100 bài tập Đột biến gen (có đáp án 2024) và cách giải

100 bài tập Đột biến gen và cách giải

I. Lý thuyết

- Đột biến gen là những biến đổi trong cấu trúc của gen, gồm có mất cặp, thêm cặp, thay thế cặp nuclêôtit.

- Đột biến điểm là loại đột biến chỉ liên quan tới 1 cặp nuclêôtit. (Có 3 dạng đột biến điểm là: Mất, thêm, thay thế một cặp nuclêôtit).

- Đột biến gen tạo ra các alen mới nhưng không tạo ra gen mới. Đột biến gen có thể được di truyền cho đời sau nhưng cũng có nhiều trường hợp đột biến gen không được di truyền cho đời sau.

- Tần số đột biến gen thường rất thấp (10^-6 đến 10^-4). Tất cả các gen đều có thể bị đột biến nhưng thường có tần số đột biến khác nhau. Tần số đột biến gen phụ thuộc vào loại tác nhân gây đột biến, cường độ tác nhân và đặc điếm cấu trúc của gen.

- Cá thể mang đột biến đã được biểu hiện ra kiểu hình được gọi là thể đột biến. Đột biến gen lặn ở trạng thái dị hợp chưa được gọi là thể đột biến. Tất cả các đột biến trội đều được biểu hiện thành thể đột biến.

- Trong các loại đột biến gen thì đột biến dạng thay thế một cặp nuclêôtit là loại phổ biến.

- Tác nhân đột biến 5BU và các bazơ nitơ dạng hiếm gây đột biến dạng thay thế cặp nuclêôtit.

- Tác nhân đột biến tác động vào giai đoạn ADN đang nhân đôi thì dễ làm phát sinh đột biến gen. Do đó, người ta sử dụng tác nhân đột biến để tác động vào pha S của chu kì tế bào (giai đoạn nhân dôi ADN). Tuy nhiên, khi không có tác nhân đột biến thì vẫn có thể phát sinh đột biến gen.

- Đa số đột biến gen là có hại, một số có lợi hoặc trung tính.

- Trong các dạng đột biến gen thì đột biến mất hoặc thêm một cặp nuclêôtit thường gây hậu quả nghiêm trọng hơn so với đột biến thay thế một cặp nuclêôtit. Nguyên nhân là vì mã di truyền là mã bộ ba cho nên khi mất hoặc thêm một cặp nuclêôtit sẽ làm thay đổi toàn bộ các bộ ba từ vị trí đột biến cho đến cuối gen. Do đó sẽ làm thay đổi toàn bộ cấu trúc của prôtêin. Đột biến thay thế một cặp nuclêôtit chỉ làm thay đổi 1 bộ ba ở vị trí đột biến. Vì vậy, muốn gây đột biến gen thì phải sử dụng tác nhân đột biến tác động vào giai đoạn ADN đang nhân đôi (vào pha S của chu kì tế bào).

- Đột biến gen cung cấp nguyên liệu cho tiến hoá và chọn giống. Đột biến là nguồn nguyên liệu chủ yếu của tiến hoá vì nó tạo ra các alen mới; Qua giao phối, các alen mới sẽ tổ họp với nhau để tạo nên các kiểu gen mới.

* Các lưu ý đế giải nhanh về đột biến gen

- Đột biến gen có tính vô hướng, có nghĩa là: bất kì gen nào cũng có thể bị đột biến; bất kì lúc nào cũng có thể bị đột biến (không có tác nhân cũng có thế bị đột biến); gen đột biến có thế biểu hiện có lợi, có hại hoặc trung tính; Gen đột biến có thể được di truyền hoặc không được di truyền.

- Đột biến gen có thể tạo ra alen mới (Nếu a đột biến thành A thì không tạo ra alen mới, vì A đã có trong quần thể); Đột biến gen cung cấp nguyên liệu sơ cấp cho tiến hóa và chọn giống.

- Đột biến điểm chỉ liên quan tới 1 cặp nuclêôtit, do đó gen đột biến có tổng số nuclêôtit bằng gen không đột biến hoặc nhiều hơn, ít hơn gen bình thường 2 nuclêôtit.

- Chuỗi pôlipeptit do gen đột biến quy định tổng hợp có thể không thay đổi hoặc thay đổi nhiều axit amin so với chuỗi pôlipeptti do gen ban đầu quy định tổng hợp. Cùng là đột biến thay thế một cặp nuclêôtit nhưng hệ quả có thế rất khác nhau. Vì vậy, khi nói về những thay đổi trong chuỗi pôlipeptit thì mọi khả năng đều có thể xảy ra.

II. Bài tập vận dụng

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 = $\frac{2^k}{2}-1$

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 $\frac{2^k}{2}-1$

Cách tính:

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

Ví dụ 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 $\frac{2^5}{2}-1$

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?

Hướng dẫn giải:

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 $\frac{2^k}{4}-1$

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 $\frac{2^k}{4}$

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 $\frac{2^k}{4}-1$

Vận dụng tính:

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

Ví dụ 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:

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

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen khi đã đột biến.

Hướng dẫn giải:

- 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.

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

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

b. 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:

a. Số nuclêôtit mỗi loại của gen M.

b. Số nuclêôtit mỗi loại của gen m.

c. Số nuclêôtit mỗi loại của cặp gen Mm.

d. Số nuclêôtit mỗi loại mà môi trường cung cấp khi cặp gen Mm nhân đôi 3 lần.

Hướng dẫn giải:

a. 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 →

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

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

b. 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.

c. 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.

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

A_mt = T_mt= 1115 x (2³ – 1) = 7805.

G_mt = X_mt = 2605 x (2³ - 1) = 18235.

Bài 5: Gen D cps chiều dài 510nm và có tỉ lệ . 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:

a. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại của gen D.

b. Tỉ lệ % số nuclêôtit mỗi loại ở mạch 2 của gen D.

c. Số nuclêôtit mỗi loại của gen D.

d. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

Hướng dẫn giải:

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

Tỉ lệ → A = 3/2´G.

Mà A + G = 50% (1)

nên thay vào (1) ta có

→ G = 20% → A = 30%.

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

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

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

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

→ A₂ = 15% →T₂ = 2 x 30% -15% = 45%.

G₂ = 15% →X₂= 2 x 20% - 15% = 25%.

c. Só nuclêôtit mỗi loại của gen D

=> A = T = 30% x 3000 = 900; G = X = 20% x 3000 = 600

d. Số nuclêôtit mỗi loại của gen d.

A = T = 900 – 1 = 899; G = X = 600.