1. Nếu biết cấu trúc của Gen, xác định cấu trúc của của ARN và ngược lại
- Chỉ một trong hai mạch của gen được dùng làm mạch khuôn.
- Mạch khuông có chiều từ 3' đến 5'.
- Nguyên tác bổ sung của cơ chế sao mã là:
- A (mạch khuôn) hợp với U (ARN)
- T (mạch khuôn) hợp với A (ARN)
- G (mạch khuôn) hợp với X (ARN)
- X (mạch khuôn) hợp với G (ARN)
Do vậy, biết cấu trúc của gen, ta xác định được cấu trúc của ARN tương ứng và ngược lại.
Ví dụ 1: Trình tự các cặp nucleotit trong một gen cấu trúc được bắt đầu như sau:
3'TAXGTAATAGAXT5'
5'ATGXATTATXTGA3'
Hãy viết trình tự bắt đầu của các ribônuclêôtit của phân tử ARN được tổng hợp từ gen trên.Ví dụ 2: Cho biết trình tự bắt đầu của các ribônuclêôtit trong một phân tử mARN là:
5'AUGXUAGUXAUUXUAXA3'
Hãy đánh dáu chiều và viết trình tự bắt đầu của các cặp nuclêôtit trong gen đã tổng hợp phân tử ARN nói trên.2. Tương quan về sô nuclêôtit, chiều dài và khối lượng của Gen và ARN
a. Đối với tế bào nhân sơ
- Gen có 2 mạch còn mARN chỉ có một mạch do vậy:- Số nuclêôtit của gen gấp đôi số ribônuclêôtit của ARN tương ứng: $N=2rN$.
- Khối lượng của gen gấp đôi khối lượng của ARN: $M_{gen} = 2.M_{ARN}$.
- Chiều dài của gen bằng chiều dài của ARN do nó tổng hợp: $L_{gen} = L_{ARN}$
b. Đối với tế bào nhân thực
Dựa vào tỉ lệ giữa các đoạn mã hóa (exon) và không mã hóa (intron) ta tính chiều dài, khối lượng, số nuclêôtit tương ứng với tỉ lệ đề cho.
Ví dụ 3: Phân tử mARN có 147 ribônuclêôtit loại xitôzin và chiếm 20% tổng số ribônuclêôit của toàn mạch được tổng hợp từ gen A. Xác định:
a. Gen A dài bao nhiêu ăngstron? Biết gen A là gen không phân mảnh.
b. Khối lượng của gen trên là bao nhiêu?
3. Tính số liên kết hidro phá hủy và số liên kết hóa trị hình thành
Trong quá trình sao mã có sự phá hủy các liên kết hidro của gen và thành lập mới các liên kết hóa trị trong ARN. Gọi k là số lần phiên mã của một gen ta suy ra:- Số liên kết hiđrô bị phá hủy qua k lần phiên mã: $H_{ph} = H.k$ (H là số liên kết hiđrô của gen). qua k lần phiên mã: $Y_{ht}=\frac{Y}{2}.k$ (Y là số liên kết cộng hóa trị của gen).
- Số liên kết cộng hóa trị hình thành
Ví dụ 4: Phân tử mARN có 147 ribônuclêôtit loại xitôzin và chiếm 20% tổng số ribônuclêôit của toàn mạch được tổng hợp từ gen B. Cho biết B có tổng hai loại nuclêôtit A và T bằng 40% tổng số nuclêôtit của gen. Khi gen B phiên mã đòi hỏi số ribônuclêôtit gấp 4 lần số nuclêôtit của gen. Quá trình phiên mã đã phá hủy bao nhiêu liên kết hiđrô và hình thành bao nhiêu liên kết cộng hóa trị?
4. Tương quan giữa số lượng, tỉ lệ phần trăm (%) nuclêôtit từng loại trong Gen và mARN
- Gọi A, T, G, X là các loại nuclêôtit của gen.- $A_1$, $T_1$, $G_1$,$ X_1$ là các loại nuclêôtit trong mạch 1 của gen.
- $A_2$, $T_2$, $G_2$, $X_2$ là các loại nuclêôtit trong mạch 1 của gen.
- $rA, rU, rG, rX$ là các loại ribônuclêôtit của mARN do gen tổng hợp.
* Trường hợp 1: Nếu mạch khôn là mạch thứ nhất. Ta có tương quan:
- rA = $T_1$ =$ A_2$
- rU = $A_1$ = $T_2$
- rG = $X_1$ = $G_2$
- rX = $G_1$ =$ X_2$
- rA = $T_2$ = $A_1$
- rU = $A_2$ = $T_1$
- rG = $X_2$ = $G_1$
- rX = $G_2$ = $X_1$
+ Về số lượng:
- A=T=rA+rU.
- G=X=rG+rX.
- %A=%T=$\frac{\%rA+\%rU}{2}$
- %G=%X=$\frac{\%rG+\%rX}{2}$
Ví dụ 5: Mộ gen có 1656 liên kết hiđrô, tổng hợp phân tử ARN có tỉ lệ các ribônuclêôtit A:U:G:X=4:3:2:1. Xác định:
a. Chiều dài của gen?
b. Số nuclêôtit mỗi loại của từng mạch đơn?
c. Số nuclêôtit mỗi loại của gen?
5. Xác định mạch khuôn và số lần phiên mã của Gen
- Chỉ một trong hai mạch của gen làm mạch khuôn, điều khiển quá trình phiên mã và mạch này có chiều 3'-5'.
- Số lần phiên mã là số nguyên dương.
- Một gen phiên mã bao nhiêu lần, sẽ tạo bấy nhiêu phân tử mARN có cấu trúc giống nhau (ở tế bào nhân sơ và mARN sơ khai ở tế bào nhân thực).
- Gọi k là số lần phiên mã của gen:
+ Tổng số ribônuclêôtit cần môi trường cung cấp cho quá trình sao mã là: $rN_{m}=rN.k=\frac{N}{2}.k$.
+ Số ribônuclêôtit mỗi loại môi trường cần cung cấp cho k lần sao mã là:
- $rA_m=rA.k$
- $rU_m=rU.k$
- $rG_m=rG.k$
- $rX_m=rX.k$
Ví dụ 6: Gen C có 1050 nuclêôtit loại G và số nuclêôtit loại A chiếm 15% tổng số nuclêôtit của gen. Quá trình phiên mã của gen đã phá hủy tất cả 12150 liên kết hiđrô. Xác định:
a. Có bao nhiêu ribônuclêôtit tự do thuộc các loại mà môi trường nội bào cần phải cung cấp cho quá trình phiên mã của gen C?
b. Số liên kết hóa trị giữa axit và đường được hình thành trong quá trình phiêm mã?