Hệ thống toàn bộ kiến thức sinh học phổ thông - Mai Văn Sỹ

HỆ THỐNG TOÀN BỘ KIẾN THỨC SINH HỌC PHỔ THÔNG ********************* A. CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ (ADN – ARN – PRÔTÊIN ) PHẦN I: CẤU TRÚC AND I. Tính số nuclêôtit của ADN hoặc của gen 1. Đối với mỗi mạch của gen: - Trong ADN, 2 mạch bổ sung nhau, nên số nu và chiều dài của 2 mạch bằng nhau. A1 + T1 + G1 + X1 = T2 + A2 + X2 + G2 = - Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và X, không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa 2 mạch: A của mạch này bổ sung với T của mạch kia, G của mạch này bổ sung với X của mạch kia. Vì vậy, số nu mỗi loại ở mạch 1 bằng số nu loại bổ sung mạch 2. A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2 2. Đối với cả 2 mạch: - Số nu mỗi loại của ADN là số nu loại đó ở cả 2 mạch: A =T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2 G =X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2 Chú ý: Khi tính tỉ lệ % : %A = % T = = . . . . . . %G = % X = = . . . . . Ghi nhớ: Tổng 2 loại nu khác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nu của ADN hoặc bằng 50% số nu của ADN: Ngược lại nếu biết: + Tổng 2 loại nu = hoặc bằng 50% thì 2 loại nu đó phải khác nhóm bổ sung. + Tổng 2 loại nu hoặc khác 50% thì 2 loại nu đó phải cùng nhóm bổ sung. 3. Tổng số nu của ADN (N) Tổng số nu của ADN là tổng số của 4 loại nu A + T + G + X . Nhưng theo nguyên tắc bổ sung (NTBS) A = T, G =X . Vì vậy, tổng số nu của ADN được tính là: N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G) Do đó A + G = hoặc %A + %G = 50% 4. Tính số chu kì xoắn (C) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nu = 20 nu. Khi biết tổng số nu (N) của ADN: N = C x 20 => C = 5. Tính khối lượng phân tử ADN (M): Một nu có khối lượng trung bình là 300 đvc. Khi biết tổng số nu suy ra: M = N x 300 đvc 6. Tính chiều dài của phân tử ADN (L): Phân tử ADN là 1 chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều đặn quanh 1 trục. Vì vậy, chiều dài của ADN là chiều dài của 1 mạch và bằng chiều dài trục của nó. Mỗi mạch có nuclêôtit, độ dài của 1 nu là 3,4 A0 L = . 3,4A0 Đơn vị thường dùng : 1 micrômet = 10 4 angstron ( A0 ) 1 micrômet = 103 nanômet ( nm) 1 mm = 103 micrômet = 106 nm = 107 A0 II. Tính số liên kết Hiđrô và liên kết Hóa Trị Đ–P 1. Số liên kết Hiđrô (H) - A của mạch này nối với T ở mạch kia bằng 2 liên kết hiđrô - G của mạch này nối với X ở mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô Vậy số liên kết hiđrô của gen là: H = 2A + 3 G hoặc H = 2T + 3X 2. Số liên kết hoá trị (HT) - Số liên kết hoá trị nối các nu trên 1 mạch gen: - 1 Trong mỗi mạch đơn của gen, 2 nu nối với nhau bằng 1 lk hoá trị, 3 nu nối nhau bằng 2 lk hoá trị nu nối nhau bằng - 1 - Số liên kết hoá trị nối các nu trên 2 mạch gen: 2( - 1) Do số liên kết hoá trị nối giữa các nu trên 2 mạch của ADN: 2( - 1) - Số liên kết hoá trị đường – photphát trong gen (HTĐ-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: HTĐ-P = 2( - 1) + N = 2 (N – 1) PHẦN II: CƠ CHẾ TỰ NHÂN ĐÔI CỦA ADN I. TÍNH SỐ NUCLÊÔTIT TỰ DO CẦN DÙNG 1. Qua 1 lần tự nhân đôi (tự sao, tái sinh, tái bản) - Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn 2 mạch đều liên kết các nu tự do theo NTBS: AADN nối với TTự do và ngược lại; GADN nối với XTự do và ngược lại. Vì vây số nu tự do mỗi loại cần dùng bằng số nu mà loại nó bổ sung. Atd =Ttd = A = T; Gtd = Xtd = G = X - Số nu tự do cần dùng bằng số nu của ADN Ntd = N 2. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt) a. Tính số ADN con - 1 ADN mẹ qua 1 đợt tự nhân đôi tạo 2 = 21 ADN con - 1 ADN mẹ qua 2 đợt tự nhân đôi tạo 4 = 22 ADN con - 1 ADN mẹ qua 3 đợt tự nhân đôi tạo 8 = 23 ADN con - 1 ADN mẹ qua x đợt tự nhân đôi tạo 2x ADN con Vậy: Tổng số ADN con = 2x - Dù ở đợt tự nhân đôi nào, trong số ADN con tạo ra từ 1 ADN ban đầu, vẫn có 2 ADN con mà mỗi ADN con này có chứa 1 mạch cũ của ADN mẹ. Vì vậy số ADN con còn lại là có cả 2 mạch cấu thành hoàn toàn từ nu mới của môi trường nội bào. Số ADN con có 2 mạch đều mới = 2x – 2 b. Tính số nu tự do cần dùng: - Số nu tự do cần dùng thì ADN trải qua x đợt tự nhân đôi bằng tổng số nu sau cùng có trong các ADN con trừ số nu ban đầu của ADN mẹ. + Tổng số nu sau cùng trong trong các ADN con: N.2x + Số nu ban đầu của ADN mẹ: N Vì vậy tổng số nu tự do cần dùng cho 1 ADN qua x đợt tự nhân đôi: td = N.2x – N = N(2X -1) - Số nu tự do mỗi loại cần dùng là: td = td = A(2X -1) td = td = G( 2X -1) + Nếu tính số nu tự do của ADN con mà có 2 mạch hoàn toàn mới: td hoàn toàn mới = N(2X - 2) td hoàn toàn mới = td = A(2X -2) td hoàn toàn mới = td = G(2X -2) II. TÍNH SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ; HOÁ TRỊ Đ-P ĐƯỢC HÌNH THÀNH HOẶC BỊ PHÁ VỠ 1. Qua 1 đợt tự nhân đôi a. Tính số liên kết hiđrôbị phá vỡ và số liên kết hiđrô được hình thành Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn: - 2 mạch ADN tách ra, các liên kết hiđrô giữa 2 mạch đều bị phá vỡ nên số liên kết hiđrô bị phá vỡ bằng số liên kết hiđrô của ADN H bị đứt = H ADN - Mỗi mạch ADN đều nối các nu tự do theo NTBS bằng các liên kết hiđrô nên số liên kết hiđrô được hình thành là tổng số liên kết hiđrô của 2 ADN con. Hhình thành = 2 . HADN b. Số liên kết hoá trị được hình thành: Trong quá trình tự nhân đôi của ADN, liên kết hoá trị Đ–P nối các nu trong mỗi mạch của ADN không bị phá vỡ. Nhưng các nu tự do đến bổ sung thì dược nối với nhau bằng liên kết hoá trị để hình thành 2 mạch mới. Vì vậy số liên kết hoá trị được hình thành bằng số liên kết hoá trị nối các nu với nhau trong 2 mạch của AND. HT được hình thành = 2 ( - 1) = N- 2 2. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt) a. Tính tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ và tổng số liên kết hidrô hình thành: - Tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ: Hbị phá vỡ = H (2x – 1) - Tổng số liên kết hidrô được hình thành: Hhình thành = H.2x b.Tổng số liên kết hoá trị được hình thành: Liên kết hoá trị được hình thành là những liên kết hoá trị nối các nu tự do lại thành chuỗi mạch polinuclêôtit mới. - Số liên kết hoá trị nối các nu trong mỗi mạch đơn: - 1 - Trong tổng số mạch đơn của các ADN con còn có 2 mạch cũ của