Title 2. HSG Sinh 9 - LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP DNA.docx ✅

CHUYÊN ĐỀ: LÝ THUYẾT VÀ BÀI TẬP DNA A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ I. Khái niệm nucleic acid - Nucleic acid là những đại phân tử sinh học, cấu tạo đa phân với đơn phân là nucleotide. - Trong tế bào của cơ thể sinh vật, trong vius. - Phân loại: hai loại là DNA (deoxyribonucleic acid) và RNA (ribonucleic acid). II. Cấu trúc phân tử DNA - Được cấu tạo từ các nguyên tố C, H, O, P, N. DNA là loại phân tử lớn (đại phân tử), có cấu trúc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân là nucleotide (M = 300 amu). - Mỗi nucleotide có cấu tạo gồm 3 phần:  + Đường Deoxyribose:  + Gốc phosphate + 1 trong 4 loại nitrogenous base (A, T, G, C). Trong đó A, G có kích thước lớn còn T, C có kích thước bé hơn. - DNA là một chuỗi xoắn kép, gồm 2 mạch song song, ngược chiều, xoắn quanh một trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải). - Mỗi chu kì xoắn có: 10 cặp nucleotide; dài 34 Ăngstrôn; Đường kính 20 Ăngstrôn. - Trên mỗi mạch, các nucleotide liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị tạo thành chuỗi polynucleotide. - Giữa 2 mạch đơn, các nucleotide liên kết với nhau bằng hydrogen theo nguyên tắc bổ sung, nghĩa là A của mạch đơn này liên kết với T của mạch đơn kia bằng 2 liên kết hydrogen (hoặc ngược lại); G của mạch đơn này liên kết với C của mạch đơn kia bằng 3 liên kết hydrogen (hoặc ngược lại).  - Hệ quả của nguyên tắc bổ sung: + Nếu biết được trình tự sắp xếp các nucleotide trong một mạch đơn này sẽ tìm ra trình tự sắp xếp các nucleotide trong mạch còn lại.  + Trong phân tử DNA: tỉ số là hằng số nhất định đặc trưng cho mỗi loài. III. Tính chất của DNA - DNA có tính đặc thù: ở mỗi loài, số lượng + thành phần + trình tự sắp xếp các nucleotide trong phân tử DNA là nghiêm ngặt và đặc trưng cho loài.  - DNA có tính đa dạng: chỉ cần thay đổi cách sắp xếp của 4 loại nucleotide -> tạo ra các DNA khác nhau. - Tính đa dạng và tính đặc thù của DNA là cơ sở cho tính đa dạng và tính đặc thù của mỗi loài sinh vật.
IV. Chức năng của DNA Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền về cấu trúc và toàn bộ các loại protein của cơ thể sinh vật, do đó quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật. Thông tin di truyền: được chứa đựng trong DNA dưới hình thức mật mã (bằng sự mã hóa bộ 3) cứ 3 nucleotide kế tiếp nhau trên 1 mạch đơn quy định 1 amino acid (aa) (= mã bộ 3) hay bộ 3 mã hóa = mã di truyền = đơn vị mã = 1 codon). Vậy trình tự sắp Xếp các amino acid trong phân tử protein được quy định bởi trình tự sắp xếp các nucleotide trong DNA. Mỗi đoạn của phân tử DNA mang thông tin di truyền quy định cấu trúc của 1 loại protein được gọi là gene cấu trúc. Do DNA đặc trưng cho từng cá thể nên có thể ứng dụng phương pháp phân tích DNA trong việc xác định quan hệ huyết thống, xác định nghi phạm (truy tìm tội phạm),... Trên cơ sở các dữ liệu phân tích DNA của mẫu sinh phẩm như chân tóc, máu, tế bào niêm mạc miệng, xương,... tiến hành so sánh, đối chiếu giữa các mẫu với nhau để đưa ra kết quả về thông tin di truyền. Phân tích DNA còn được ứng dụng trong dự đoán nguy cơ mắc các bệnh di truyền và điều trị y tế; nghiên cứu phát sinh chủng loại sinh vật thông qua việc so sánh mức độ tương đồng giữa phân tử DNA của các đối tượng sinh học. V. Quá trình tự nhân đôi của DNA (Quá trình tự sao, tái bản của DNA) * Nơi diễn ra: Nhân tế bào ở sinh vật nhân thực (hoặc vùng nhân của sinh vật nhân sơ). * Thời điểm: Trước khi tế bào bước vào phân chia. Khi NST ở dạng sợi mảnh. * Diễn biến: Gồm ba giai đoạn: - Giai đoạn 1: DNA tháo xoắn tách thành hai mạch đơn. Mỗi mạch được dùng làm khuôn để tổng hợp nên mạch mới. - Giai đoạn 2: Các nucleotide tự do trong môi trường nội bào liên kết với các nucleotide trên mỗi mạch khuôn của DNA theo nguyên tắc bổ sung: + A của mạch khuôn liên kết với T của môi trường bằng 2 liên kết hydrogen, + T của mạch khuôn liên kết với A của môi trường bằng 2 liên kết hydrogen, + G của mạch khuôn liên kết với C của môi trường bằng 3 liên kết hydrogen, + C của mạch khuôn liên kết với G của môi trường bằng 3 liên kết hydrogen. - Giai đoạn 3: Hai mạch đơn gồm một mạch mới tổng hợp và một mạch khuôn xoắn trở lại với nhau, tạo thành 2 phân tử DNA con giống như phân tử DNA ban đầu * Kết quả: từ một phân tử DNA mẹ ban đầu hình thành 2 phân tử DNA con giống nhau và giống hệt phân tử DNA mẹ (mỗi phân tử DNA con mang 1 mạch của DNA mẹ và một mạch đơn mới từ MT nội bào). - Quá trình tự nhân đôi của DNA còn gọi là quá trình tự sao. Chính sự nhân đôi của DNA là cơ sở của sự tự nhân đôi NST.
B. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN a. Tính số nu của gene * Đối với mỗi mạch của gene: - Trong DNA, 2 mạch bổ sung nhau nên số nucleotide và chiều dài của 2 mạch bằng nhau. A 1 + T 1 + G 1 + C 1 = T 2 + A 2 + C 2 + G 2 = 2 N - Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và C, 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 C của mạch kia. Vì vậy, số nucleotide mỗi loại ở mạch 1 bằng số nucleotide loại bổ sung mạch 2. A 1 = T 2 ; T 1 = A 2 ; G 1 = C 2 ; C 1 = G 2 * Đối với cả 2 mạch: - Số nucleotide mỗi loại của DNA là số nucleotide loại đó ở cả 2 mạch : A = T = A 1 + A 2 = T 1 + T 2 = A 1 + T 1 = A 2 + T 2 G = C = G 1 + G 2 = C 1 + C 2 = G 1 + C 1 = G 2 + C 2 Chú ý: khi tính tỉ lệ % %A = % T =  2 2%1%AA 2 2%1%TT %G = % C =  2 2%1%GG Ghi nhớ: Tổng 2 loại nucleotide khác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nucleotide của DNA hoặc bằng 50% số nucleotide của DNA. Ngược lại nếu biết: + Tổng 2 loại nucleotide = N/2 hoặc bằng 50% thì 2 loại nucleotide đó phải khác nhóm bổ sung. + Tổng 2 loại nucleotide khác N/2 hoặc khác 50% thì 2 loại nucleotide đó phải cùng nhóm bổ sung. * Tổng số nucleotidecủa DNA (N): Tổng số nucleotide của DNA là tổng số của 4 loại nucleotide A + T + G + C. Nhưng theo nguyên tắc bổ sung A = T, G = C. Vì vậy, tổng số nucleotide của DNA được tính là : N = 2A + 2G = 2T + 2C hay N = 2 (A + G) Do đó A + G = 2 N hoặc %A + %G = % T + % C = 50% b. Tính số chu kì xoắn (C) Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotide = 20 nucleotide. Khi biết tổng số nucleotide (N) của DNA.
N = C x 20 => C = 20 N M = N.C. 300 d. Tính chiều dài của phân tử DNA (L): Phân tử DNA là 1 chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều đặn quanh 1 trục. Vì vậy chiều dài của DNA là chiều dài của 1 mạch và bằng chiều dài trục của nó. Mỗi mạch có 2 N nucleotide, độ dài của 1 nucleotide là 3,4 Å L = 2 N . 3,4Å => N= 4,3 2lx e. Tính số liên kết Hydrogen và liên kết Hóa Trị P-Đ * Số liên kết hydrogen (H) + A của mạch này nối với T ở mạch kia bằng 2 liên kết hydrogen + G của mạch này nối với C ở mạch kia bằng 3 liên kết hydrogen Vậy số liên kết hydrogen của gene là : H = 2A + 3G hoặc H = 2T + 3C * Số liên kết hoá trị (HT) - Trong mỗi mạch đơn của gene: 2 nucleotide nối với nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3 nucleotide nối nhau bằng 2 liên kết hoá trị … 2 N nucleotide nối nhau bằng 2 N - 1 - Số liên kết hoá trị giữa các nucleotide trên cả 2 mạch gene: 2 ( 2 N - 1) = N - 2 - Số liên kết hoá trị đường – Phosphat trong gene (HT Đ-P ) Ngoài các liên kết hoá trị nối giữa các nucleotide trong gene thì trong mỗi nucleotide có 1 liên kết hoá trị gắn thành phần của H 3 PO 4 vào thành phần đường. Do đó số liên kết hoá trị Đ – P trong cả DNA là : HT Đ-P = N - 2 + N = 2 (N – 1). f. Tính số nucleotide tự do cần dùng trong nhân đôi DNA * Qua 1 lần tự nhân đôi + Khi DNA tự nhân đôi hoàn toàn 2 mạch đều liên kết các nucleotide tự do theo NTBS: DNA A nối với T Tự do và ngược lại; G DNA nối với C Tự do và ngược lại. Vì vây số nucleotide tự do mỗi loại cần dùng bằng số nucleotide mà loại nó bổ sung. A td = T td = A = T; G td = C td = G = C + Số nucleotidetự do cần dùng bằng số nucleotide của DNA: N td = N * Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt)