Bạn đặt một món hàng trên mạng. Người giao hàng mang món đó đến tận nhà bạn, giao xong rồi quay về kho, nhận món khác và lại lên đường. Một người giao hàng trong một buổi sáng có thể giao ba, bốn đơn khác nhau — không ai thuê một người chỉ để giao đúng một đơn rồi cho nghỉ cả ngày. Trong tế bào của bạn cũng có một "đội giao hàng" làm việc y hệt như vậy, và tên của họ là tARN.
Khi tế bào tổng hợp prôtêin, ribôxôm là "công trường" nơi chuỗi pôlipeptit được lắp ráp, mARN là "bản thiết kế" ghi rõ thứ tự các axit amin, còn tARN là những người giao hàng cần mẫn mang từng axit amin đến đúng vị trí. Mỗi lượt giao hàng, một phân tử tARN mang đúng một axit amin đến ribôxôm. Giao xong, phân tử tARN đó không "nghỉ hưu" mà quay trở lại, nhận một axit amin mới và tiếp tục giao chuyến sau. Có phân tử tARN trong một lần dịch mã chỉ giao một chuyến, có phân tử giao hai chuyến, có phân tử giao ba chuyến — và bài toán của chúng ta hôm nay là: đếm xem cần bao nhiêu phân tử tARN, khi biết mỗi phân tử giao mấy chuyến.
Bài viết này sẽ giúp bạn nắm chắc công thức tính số phân tử tARN tham gia dịch mã — một công thức nhìn qua chỉ là một phương trình cộng đơn giản, nhưng lại là nơi nhiều bạn lúng túng nhất trong chương trình Sinh học 12, vì phương trình này có rất nhiều nghiệm và đề bài không bao giờ cho đủ dữ kiện để bạn giải ra một đáp số duy nhất. Chúng ta sẽ đi từ vai trò thật sự của tARN, qua lý do một phân tử tARN giải mã được nhiều lần, rồi đến công thức, bốn ví dụ tính từng bước, cách tìm nghiệm của phương trình, phần lỗi sai thường gặp, bài tập tự luyện có đáp án giải thích cặn kẽ và mục hỏi đáp cuối bài.
tARN là gì và làm nhiệm vụ gì trong dịch mã?
ARN vận chuyển, viết tắt là tARN, là một loại ARN có cấu trúc đặc biệt: phân tử của nó cuộn lại thành hình lá chè ba thùy, với hai đầu quan trọng nhất. Một đầu là bộ ba đối mã, gọi là anticodon, có nhiệm vụ "đọc" bộ ba mã sao trên mARN theo nguyên tắc bổ sung: A bắt cặp với U, G bắt cặp với X. Đầu còn lại, ở vị trí 3', là nơi gắn axit amin — mỗi phân tử tARN chỉ mang đúng một loại axit amin nhất định, và chính anticodon là thứ quyết định nó mang axit amin nào.
Trong tế bào có khoảng 20 loại axit amin thường gặp, và tương ứng cũng có nhiều loại tARN khác nhau, mỗi loại chuyên chở một axit amin riêng. Khi ribôxôm trượt đến một bộ ba mã sao trên mARN, phân tử tARN nào có anticodon bổ sung đúng với bộ ba đó sẽ tiến vào ribôxôm, "giao" axit amin của mình vào chuỗi pôlipeptit đang dài ra, rồi rời khỏi ribôxôm. Chuỗi pôlipeptit dài thêm một axit amin, ribôxôm trượt tiếp sang bộ ba sau, và một phân tử tARN khác lại đến giao chuyến tiếp theo. Cứ như vậy cho đến khi ribôxôm gặp bộ ba kết thúc thì quá trình dịch mã dừng lại.