ADN mẹ được giữ lại. - Do đó số mạch mới trong các ADN con là 2.2x - 2, vì vây tổng số liên kết hoá trị được hình thành là: HThình thành = ( - 1) (2.2x – 2) = (N-2) (2x – 1) III. TÍNH THỜI GIAN SAO MÃ Có thể quan niệm sự liên kết các nu tự do vào 2 mạch của ADN là đồng thời, khi mạch này tiếp nhân và đóng góp được bao nhiêu nu thì mạch kia cũng liên kết được bấy nhiêu nu. Tốc độ tự sao: Số nu được tiếp nhận và liến kết trong 1 giây 1. Tính thời gian tự nhân đôi (tự sao) Thời gian để 2 mạch của ADN tiếp nhận và kiên kết nu tự do. - Khi biết thời gian để tiếp nhận và liên kết trong 1 nu là dt, thời gian tự sao được tính là: TGtự sao = dt . - Khi biết tốc độ tự sao (mỗi giây liên kết được bao nhiêu nu) thì thời gian tự nhân đôi của ADN là: TG tự sao = N : tốc độ tự sao PHẦN III. CẤU TRÚC ARN I. TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊÔTIT CỦA ARN: - ARN thường gồm 4 loại ribônu: A, U, G, X và được tổng hợp từ 1 mạch gốc ADN theo NTBS. Vì vậy số ribônu của ARN bằng số nu 1 mạch của AND. rN = rA + rU + rG + rX = - Trong ARN A và U cũng như G và X không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa A, U, G, X của ARN lần lượt với T, A, X, G của mạch gốc ADN. Vì vậy số ribônu mỗi loại của ARN bằng số nu bổ sung ở mạch gốc AND. rA = Tgốc ; rU = Agốc rG = Xgốc ; rX = Ggốc * Chú ý: Ngược lại, số lượng và tỉ lệ % từng loại nu của ADN được tính như sau: + Số lượng: A = T = rA + rU G = X = rG + rX + Tỉ lệ %: % A = %T = %G = % X = II. TÍNH KHỐI LƯỢNG PHÂN TỬ ARN (MARN) Một ribônu có khối lượng trung bình là 300 đvC, nên: MARN = rN. 300đvC = . 300 đvC III. TÍNH CHIỀU DÀI VÀ SỐ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ–P CỦA ARN 1. Tính chiều dài: - ARN gồm có mạch rN ribônu với độ dài 1 nu là 3,4 A0. Vì vậy, chiều dài ARN bằng chiều dài ADN tổng hợp nên ARN đó. - Vì vậy: LADN = LARN = rN . 3,4A0 = . 3,4 A0 2. Tính số liên kết hoá trị Đ–P: - Trong chuỗi mạch ARN: 2 ribônu nối nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3 ribônu nối nhau bằng 2 liên kết hoá trị Do đó số liên kết hoá trị nối các ribônu trong mạch ARN là rN – 1 - Trong mỗi ribônu có 1 liên kết hoá trị gắn thành phần axit H3PO4 vào thành phần đường. Do đó số liên kết hóa trị loại này có trong rN ribônu là rN Vậy số liên kết hoá trị Đ–P của ARN: HT ARN = rN – 1 + rN = 2 .rN -1 PHẦN IV: CƠ CHẾ TỔNG HỢP ARN I. TÍNH SỐ RIBÔNUCLÊOTIT TỰ DO CẦN DÙNG. 1. Qua 1 lần sao mã: Khi tổng hợp ARN, chỉ mạch gốc của ADN làm khuôn mẫu liên các ribônu tự do theo NTBS: AADN nối UARN ; TADN nối AARN GADN nối XARN ; XADN nối GARN Vì vậy: + Số ribônu tự do mỗi loại cần dùng bằng số nu loại mà nó bổ sung trên mạch gốc của ADN rAtd = Tgốc ; rUtd = Agốc rGtd = Xgốc ; rXtd = Ggốc + Số ribônu tự do các loại cần dùng bằng số nu của 1 mạch ADN rNtd = 2. Qua nhiều lần sao mã (k lần) Mỗi lần sao mã tạo nên 1 phân tử ARN nên số phân tử ARN sinh ra từ 1 gen bằng số lần sao mã của gen đó. Số phân tử ARN = Số lần sao mã = K + Số ribônu tự do cần dùng là số ribônu cấu thành các phân tử ARN. Vì vậy qua K lần sao mã tạo thành các phân tử ARN thì tổng số ribônu tự do cần dùng là: rNtd = K.rN + Suy luận tương tự, số ribônu tự do mỗi loại cần dùng là: rAtd = K. rA = K . Tgốc rUtd = K. rU = K . Agốc rGtd = K. rG = K . Xgốc rXtd = K. rX = K . Ggốc * Chú ý: Khi biết số ribônu tự do cần dùng của 1 loại: + Muốn xác định mạch khuôn mẫu và số lần sao mã thì chia số ribônu đó cho số nu loại bổ sung ở mạch 1 và mạch 2 của ADN => Số lần sao mã phải là ước số giữa số ribbônu đó và số nu loại bổ sung ở mạch khuôn mẫu. + Trong trường hợp căn cứ vào 1 loại ribônu tự do cần dùng mà chưa đủ xác định mạch gốc, cần có số ribônu tự do loại khác thì số lần sao mã phải là ước số chung giữa số ribônu tự do mỗi loại cần dùng với số nu loại bổ sung của mạch gốc. II. TÍNH SỐ LIÊN KẾT HIĐRÔ VÀ LIÊN KẾT HOÁ TRỊ Đ–P: 1. Qua 1lần sao mã: a. Số liên kết hidro: Hđứt = HADN Hhình thành = HADN => Hđứt = Hhình thành = HADN b. Số liên kết hoá trị: HT hình thành = rN – 1 2. Qua nhiều lần sao mã (K lần): a. Tổng số liên kết hidrô bị phá vỡ H phá vỡ = K . H b. Tổng số liên kết hoá trị hình thành: HThình thành = K.(rN – 1) III. TÍNH THỜI GIAN SAO MÃ: * Tốc độ sao mã: Số ribônu được tiếp nhận và liên kết nhau trong 1 giây. * Thời gian sao mã: - Đối với mỗi lần sao mã: là thời gian để mạch gốc của gen tiếp nhận và liên kết các ribônu tự do thành các phân tử ARN + Khi biết thời gian để tiếp nhận 1 ribônu là dt thì thời gian sao mã là: TGsao mã = dt . rN + Khi biết tốc độ sao mã (mỗi giây liên kết được bao nhiêu ribônu) thì thời gian sao mã là: TG sao mã = r N : tốc độ sao mã - Đối với nhiều lần sao mã (K lần): + Nếu thời gian chuyển tiếp giữa 2 lần sao mã mà không đáng kể thi thời gian sao mã nhiều lần là: TGsao mã nhiều lần = K.TGsao mã 1 lần + Nếu TG chuyển tiếp giữa 2 lần sao mã liên tiếp đáng kể là Dt thời gian sao mã nhiều lần là: TGsao mã nhiều lần = K.TGsao mã 1 lần + (K-1) Dt PHẦN IV: CẤU TRÚC PRÔTÊIN I. TÍNH SỐ BỘ BA MẬT MÃ - SỐ AXIT AMIN - Cứ 3 nu kế tiếp nhau trên mạch gốc của gen hợp thành 1 bộ ba mã gốc, 3 ribônu kế tiếp của mạch ARN thông tin (mARN) hợp thành 1 bộ ba mã sao. Vì số ribônu của mARN bằng với số nu của mạch gốc, nên số bộ ba mã gốc trong gen bằng số bộ ba mã sao trong mARN. Số bộ ba mật mã = = - Trong mạch gốc của gen cũng như trong số mã sao của mARN thì có 1 bộ ba mã kết thúc không mã hoá a.amin. Các bộ ba còn lại có mã hoá a.amin Số bộ ba có mã hoá a.amin (a.amin chuỗi polipeptit) = - 1 = - 1 - Ngoài mã kết thúc không mã hóa a.amin, mã mở đầu tuy có mã hóa a.amin, nhưng a. amin này bị cắt bỏ không tham gia vào cấu trúc prôtêin. Số a.amin của phân tử prôtêin (a.amin prô hoàn chỉnh) = - 2 = - 2 II. TÍNH SỐ LIÊN KẾT PEPTIT - Số liên kết peptit hình thành = số phân tử H2O tạo ra. - Hai a.amin nối nhau bằng 1 liên kết péptit, 3 a.amin có 2 liên kết peptit...chuỗi polipeptit có m là a.amin thì số liên kết peptit là: Số liên kết peptit = m -1 III. TÍNH SỐ CÁCH MÃ HÓA CỦA ARN VÀ SỐ CÁCH SẮP ĐẶT A.AMIN TRONG CHUỖI POLIPEPTIT Các loại a.amin và các bộ ba mã hoá: Có 20 loại a.amin thường gặp trong các phân tử prôtêin như sau: 1. Glixêrin: Gly 2. Alanin: Ala 3. Valin: Val 4. Lơxin: Leu 5. Izolơxin: Ile 6. Xerin: Ser 7. Treonin: Thr 8. Xistein: Cys 9. Metionin: Met 10. A.aspartic: Asp11. Asparagin: Asn 12. A.glutamic: Glu 13. Glutamin: Gln 14. Arginin: Arg 15. Lizin: Lys 16. Phenilalanin: Phe 17. Tirozin: Tyr 18. Histidin: His 19. Triptofan: Trp 20. Prôlin: pro Bảng bộ ba mật mã U X A G U U U U U U X phe U U A U U G Leu U X U U X X U X A Ser U X G U A U Tyr U A X U A A ** U A G ** U G U U G X Cys U G A ** U G G Trp U X A G X X U U X U X Leu X U A X U G X X U X X X Pro X X A X X G X A U His X A X X A A X A G Gln X G U X G X X G A Arg X G G U X A G A A U A A U X He A U A A U G * Met A X U A X X Thr A X A A X G A A U Asn A A X A A A A A G Lys A G U A G X Ser A G A A G G Arg U X A G G G U U G U X Val G U A G U G * Val G X U G X X G X A Ala G X G G A U G A X Asp G A A G A G Glu G G U G G X G G A Gli G G G U X A G Kí hiệu : * mã mở đầu ; ** mã kết thúc PHẦN V: CƠ CHẾ TỔNG HỢP PRÔTÊIN I. TÍNH SỐ AXIT AMIN TỰ DO CẦN DÙNG: Trong quá tình giải mã, tổng hợp prôtein, chỉ bộ ba nào của mARN có mã hoá a.amin thì mới được ARN mang a.amin đến giải mã. 1. Giải mã tạo thành 1 phân tử prôtein: - Khi ribôxôm chuyển dịch từ đầu này đến đầu nọ của mARN để hình thành chuỗi polipeptit thì số a.amin tự do cần dùng được ARN vận chuyển mang đến là để giải mã mở đầu và các mã kế tiếp, mã cuối cùng không được giải. Vì vậy số a amin tự do cần dùng cho mỗi lần tổng hợp chuỗi polipeptit là: Số a amin tự do cần dùng: Số aatd = - 1 = - 1 Khi rời khỏi ribôxôm, trong chuỗi polipeptit không còn a.amin tương ứng với mã mở đầu. Do đó, số a amin tự do cần dùng để cấu thành phân tử prôtêin (tham gia vào cấu trúc prôtêin để thực hiện chức năng sinh học) là: Số a amin tự do cần dùng để cấu thành prôtêin hoàn chỉnh: Số aap = - 2 = - 2 2. Giải mã tạo thành nhiều phân tử prôtêin: - Trong quá trình giải mã, tổng hợp prôtêin, mỗi lượt chuyển dịch của ribôxôm trên mARN sẽ tạo thành 1 chuỗi polipeptit. - Có n riboxom chuyển dịch qua mARN và không trở lại là có n lượt trượt của ribôxôm. Do đó số phân tử prôtêin (gồm 1 chuỗi polipeptit) = số lượt trượt của ribôxôm. - Một gen sao mã nhiều lần, tạo nhiều phân tử mARN cùng loại. Mỗi mARN đều có n lượt ribôxôm trượt qua thì quá trình giả mã bởi K phân tử mARN sẽ tạo ra số phân tử prôtêin: số P = tổng số lượt trượt RB = K .n - Tổng số axit amin tự do thu được hay huy động vừa để tham gia vào cấu trúc các phần từ protein vừa để tham gia mã mở đầu. Vì vậy: - Tổng số axit amin tự do được dùng cho quá trình giải mã là số axit amin tham gia vào cấu trúc phần tử protein và số axit amin tham gia vào việc giải mã mở đầu (được dùng 1 lần mở mà thôi). aatd = Số P . ( - 1) = Kn ( - 1) - Tổng số a amin tham gia cấu trúc prôtêin để thực hiện chức năng sinh học (không kể a.amin mở đầu): aaP = Số P . ( - 2 ) II. TÍNH SỐ PHÂN TỬ NƯỚC VÀ SỐ LIÊN KẾT PEPTIT Trong quá trình giải mã khi chuỗi polipeptit đang hình thành thì cứ 2 axit amin kế tiếp nối nhau bằng liên kết peptit thì đồng thời giải phóng 1 phân tử nước, 3 axit amin nối nhau bằng 2 liên kết paptit, đồng thời giải phóng 2 phân tử nước Vì vậy: - Số phân tử nứơc được giải phóng trong quá