Question

[Nguyên Phong Nguyễn Phúc]

Đề bài: Tái bản ADN chứa đồng vị phóng xạ nâng caoMột phân tử ADN vùng nhân của vi khuẩn E. coli chỉ chứa các mạch khuôn gồm các nucleotit có đánh dấu đồng vị phóng xạ ¹⁴N. Người ta nuôi cấy vi khuẩn này trong môi trường chỉ chứa các nucleotit tự do được đánh dấu bằng đồng vị phóng xạ ¹⁵N.Biết rằng quá trình nhân đôi của phân tử ADN này diễn ra hoàn toàn bình thường. Tại một thời điểm, người ta thu lấy toàn bộ các phân tử ADN con và tiến hành phân tích, kết quả thu được như sau:

• Tổng số mạch polynucleotit chỉ chứa ¹⁵N gấp đúng 14 lần tổng số mạch polynucleotit có chứa ¹⁴N.
• Tổng số liên kết hydro có trong các phân tử ADN con chỉ chứa ¹⁵N là 226.800 liên kết.
• Trong tất cả các phân tử ADN con được tạo ra, tổng số nucleotit loại Adenin (A) chiếm 22% tổng số nucleotit của hệ thống.

Sau đó, người ta chọn ngẫu nhiên 3 phân tử ADN con từ toàn bộ số ADN thu được ở trên, rồi tiếp tục chuyển chúng sang một môi trường nuôi cấy mới chỉ chứa ¹⁴N để cho chúng nhân đôi liên tiếp thêm 2 lầnnữa.Câu hỏi:

1. Xác định số lần nhân đôi của phân tử ADN ban đầu trong môi trường chứa ¹⁵N.
2. Tính số phân tử ADN con chỉ chứa ¹⁴N được tạo ra sau giai đoạn nuôi cấy ở môi trường mới.
3. Tính tổng số nucleotit loại Guanin (G) mà môi trường mới đã phải cung cấp cho quá trình nhân đôi của 3 phân tử ADN này.

---

Gợi ý các nút thắt tư duy:

• Nút thắt 1 (Xác định số lần nhân đôi đầu): Hãy nhớ rằng cấu trúc ADN vùng nhân vi khuẩn E. coli là dạng mạch kép, vòng. Khi nhân đôi trong môi trường mới, các mạch gốc chứa ¹⁴N sẽ phân li về các phân tử ADN con như thế nào? Từ tỉ lệ giữa các loại mạch, bạn sẽ tìm ra số lần nhân đôi k.
• Nút thắt 2 (Tính số Nu từng loại): Sử dụng dữ kiện tổng số liên kết hydro của các phân tử ADN chỉ chứa ¹⁵N kết hợp với tỉ lệ phần trăm các loại Nu để tìm ra số lượng Nu cụ thể từng loại (A, T, G, X) của một phân tử ADN ban đầu.
• Nút thắt 3 (Giai đoạn môi trường mới): Chú ý rằng 3 phân tử ADN được chọn ngẫu nhiên có thể thuộc các loại khác nhau (loại hỗn hợp ¹⁴N-¹⁵N hoặc loại chỉ chứa ¹⁵N). Bạn cần tính toán xem việc chọn ngẫu nhiên này có ảnh hưởng đến kết quả của số mạch chứa ¹⁴N ban đầu đem sang môi trường mới hay không.

Answer 1

[👑🥶TheGODofWar🥶👑]

đề thiếu

Answer 2

[KUDOSHINICHI Vn]

Câu 1: Xác định số lần nhân đôi của phân tử ADN ban đầu (\(k\))Phân tử ADN vùng nhân của E. coli ban đầu là mạch kép và chứa \(^{15}\text{N}\), tương đương có tổng cộng 2 mạch chứa \(^{15}\text{N}\).Khi nuôi cấy trong môi trường chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) qua \(k\) lần nhân đôi:

• Tổng số mạch polynucleotit tạo ra là: \(2 \times 2^k\) (mạch).
• Số mạch chứa \(^{15}\text{N}\) không đổi và luôn bằng: \(2\) (mạch).
• Số mạch chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) là: \(2 \times 2^k - 2\) (mạch).

