Tổng hợp lý thuyết bài tập đột biến gen có đáp án chi tiết sinh học lớp 12

PHƯƠNG PHÁP GIẢI NHANH CÁC DẠNG BÀI TẬP 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:

Trong quá trình nhân đôi của một gen, giả sử có 1 bazơ nitơ dạng hiếm thì trải qua k lần nhân đôi sẽ tạo ra số gen đột biến $=\frac{{{2}^{\operatorname{k}}}}{2}-1$.

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 $\frac{1}{2}$ số gen không bị đột biến; $\frac{1}{2}$ 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 = $\frac{{{2}^{\operatorname{k}}}}{2}-1$.

Cách tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến $=\frac{{{2}^{6}}}{2}-1=31$

Bài tập 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 $=\frac{{{2}^{5}}}{2}-1=15$

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?

Lời giải chi tiết:

Công thức giải nhanh:

Trong quá trình nhân đôi ADN, nếu có 1 phân tử 5-BU liên kết với A của mạch gốc thì trải qua k lần nhân đôi sẽ tạo ra số gen đột biến = $\frac{{{2}^{\operatorname{k}}}}{4}-1$.

 

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 = $\frac{{{2}^{\operatorname{k}}}}{4}$.

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 $=\frac{{{2}^{\operatorname{k}}}}{4}-1$.

Vận dụng tính:

Áp dụng công thức giải nhanh, ta có số gen đột biến = $=\frac{{{2}^{4}}}{4}-1=3$.

Bài tập 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 = $=\frac{{{2}^{7}}}{4}-1=31$.

 

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:

1.    Số nuclêôtit mỗi loại của gen lúc chưa đột biến.
2.    Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

Lời giải chi tiết:

–   Muốn xác định số nuclêôtit mỗi loại của gen đột biến thì phải dựa vào gen lúc chưa đột biến và dựa vào loại đột biến.

–   Đột biến thay thế cặp nuclêôtit không làm thay đổi chiều dài của gen. Đột biến thay thế cặp A-T bằng cặp G-X sẽ làm tăng số liên kết hiđrô, đột biến thay thế cặp G-X bằng cặp A-T sẽ làm giảm số liên kết hiđrô của gen.

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

–     Tổng số nuclêôtit của gen là: $\operatorname{N}=\frac{\operatorname{L}.2}{3,4}=\frac{4080.2}{3,4}=2400$(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.

2. 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:

1.    Số nuclêôtit mỗi loại của gen M.
2.    Số nuclêôtit mỗi loại của gen m.
3.    Số nuclêôtit mỗi loại của cặp gen Mm.
4.    Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp khi cặp gen Mm nhân đôi 3 lần.

 

Lời giải chi tiết:

1. 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 → T₂ = $\frac{5022}{27}$ = 186.

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

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

2. 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.

3.    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.

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

A_mt = T_mt= 1115 ´ (2³ – 1) = 7805.

G_mt = X_mt = 2605 ´ (2³ – 1) = 18235.

Bài 5: Gen D cps chiều dài 510nm và có tỉ lệ $\frac{A+T}{G+X}=\frac{3}{2}$. 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:

1. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của gen D.
2. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại ở mạch 2 của gen D.
3. Số nuclêôtit mỗi loại của gen D.
4. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

Lời giải chi tiết:

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

Tỉ lệ $\frac{A+T}{G+X}=\frac{3}{2}$→ A = 3/2´G.

Mà A + G = 50% (1)

nên thay $\operatorname{A}=\frac{3}{2}\operatorname{G}$vào (1) ta có $\operatorname{G}+\frac{3}{2}\operatorname{G}=\frac{5}{2}\operatorname{G}=50%$.

 

→ G = 20% → A = 30%.

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

A = T = 30%; G = X = 20%.

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

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

→ A₂ = 15% →T₂ = 2 ´ 30% -15% = 45%.

G₂ = 15% →X₂= 2 ´ 20% – 15% = 25%.

3.       Số nuclêôtit mỗi loại của gen D

$\begin{array}{} N=\frac{510\times 10}{3,4}=3000 \\ {} \to A=T=30\%\times 3000=900;G=X=20\%\times 3000=600 \\ \end{array}$

4. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

A = T = 900 – 1 = 899; G = X = 600.