trình giải mã tạo 1 chuỗi polipeptit là: Số phân tử H2O giải phóng = - 2 Tổng số phân tử nước được giải phóng trong quá trình tổng hợp nhiều phân tử protein (mỗi phân tử protein là 1 chuỗi polipeptit). H2O giải phóng = số phân tử prôtêin . - 2 - Khi chuỗi polipeptit rời khỏi riboxom tham gia chức năng sinh học thì axit amin mở đầu tách ra 1 mối liên kết peptit với axit amin đó không còn àsố liên kết peptit thực sự tạo lập được là -3 = số aaP -1. Vì vậy, tổng số liên kết peptit thực sự hình thành trong các phân tử protein là: peptit = Tổng số phân tử protein . ( - 3 ) = Số P(số aaP - 1 ) III. TÍNH SỐ ARN VẬN CHUYỂN ( tARN) Trong quá trình tổng hợp protein, tARN mang axit amin đến giải mã. Mỗi lượt giải mã, tARN cung cấp 1 axit amin à một phần tử ARN giải mã bao nhiêu lượt thì cung cấp bấy nhiêu axit amin. Sự giải mã của tARN có thể không giống nhau: có loại giải mã 3 lần, có loại 2 lần, 1 lần. - Nếu có x phân tử giải mã 3 lần à số aa do chúng cung cấp là 3x. y phân tử giải mã 2 lần à là 2y. z phân tử giải mã 1 lần à là 1z. - Vậy tổng số axit amin cần dùng là do các phân tử tARN vận chuyển 3 loại đó cung cấp à phương trình. 3x + 2y + z = aa tự do cần dùng IV. SỰ DỊCH CHUYỂN CỦA RIBOXOM TRÊN ARN THÔNG TIN 1.Vận tốc trượt của riboxom trên mARN - Là độ dài mARN mà riboxom chuyển dịch được trong 1 giây. - Có thể tính vận tốc trượt bằng cách chia chiều dài mARN cho thời gian riboxom trượt từ đầu nọ đến đầu kia. (trượt hết mARN) v = (A0/s ) * Tốc độ giải mã của RB: - Là số axit amin của chuỗi polipeptit kéo dài trong 1 giây (số bộ ba được giải trong 1 giây) = Số bộ ba mà RB trượt trong 1 giây. - Có thể tính bằng cách chia số bộ ba của mARN cho thời gian RB trượt hết mARN. Tốc độ giải mã = số bộ của mARN : t 2. Thời gian tổng hợp 1 phân tử protein (phân tử protein gồm 1 chuỗi polipeptit) - Khi riboxom trượt qua mã kết thúc, rời khỏi mARN thì sự tổng hợp phân tử protein của riboxom đó được xem là hoàn tất. Vì vậy thời gian hình thành 1 phân tử protein cũng là thời gian riboxom trượt hết chiều dài mARN (từ đầu nọ đến đầu kia). t = 3. Thời gian mỗi riboxom trượt qua hết mARN (kể từ lúc ribôxôm 1 bắt đầu trượt) Gọi Dt: khoảng thời gian ribôxôm sau trượt chậm hơn ribôxôm trước - Đối với RB 1 : t - Đối với RB 2: t + Dt - Đối với RB 3 : t + 2Dt - Tương tự đối với các RB còn lại VI. TÍNH SỐ A.AMIN TỰ DO CẦN DÙNG ĐỐI VỚI CÁC RIBÔXÔM CÒN TIẾP XÚC VỚI mARN Tổng số a amin tự do cần dùng đối với các riboxom có tiếp xúc với 1 mARN là tổng của các dãy polipepti mà mỗi riboxom đó giải mã được: aatd = a1 + a2 + + ax Trong đó: x = số ribôxôm; a1, a2 = số a amin của chuỗi polipeptit của RB1, RB2 . * Nếu trong các riboxom cách đều nhau thì số a amin trong chuỗi polipeptit của mỗi riboxom đó lần lượt hơn nhau là 1 hằng số: à số a amin của từng riboxom hợp thành 1 dãy cấp số cộng: - Số hạng đầu a1 = số 1 a amin của RB1 - Công sai d = số a amin ở RB sau kém hơn số a amin trước đó. - Số hạng của dãy x = số riboxom có tiếp xúc mARN (đang trượt trên mARN) Tổng số a.amin tự do cần dùng là tổng của dãy cấp số cộng đó: Sx = [2a1 + (x – 1).d] B: CƠ SỞ VẬT