Theo đề bài, tổng số mạch chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) gấp 14 lần tổng số mạch chứa \(^{15}\text{N}\), ta có phương trình:
\(\frac{2\times 2^{k}-2}{2}=14\implies 2^{k}-1=14\implies 2^{k}=15\)Nhận xét: Vì \(2^k = 15\) không cho ra nghiệm \(k\) nguyên (đề bài có thể có sai sót nhỏ về số liệu, đúng ra tỉ số phải là 15 lần để \(2^k = 16 \implies k = 4\)). Tuy nhiên, bám sát số liệu đề bài, ta xác định được:

• Tổng số phân tử ADN con tạo ra là: 15 phân tử.
• Trong đó có: 2 phân tử ADN lai (chứa cả \(^{15}\text{N}\) và \(^{14}\text{N}\)) và \(15 - 2 = \mathbf{13}\) phân tử ADN chỉ chứa \(^{14}\text{N}\).

---

Câu 2: Tính số phân tử ADN con chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) tạo ra ở giai đoạn sauKhi lấy ngẫu nhiên 3 phân tử ADN đem đi nhân đôi tiếp 2 lần trong môi trường chỉ chứa \(^{14}\text{N}\), tổng số phân tử ADN con thu được là: \(3 \times 2^2 = 12\) phân tử.Do đề bài chọn ngẫu nhiên nên ta phải xét 3 trường hợp dựa trên thành phần của 3 phân tử ADN đem đi nuôi cấy:

• Trường hợp 1: Chọn trúng 3 phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) (không mang mạch \(^{15}\text{N}\) nào).
• • Sau 2 lần nhân đôi, cả 12 phân tử tạo ra đều chỉ chứa \(^{14}\text{N}\).
  • Kết quả: 12 phân tử.
• Trường hợp 2: Chọn trúng 1 phân tử lai (\(^{15}\text{N}\text{-}^{14}\text{N}\)) và 2 phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) (mang 1 mạch \(^{15}\text{N}\)).
• • Mạch \(^{15}\text{N}\) này sẽ tạo ra 1 phân tử ADN lai ở thế hệ con.
  • Số phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) là: \(12 - 1 = \mathbf{11}\) phân tử.
• Trường hợp 3: Chọn trúng 2 phân tử lai (\(^{15}\text{N}\text{-}^{14}\text{N}\)) và 1 phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) (mang 2 mạch \(^{15}\text{N}\)).
• • Hai mạch \(^{15}\text{N}\) này sẽ tạo ra 2 phân tử ADN lai ở thế hệ con.
  • Số phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) là: \(12 - 2 = \mathbf{10}\) phân tử.

---

Câu 3: Tính tổng số nucleotit loại Guanin (G) môi trường mới cung cấp

• Tìm số liên kết hydro (\(H\)) của 1 phân tử ADN:
  Theo đề bài, tổng số liên kết hydro của các phân tử chỉ chứa \(^{14}\text{N}\) là \(226.800\). Mà ở giai đoạn 1 ta tính được có 13 phân tử loại này.
  \(\implies H=\frac{226.800}{13}\text{\ (liên\ kt)}\)
• Tính số nucleotit loại G của 1 phân tử ADN:
  Trong hệ thống các ADN con, ta có tỉ lệ các loại nucleotit:
  \(\%A=\%T=22\%\implies \%G=\%X=50\%-22\%=28\%\)

Ta có hệ thức về số liên kết hydro và tỉ lệ phần trăm:
\(H=2A+3G=2\times (22\%N)+3\times (28\%N)=128\%N\implies N=\frac{H}{1,28}\)Số nucleotit loại G trong mỗi phân tử ADN là:
\(G=28\%N=0,28\times \frac{H}{1,28}=\frac{7}{32}H\)

• Tính số Nu loại G môi trường cung cấp cho giai đoạn sau:
  Khi 3 phân tử ADN nhân đôi 2 lần, lượng G môi trường cung cấp không phụ thuộc vào mạch cũ là \(^{14}\text{N}\) hay \(^{15}\text{N}\):
  \(G_{\text{mt}}=3\times G\times (2^{2}-1)=9\times G\)

Thay giá trị \(G = \frac{7}{32}H\) và \(H = \frac{226.800}{13}\) vào biểu thức:
\(G_{\text{mt}}=9\times \frac{7}{32}\times \frac{226.800}{13}=\frac{3.572.100}{104}\approx \mathbf{34.347}\text{\ (nucleotit)}\)