Gen mẫu mà chúng ta dùng xuyên suốt bài này có tổng số nuclêôtit N = 3.000 nu, trong đó A = T = 900 nu và G = X = 600 nu. Phân tử mARN do gen này tổng hợp có rN = 1.500 ribônu, tức là 500 bộ ba mã sao. Trong 500 bộ ba đó có một bộ ba kết thúc không mã hóa axit amin, nên chuỗi pôlipeptit tạo ra có 499 axit amin, và sau khi cắt bỏ axit amin mở đầu, phân tử prôtêin hoàn chỉnh còn 498 axit amin. Bạn hãy giữ hai con số 499 và 498 này trong đầu, vì chúng chính là hai "đáp số gốc" mà mọi ví dụ trong bài đều xoay quanh: 499 là số axit amin tự do cần dùng để tạo một chuỗi pôlipeptit, 498 là số axit amin cần dùng để tạo một prôtêin hoàn chỉnh.
Vì sao một phân tử tARN giải mã được nhiều lần?
Đây là điểm mấu chốt mà bạn phải hiểu rõ trước khi chạm vào công thức. Sau khi giao axit amin cho ribôxôm, phân tử tARN không bị phân hủy. Nó rời khỏi ribôxôm trong trạng thái "trống", rồi được enzim aminoacyl-tARN synthetaza gắn cho một axit amin mới — đúng loại axit amin mà anticodon của nó quy định. Thế là nó lại trở thành một "xe giao hàng đầy tải" và sẵn sàng quay lại ribôxôm để giao chuyến tiếp theo. Vòng lặp này có thể lặp lại nhiều lần trong suốt quá trình dịch mã.
Bạn hãy quay lại hình ảnh người giao hàng ở đầu bài: một người giao ba đơn trong buổi sáng thì tổng số đơn được giao là ba, nhưng số người giao hàng chỉ là một. Tương tự, một phân tử tARN giải mã ba lần thì nó cung cấp ba axit amin, nhưng số phân tử tARN vẫn chỉ là một. Vì vậy, khi đề bài hỏi "cần bao nhiêu phân tử tARN", bạn không được lấy số axit amin đem chia cho một con số cố định nào đó, mà phải xem mỗi phân tử tARN đã làm việc mấy lần. Có phân tử chỉ giải mã một lần rồi thôi, có phân tử giải mã hai lần, có phân tử giải mã ba lần — và tổng số axit amin cần dùng chính là tổng số lượt giải mã của tất cả các phân tử tARN cộng lại.
Một lưu ý nhỏ để bạn hiểu sâu hơn: trong thực tế, một phân tử tARN có thể giải mã nhiều hơn ba lần, nhưng trong chương trình phổ thông và trong các đề thi, người ta chỉ xét ba trường hợp: giải mã một lần, hai lần và ba lần. Đó cũng là lý do công thức của bài hôm nay chỉ có ba số hạng: 3x, 2y và z. Bạn đừng tự thêm trường hợp giải mã bốn, năm lần vào bài làm, vì đề thi không hỏi đến.
Công thức tính số phân tử tARN tham gia dịch mã
Gọi x là số phân tử tARN giải mã 3 lần, y là số phân tử tARN giải mã 2 lần, z là số phân tử tARN giải mã 1 lần, và aa_td là tổng số axit amin tự do cần dùng để tổng hợp chuỗi pôlipeptit. Công thức được viết như sau:
3x + 2y + z = aa_td
Trong đó:
- x là số phân tử tARN giải mã 3 lần, mỗi phân tử cung cấp 3 axit amin nên nhóm này cung cấp tổng cộng 3x axit amin.
- y là số phân tử tARN giải mã 2 lần, mỗi phân tử cung cấp 2 axit amin nên nhóm này cung cấp tổng cộng 2y axit amin.
- z là số phân tử tARN giải mã 1 lần, mỗi phân tử cung cấp 1 axit amin nên nhóm này cung cấp tổng cộng z axit amin.
- aa_td là tổng số axit amin tự do cần dùng, bằng số axit amin của chuỗi pôlipeptit (499 với gen mẫu) hoặc của prôtêin hoàn chỉnh (498 với gen mẫu), tùy đề bài hỏi gì.