CHẤT VÀ CƠ CHẾ DI TRUYỀN Ở CẤP ĐỘ TẾ BÀO (NST) PHẦN I: NHIỄM SẮC THỂ VÀ CƠ CHẾ NGUYÊN PHÂN I. TÍNH SỐ TẾ BÀO CON TẠO THÀNH Tế bào sinh sản bằng cách phân đôi trở thành 2 tế bào con à số tế bào ở thế hệ sau gấp đôi số tế bào ở thế hệ trước - Từ 1 tế bào ban đầu: + Qua 1 đợt phân bào tạo 21 tế bào con + Qua 2 đợt phân bào tạo 22 tế bào con => Số tế bào con tạo thành từ 1 tế bào ban đầu qua x đợt phân bào A= 2x - Từ nhiều tế bào ban đầu: + a1 tế bào qua x1 đợt phân bào à tế bào con a1.2x1 + a2 tế bào qua x2 đợt phân bào à tế bào con a2.2x2 => Tổng số tế bào con sinh ra A = a1 .2x1 + a2 . 2x2 + .. II. TÍNH SỐ NHIỄM SẮC THỂ TƯƠNG ĐƯƠNG VỚI NGUYÊN LIỆU ĐƯỢC CUNG CẤP TRONG QUÁ TRÌNH TỰ NHÂN ĐÔI CỦA NHIỄM SẮC THỂ Khi tự nhân đôi, mỗi nữa của nhiễm sắc thể ban đầu tạo thêm nửa mới từ nguyên liệu của môi trường nội bào để trở thành 2 nhiễm sắc thể giống hệt nó. (Do đó có thể quan niệm là một nhiễm sắc thể cũ tạo thêm một nhiễm sắc thể mới). Mỗi đợt nguyên phân có 1 đợt tự nhân đôi của các nhiễm sắc thể trong tế bào mẹ số đợt tự nhân đôi của nhiễm sắc thể = số đột nguyên phân của tế bào. - Số NST tương đương với nguyên liệu được môi trường nội bào cung cấp bằng tổng số NST sau cùng trong tất cả tế bào con trừ số NST ban đầu tế bào mẹ. - Tổng số NST sau cùng trong tất cả tế bào con: 2n .2x - Số NST ban đầu trong tế bào mẹ: 2n Vậy tổng số NST tương đương với nguyên liệu được cung cấp khi 1 tế bào 2n phải qua x đợt nguyên phân là: NST = 2n . 2x - 2n = 2n (2x – 1) - Số NST chứa hoàn toàn nguyên liệu mới Dù ở đợt nguyên phân nào , trong số NST của tế bào con cũng có 2 NST mang 1/2 NST cũ của 1 NST ban đầu à số NST có chứa 1/ 2 NST cũ = 2 lần số NST ban đầu . Vì vậy , số NST trong tế bào con mà mỗi NST này đều được cấu thành từ nguyên liệu mới do môi trường nội bào cung cấp là : NST mới = 2n . 2x - 2. 2n = 2n (2x – 2 ) III. TÍNH THỜI GIAN NGUYÊN PHÂN 1. Thời gian của 1 chu kì nguyên phân : Là thời gian của 5 giai đọan , có thể được tính từ đầu kì trước đến hết kì trung gian hoặc từ đầu kì trung gian đến hết kì cuối 2. Thời gian qua các đợt nguyên phân Là tổng thời gian của các đợt nguyên phân liên tiếp - Tốc độ nguyên phân không thay đổi : Khi thời gian của đợt nguyên phân sau luôn luôn bằng thời gian của đợt nguyên phân trước . TG = thời gian mỗi đợt x số đợt nguyên phân - Tốc độ nguyên phân thay đổi Nhanh dần đều : khi thời gian của đợt phân bào sau ít hơn thời gian của đợt phân bào trước là 1 hằng số ( ngược lại , thời gian của nguyên phân giảm dần đều ) Ví dụ : Thời gian của đợt nguyên phân 1 : 30 phút 30 phút Thời gian của đợt nguyên phân 2 : 28 phút 32 phút Thời gian của đợt nguyên phân 3 : 36 phút 34 phút Nhanh dần đều chậm dần đều Vậy : Thời gian qua các đợt phân bào liên tiếp là tổng của dãy cấp số cộng mà mỗi số hạng là thời gian của 1 đợt nguyên phân TG = ( a1 + ax ) = [ 2a1 + ( x – 1 ) d ] PHẦN 2 . CƠ CHẾ GIẢM PHÂN VÀ THỤ TINH I. TÍNH SỐ GIAO TỬ HÌNH THÀNH VÀ SỐ HỢP TỬ TẠO RA 1.Tạo giao tử ( Kiểu NST giới tính : đực XY ; cái XX) - Ơ vùng chín , mỗi tế bào sinh dục sơ khai ( tế bào sinh tinh ) qua giảm phân cho 4 tinh trùng