Cách tính ADN và Công thức tình chiều dài của gen

Công thức tính ADN là một trong những kiến thức cơ bản trong môn Sinh học THPT. Bài viết này sẽ giới thiệu cách tính ADN và cách tính chiều dài của gen.

A. Cấu trúc ADN

I. ADN là gì?

ADN (Acid Deoxyribonucleic) là vật chất di truyền có ở người và hầu hết các loại sinh vật trên thế giới. ADN còn được gọi là DNA, tương đương nhau. ADN tồn tại trong mọi tế bào của một sinh vật đa bào. Hầu hết ADN nằm trong nhân tế bào (nuclear DNA hoặc nucDNA), nhưng cũng có một tỉ lệ nhỏ nằm trong ti thể (mitochondrial DNA hoặc mtDNA).

Bạn đang xem: Cách tính ADN và Công thức tình chiều dài của gen

ADN có các chức năng quan trọng như lưu trữ thông tin di truyền, tạo nên sự đa dạng sinh học và tạo nền tảng cho sự tiến hóa của loài.

II. Tính số nucleotit của ADN hoặc gen

1. Đối với mỗi mạch của gen

Trong ADN, có 2 mạch bổ sung nhau, số nucleotit và chiều dài của 2 mạch bằng nhau. Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và X không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ xảy ra 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 nucleotit mỗi loại ở mạch 1 bằng số nucleotit loại bổ sung mạch 2.

2. Đối với cả 2 mạch

Số nucleotit mỗi loại của ADN là tổng số nucleotit loại đó ở cả 2 mạch.

3. Tổng số nucleotit của ADN (N)

Tổng số nucleotit của ADN được tính là tổng số của 4 loại nucleotit A + T + G + X.

4. Tính số chu kỳ xoắn (C)

Một chu kỳ xoắn gồm 10 cặp nucleotit, khi biết tổng số nucleotit (N) của ADN.

5. Tính khối lượng phân tử ADN (M)

Một nucleotit có khối lượng trung bình là 300 đơn vị khối. Khối lượng phân tử ADN được tính bằng tổng số nucleotit nhân với khối lượng trung bình của 1 nucleotit.

6. Tính chiều dài của phân tử ADN (L)

Chiều dài của phân tử ADN bằng chiều dài của 1 mạch và được tính theo đơn vị ấngstrôm (Å). Mỗi nucleotit có độ dài là 3,4 Å. Cũng có thể sử dụng các đơn vị khác như nanomet (nm) hoặc micromet (μm) để đo chiều dài của ADN.

III. Tính số liên kết Hiđrô và liên kết Hóa Trị Đ – P

1. Số liên kết Hiđrô (H)

Số liên kết Hiđrô của gen được tính bằng số liên kết Hiđrô của mỗi loại nucleotit. 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.

2. Số liên kết hoá trị (HT)

Số liên kết hoá trị của gen được tính bằng số liên kết hoá trị nối các nucleotit trong mỗi mạch của gen. Ngoài ra, còn có số liên kết hoá trị Đ – P nối các nucleotit trong từng mạch, và số liên kết phốtphođiester trên phân tử ADN.

B. Cơ chế tự nhân đôi của ADN

I. Tính số nucleotit tự do cần dùng

1. Qua 1 lần tự nhân đôi

Thông qua quá trình tự nhân đôi, ADN liên kết với các nucleotit tự do theo nguyên tắc bổ sung. Số nucleotit tự do cần dùng bằng số nucleotit bổ sung.

2. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)

Số ADN con được tạo ra từ 1 ADN ban đầu là 2^x. Số nucleotit tự do cần dùng cho 1 ADN sau x đợt tự nhân đôi là N(2x – 1).

II. Tính số liên kết hidro, liên kết hóa trị Đ – P được hình thành hoặc bị phá vỡ

1. Qua 1 đợt tự nhân đôi

Số liên kết hidro bị phá vỡ bằng số liên kết hidro của ADN ban đầu. Số liên kết hidro được hình thành bằng số liên kết hidro của 2 ADN con. Số liên kết hóa trị được hình thành bằng số liên kết hóa trị nối các nucleotit trong 2 mạch của ADN.

2. Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)

Tổng số liên kết hidro bị phá vỡ và được hình thành được tính bằng công thức Hbị phá vỡ = H(2x – 1) và Hht = H×2x. Tổng số liên kết hóa trị được hình thành là (N – 2)(2x – 1).

III. Tính thời gian sao mã

Thời gian sao mã là thời gian để 2 mạch của ADN tiếp nhận và liên kết nucleotit tự do. Tốc độ sao mã được tính bằng số nucleotit tiếp nhận và liên kết trong 1 giây.

C. Ví dụ minh họa tính ADN

Ví dụ 1: Một gen chứa đoạn mạch có trình tự nucleotit là A – G – X – T – T – A – G – X – A. Xác định trình tự nucleotit tương ứng trên mạch bổ sung.

Gợi ý đáp án: Theo quy tắc bổ sung, A liên kết với T và G liên kết với X.

Kết quả: Mạch bổ sung của gen là T – A – G – A – A – T – X – G – A.

Ví dụ 2: Một gen chứa đoạn mạch bổ sung với đoạn mạch mang mã gốc có trình tự nucleotit là A – G – X – T – T – A – G – X – A. Xác định trình tự nucleotit của mạch gốc.

Gợi ý đáp án: Khi biết mạch bổ sung, ta có thể xác định mạch gốc và sau đó xác định trình tự nucleotit của mạch bổ sung.

Kết quả: Mạch gốc của gen là T – X – G – A – A – T – X – G – T.

Ví dụ 3: Phân tử mRNA chứa đoạn mạch có trình tự nucleotit là A – G – X – U – A – G – X – A. Xác định trình tự nucleotit tương ứng trên gen.

Gợi ý đáp án: Mạch bổ sung của gen sẽ có trình tự giống mạch mRNA, với A thay thế cho U.

Kết quả: Trình tự nucleotit trên gen là A – G – X – T – T – A – G – X – A.

D. Bài tập tính ADN

Bài 1: Một gen có chiều dài 4080 Ấngstrôm và tỷ lệ nucleotit Adenin chiếm 20%. Hãy tính số lượng nucleotit của mỗi loại trên gen, số liên kết hydro của gen, số nucleotit trên mRNA do gen phiên mã, số chu kỳ xoắn của gen, số bộ ba mã hóa trên gen, số axitamin trong chuỗi polipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần và số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

Bài 2: Một gen có tổng số nucleotit là 3000 và tỷ lệ nucleotit Adenin chiếm 20%. Hãy tính số lượng nucleotit của mỗi loại trên gen, số liên kết hydro của gen, số nucleotit trên mRNA do gen phiên mã, số chu kỳ xoắn của gen, số bộ ba mã hóa trên gen, chiều dài gen, số axitamin trong chuỗi polipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

Bài 3: Một gen có 3120 liên kết hidro và có 480 nucleotit Adenin. Hãy tính số lượng và tỷ lệ nucleotit của mỗi loại trên gen, số nucleotit trên mRNA do gen phiên mã, số chu kỳ xoắn của gen, số bộ ba mã hóa trên gen, chiều dài gen, số axitamin trong chuỗi polipeptit được tổng hợp khi gen phiên mã 1 lần, số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

Bài 4 Vùng mã hóa của gen (không kể codon kết thúc) gồm 735 cặp bazơ nitơ. Tính khối lượng phân tử protein do gen mã hóa, biết khối lượng phân tử trung bình của 1 axit amin dạng chưa mất nước là 122 và có 5 liên kết disulfit hình thành tự phát trong quá trình cuộn gập của phân tử protein này.

Chúc các bạn thành công khi tính toán ADN và tìm hiểu về cấu trúc của gen!

Nguồn: https://izumi.edu.vn/
Danh mục: Công thức