Bạn hãy đọc công thức này như một câu kể: tổng số axit amin cần dùng bằng số axit amin do nhóm tARN giải mã ba lần mang đến, cộng với số axit amin do nhóm giải mã hai lần mang đến, cộng với số axit amin do nhóm giải mã một lần mang đến. Mỗi lượt giải mã tương ứng với đúng một axit amin được đưa vào chuỗi, nên tổng số lượt giải mã của tất cả các phân tử tARN phải bằng đúng số axit amin cần dùng — không hơn, không kém. Nếu bạn nhớ được câu kể này thì bạn sẽ không bao giờ viết nhầm công thức thành 3x + 2y + z = số phân tử tARN, một lỗi sai rất phổ biến mà chúng ta sẽ nhắc lại ở phần cuối bài.
Từ công thức chính, bạn cũng suy ra ngay hai đại lượng phụ rất hay được hỏi. Thứ nhất, tổng số phân tử tARN tham gia dịch mã là x + y + z. Thứ hai, tổng số lượt giải mã, tức là tổng số lần các phân tử tARN "đến giao hàng", bằng đúng aa_td. Hai đại lượng này khác nhau: với gen mẫu, tổng số lượt giải mã luôn là 499, nhưng tổng số phân tử tARN có thể là 249, 167 hay một con số khác, tùy thuộc vào việc mỗi phân tử làm việc mấy lần. Bạn hãy phân biệt thật rõ hai con số này trước khi làm bài tập.
Bảng tóm tắt các công thức con
| Đại lượng cần tính | Công thức | Ghi chú |
|---|---|---|
| Tổng số axit amin tự do cần dùng | 3x + 2y + z = aa_td | Công thức chính của bài |
| Tổng số phân tử tARN tham gia | x + y + z | Cộng số phân tử của cả ba nhóm |
| Số axit amin của chuỗi pôlipeptit | aa_td = rN ÷ 3 − 1 | Trừ bộ ba kết thúc; gen mẫu: 499 |
| Số axit amin của prôtêin hoàn chỉnh | aa_td = rN ÷ 3 − 2 | Trừ thêm axit amin mở đầu; gen mẫu: 498 |
| Tổng số lượt giải mã | 3x + 2y + z | Bằng đúng aa_td |
| Số phân tử tARN khi mỗi phân tử giải mã 1 lần | x + y + z = aa_td | Trường hợp riêng: x = y = 0, z = aa_td |
Ví dụ minh họa có lời giải chi tiết
Ví dụ 1: Tính số phân tử tARN với một nghiệm cho trước
Đề bài: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Trong quá trình dịch mã tạo một chuỗi pôlipeptit, có 100 phân tử tARN giải mã 3 lần, 50 phân tử tARN giải mã 2 lần, còn lại giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN đã tham gia.
Lời giải:
Bước 1: Tính số axit amin tự do cần dùng. Phân tử mARN có rN = 1.500 ribônu, tức là 500 bộ ba, trừ bộ ba kết thúc còn 499 axit amin. Vậy aa_td = 499.
Bước 2: Áp dụng công thức 3x + 2y + z = aa_td với x = 100, y = 50. Ta có 3 × 100 + 2 × 50 + z = 499, tức là 300 + 100 + z = 499.
Bước 3: Giải ra z = 499 − 400 = 99. Vậy có 99 phân tử tARN giải mã 1 lần.
Bước 4: Tổng số phân tử tARN tham gia là x + y + z = 100 + 50 + 99 = 249 phân tử.
Đáp số: z = 99 phân tử giải mã 1 lần; tổng cộng 249 phân tử tARN.
Bạn hãy kiểm tra lại bằng cách đếm lượt giao hàng: 100 phân tử giao 3 lần là 300 lượt, 50 phân tử giao 2 lần là 100 lượt, 99 phân tử giao 1 lần là 99 lượt, tổng cộng 300 + 100 + 99 = 499 lượt, đúng bằng số axit amin cần dùng. Con số 249 phân tử tARN nhỏ hơn nhiều so với 499 lượt giải mã, vì nhiều phân tử đã làm việc hai, ba lần thay vì một lần.