và gồm 2 loại X và Y có tỉ lệ bằng nhau . - Số tinh trùng hình thành = Số tế bào sinh tinh x 4 - Số tinh trùng X hình thành = Số tế bào Y hình thành - Ơ vùng chín , mỗi tế bào sinh dục sơ khai ( tế bào sinh trứng ) qua giảm phân chỉ cho 1 tế bào trứng gồm 1 loại X , 3 tế bào kia là thể định hướng ( về sau bị tiêu biến ) - Số trứng hình thành = Số tế bào trứng x 1 - Số thể định hướng = Số tế bào sinh trứng x 3 2 .Tạo hợp tử - Một tinh trùng loại X kết hợp với trứng tạo thành 1 hợp tử XX, còn tinh trùng loại Y kết hợp với trứng tạo thành 1 hợp tử XY - Tinh trùng X x Trứng X à Hợp tử XX ( cái ) - Tinh trùng Y x Trứng X à Hợp tử XY (đực ) - Mỗi tế bào trứng chỉ kết hợp với một tinh trùng để tạo thành 1 hợp tử . Số hợp tử tạo thành = Số tinh trùng thụ tinh = Số trứng thụ tinh 3 Tỉ lệ thụ tinh ( hiệu suất thụ tinh ) : - Tỉ lệ thụ tinh của tinh trùng = Số tinh trùng thụ tinh : Tổng số tinh trứng hình thành - Tỉ lệ thụ tinh cua trứng = Số trứng thụ tinh : Tổng số trứng hình thành III. TÍNH SỐ LOẠI GIAO TỬ VÀ HỢP TỬ KHÁC NHAU VỀ NGUỒN GỐC VÀ CẤU TRÚC NST 1. Sự phân li và tổ hợp của NST trong quá trình giảm phân a)Ơ phân bào I : - Từ kì sau đến kì cuối , mỗi NST kép trong cặp tương đồng phân li về 1 tế bào , có khả năng tổng hợp tự do với các NST kép của các cặp khác theo nhiều kiểu . - Nếu có trao đổi đoạn trong cặp NST thì chỉ thay đổi dạng trong số kiểu đó , chứ không làm tăng số kiểu tổ hợp + Số kiểu tổ hợp : 2n ( n số cặp NST tương đồng ) + Các dạng tổ hợp : dùng sơ dồ phân nhánh hoặc cách nhân đại số b) Ở phân bào II - Từ kì sau đến kì cuối , mỗi NST đơn trong NST kép phân li về 1 giao tử và có khả năng tổ hợp tự do với các NST đơn của những cặp khác tạo thành nhiều kiểu tổ hợp , do đó phát sinh nhiều loại giao tử - Nếu có trao đổi đọan xảy ra tại 1 điểm trong cặp NST thì cứ mỗi cặp có trao đổi đoạn sẽ làm số loại giao tử tăng gấp đôi + Số kiểu giao tử : 2 n + m ( m : số cặp NST có trao đổi đoạn ) + Dạng tổ hợp : dùng sơ đồ phân nhánh hoặc cách nhân đại số C . CÁC QUY LUẬT DI TRUYỀN PHẦN I . CÁC ĐỊNH LUẬT CỦA MENDEN A. TÓM TẮT LÍ THUYẾT I .MỘT SỐ KHÁI NIỆM VÀ THUẬT NGỮ 1. Alen : là các trạng thái khác nhau của cùng một gen . Các alen có vị trí tương ứng trên 1 cặp NST tương đồng (lôcut) . VD: gen quy định màu hạt có 2 alen : A -> hạt vàng ; a -> hạt xanh . 2. Cặp alen : là 2 alen giống nhau hay khác nhau thuộc cùng một gen nằm trên 1 cặp NST tương đồng ở vị trí tương ứng trong tế bào lưỡng bội . DV : AA , Aa , aa - Nếu 2 alen có cấu trúc giống nhau -> Cặp gen đồng hợp . VD : AA, aa - Nếu 2 alen có cấu trúc khác nhau -> Cặp gen dị hợp . VD di5Aa , Bb 3 .Thể đồng hợp : là cá thể mang 2 alen giống nhau thuộc cùng 1 gen . VD : aa , AA , BB, bb 4 Thể dị hợp : là cá thể mang 2 alen khác nhau thuộc cùng 1 gen . VD : Aa , Bb , AaBb 5 . Tính trạng tương phản : là 2 trạng thái khác nhau của cùng một tính trạng nhưng biểu hiện trái ngược nhau VD : thân cao và thân thấp là 2 trạng thái của tính trạng chiều cao thân , thành cặp tính trạng tương phản 6 . Kiểu gen : là tổ hợp toàn bộ các gen trong tế bào của cơ thể sinh vật VD : Aa , Bb