mã 22 lần thì gen Y cũng phiên mã 22 lần.

Các gen trong một opêron luôn có số lần nhân đôi bằng nhau, số lần phiên mã bằng nhau.

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

• Bài tập Phiên mã và Dịch mã (có lời giải)
• Tổng hợp kiến thức NST và đột biến NST
• Phương pháp giải bài tập NST và đột biến NST
• Bài tập NST và đột biến NST (có lời giải)
• Tổng hợp kiến thức Di truyền Menđen

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

---