Ví dụ 2: Cùng một số axit amin nhưng số phân tử tARN khác nhau
Đề bài: Vẫn gen mẫu trên, vẫn tạo một chuỗi pôlipeptit 499 axit amin. Lần này có 166 phân tử tARN giải mã 3 lần, không có phân tử nào giải mã 2 lần, còn lại giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN, rồi so sánh với ví dụ 1.
Lời giải:
Bước 1: Số axit amin cần dùng vẫn là aa_td = 499.
Bước 2: Áp dụng công thức với x = 166, y = 0. Ta có 3 × 166 + 2 × 0 + z = 499, tức là 498 + z = 499.
Bước 3: Giải ra z = 1. Vậy chỉ có 1 phân tử tARN giải mã 1 lần.
Bước 4: Tổng số phân tử tARN tham gia là 166 + 0 + 1 = 167 phân tử.
Đáp số: z = 1 phân tử; tổng cộng 167 phân tử tARN.
So sánh với ví dụ 1, bạn thấy điều rất thú vị: cùng tạo ra một chuỗi pôlipeptit 499 axit amin, nhưng ví dụ 1 cần 249 phân tử tARN còn ví dụ 2 chỉ cần 167 phân tử. Lý do là ở ví dụ 2, các phân tử tARN làm việc "chăm chỉ" hơn: 166 phân tử làm việc tới ba lần, nên mỗi phân tử gánh nhiều axit amin hơn và tổng số phân tử cần dùng ít đi. Đây chính là bản chất của phương trình 3x + 2y + z = aa_td: nó không có một nghiệm duy nhất, mà có rất nhiều nghiệm, mỗi nghiệm là một cách phân công lao động khác nhau cho "đội giao hàng" tARN.
Ví dụ 3: Tính cho prôtêin hoàn chỉnh thay vì chuỗi pôlipeptit
Đề bài: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN cần dùng để tạo một phân tử prôtêin hoàn chỉnh, biết có 100 phân tử tARN giải mã 3 lần và 50 phân tử tARN giải mã 2 lần.
Lời giải:
Bước 1: Xác định aa_td. Prôtêin hoàn chỉnh đã cắt bỏ axit amin mở đầu nên chỉ còn 498 axit amin. Vậy aa_td = 498, không phải 499 như hai ví dụ trước.
Bước 2: Áp dụng công thức 3x + 2y + z = 498 với x = 100, y = 50. Ta có 300 + 100 + z = 498.
Bước 3: Giải ra z = 498 − 400 = 98. Vậy có 98 phân tử tARN giải mã 1 lần.
Bước 4: Tổng số phân tử tARN tham gia là 100 + 50 + 98 = 248 phân tử.
Đáp số: z = 98 phân tử; tổng cộng 248 phân tử tARN.
Bạn hãy đối chiếu với ví dụ 1: cùng x = 100, y = 50 nhưng ví dụ này chỉ cần 98 phân tử giải mã một lần thay vì 99, và tổng số phân tử là 248 thay vì 249. Chỉ vì prôtêin hoàn chỉnh ít hơn chuỗi pôlipeptit đúng một axit amin — axit amin mở đầu bị cắt bỏ — nên cả đội tARN cũng "nhàn" hơn đúng một lượt giao hàng. Đề thi rất hay gài bẫy ở chỗ này: hỏi "prôtêin hoàn chỉnh" mà bạn lại lấy 499 đi tính thì sai ngay một đơn vị, và cả đáp số z lẫn tổng số phân tử đều lệch theo.
Ví dụ 4: Gen ngắn hơn với một nghiệm khác
Đề bài: Một gen khác có N = 2.400 nu. Trong quá trình dịch mã tạo một chuỗi pôlipeptit, có 100 phân tử tARN giải mã 3 lần, 49 phân tử tARN giải mã 2 lần, còn lại giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN đã tham gia.
Lời giải:
Bước 1: Tính số axit amin cần dùng. Gen có N = 2.400 nu nên mARN có rN = 1.200 ribônu, tức là 400 bộ ba, trừ bộ ba kết thúc còn 399 axit amin. Vậy aa_td = 399.
Bước 2: Áp dụng công thức với x = 100, y = 49. Ta có 3 × 100 + 2 × 49 + z = 399, tức là 300 + 98 + z = 399.
Bước 3: Giải ra z = 399 − 398 = 1. Vậy chỉ có 1 phân tử tARN giải mã 1 lần.
Bước 4: Tổng số phân tử tARN tham gia là 100 + 49 + 1 = 150 phân tử.
Đáp số: z = 1 phân tử; tổng cộng 150 phân tử tARN.
Kiểm tra lại: 300 + 98 + 1 = 399 lượt giải mã, đúng bằng số axit amin cần dùng. Ví dụ này cho thấy cách làm không thay đổi khi gen ngắn hơn: bạn vẫn tính aa_td từ N của gen trước đã, rồi mới thay vào phương trình. Nếu bạn lấy nhầm 499 của gen mẫu ra dùng cho gen này thì phương trình sẽ cho z = 101, sai hoàn toàn.
Phương trình có nhiều nghiệm — tìm nghiệm như thế nào?
Đến đây bạn đã thấy rõ: phương trình 3x + 2y + z = aa_td chỉ có một phương trình mà có tới ba ẩn số, nên nó có vô số nghiệm. Đề thi không bao giờ hỏi "tìm x, y, z" một cách chung chung, mà luôn cho thêm dữ kiện để bạn tìm được một nghiệm cụ thể. Có ba dạng cho thêm dữ kiện thường gặp nhất, bạn hãy thuộc lòng.
Thứ nhất, đề cho trước hai trong ba ẩn, hỏi ẩn còn lại — đây là dạng dễ nhất và cũng là dạng của cả bốn ví dụ trên. Bạn chỉ cần thay hai số đã biết vào phương trình rồi giải ra ẩn thứ ba bằng một phép trừ. Ví dụ 1 cho x = 100, y = 50, hỏi z; ví dụ 2 cho x = 166, y = 0, hỏi z. Dạng này chỉ kiểm tra xem bạn có viết đúng công thức và tính đúng aa_td hay không.
Thứ hai, đề cho tổng số phân tử tARN, tức là cho x + y + z, và cho thêm một trong ba ẩn, hỏi hai ẩn còn lại. Khi đó bạn có hai phương trình: 3x + 2y + z = aa_td và x + y + z = tổng số phân tử. Trừ hai phương trình cho nhau, bạn được 2x + y = aa_td − tổng số phân tử, rồi kết hợp với dữ kiện đã cho để tìm nốt. Chẳng hạn, với gen mẫu, nếu tổng số phân tử tARN là 249 và y = 50 thì 2x + 50 = 499 − 249 = 250, suy ra x = 100, rồi z = 249 − 100 − 50 = 99 — đúng nghiệm của ví dụ 1.
Thứ ba, đề cho một nghiệm minh họa rồi hỏi "có thể có nghiệm khác không" hoặc "tìm một nghiệm khác". Khi đó bạn tự chọn một giá trị x mới, rồi tính y và z sao cho phương trình đúng. Cách chọn nhanh nhất là giữ nguyên tổng số lượt giải mã: muốn tăng x lên 1 thì tổng 3x tăng 3, bạn phải giảm 2y + z đi 3, ví dụ giảm y đi 1 (giảm 2) và giảm z đi 1 (giảm 1). Từ nghiệm x = 100, y = 50, z = 99 của ví dụ 1, bạn tăng x lên 101, giảm y xuống 49, giảm z xuống 98 thì được 3 × 101 + 2 × 49 + 98 = 303 + 98 + 98 = 499 — vẫn đúng. Bạn thấy đấy, chỉ cần "đổi vai" giữa các nhóm là bạn có ngay một nghiệm mới.
Một lưu ý quan trọng: mọi nghiệm đều phải là số nguyên không âm, vì không thể có nửa phân tử tARN hay số phân tử âm. Nếu bạn giải ra z = −5 hay y = 12,5 thì chắc chắn bạn đã tính sai ở đâu đó — thường là tính sai aa_td hoặc viết nhầm hệ số 3, 2. Hãy kiểm tra lại ngay trước khi kết luận.
Lỗi sai thường gặp khi tính số phân tử tARN
Lỗi 1: Nhầm aa_td với số phân tử tARN.
Có bạn viết 3x + 2y + z = x + y + z, tức là cho rằng tổng số lượt giải mã bằng tổng số phân tử tARN. Sai rồi: vế trái là tổng số lượt giao hàng (499 lượt), vế phải là tổng số người giao hàng (249 người trong ví dụ 1). Hai con số này chỉ bằng nhau khi mọi phân tử tARN đều chỉ giải mã đúng một lần, tức là x = y = 0. Bạn hãy nhớ: phương trình cân bằng theo số axit amin, không phải theo số phân tử.
Lỗi 2: Dùng 499 khi đề hỏi prôtêin hoàn chỉnh.
Đề hỏi "prôtêin hoàn chỉnh" mà bạn lấy aa_td = 499 thì đáp số sẽ thừa đúng một đơn vị ở z và ở tổng số phân tử. Prôtêin hoàn chỉnh đã cắt bỏ axit amin mở đầu nên chỉ còn 498 axit amin. Ngược lại, đề hỏi "chuỗi pôlipeptit" mà bạn lấy 498 thì lại thiếu một đơn vị. Bạn hãy khoanh tròn từ khóa "chuỗi pôlipeptit" hay "prôtêin hoàn chỉnh" ngay khi đọc đề.
Lỗi 3: Tính aa_td từ N mà quên chia 2 rồi chia 3.
Số bộ ba trên mARN bằng rN ÷ 3, mà rN = N ÷ 2, nên số bộ ba bằng N ÷ 6. Với gen mẫu, N ÷ 6 = 500 bộ ba. Có bạn lấy N ÷ 3 = 1.000 rồi trừ 1 ra 999 axit amin, sai gấp đôi vì đã quên mất mARN chỉ dài bằng một mạch của gen. Bạn hãy tính rN trước rồi mới chia 3, đừng đốt cháy giai đoạn.
Lỗi 4: Cho rằng phương trình chỉ có một nghiệm.
Có bạn giải ra một nghiệm rồi khẳng định đó là đáp số duy nhất, hoặc thấy đề cho thiếu dữ kiện thì cho rằng đề sai. Thực ra phương trình 3x + 2y + z = aa_td có rất nhiều nghiệm, và đề thi luôn cho đủ dữ kiện để bạn tìm đúng nghiệm mà đề muốn, hoặc chỉ hỏi một nghiệm minh họa. Bạn hãy đọc kỹ xem đề cho thêm dữ kiện gì: hai ẩn, tổng số phân tử, hay chỉ hỏi một nghiệm bất kỳ.
Lỗi 5: Quên kiểm tra nghiệm có phải số nguyên không âm hay không.
Nếu bạn tính ra z = 99,5 hay y = −3 thì nghiệm đó vô lý về mặt sinh học, vì số phân tử tARN phải là số nguyên và không thể âm. Gặp nghiệm như vậy, bạn hãy kiểm tra lại aa_td và các hệ số, đừng cố kết luận đáp số.
Bài tập tự luyện
Câu 1: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Trong quá trình dịch mã tạo một chuỗi pôlipeptit, có 120 phân tử tARN giải mã 3 lần, 40 phân tử tARN giải mã 2 lần, còn lại giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN đã tham gia.
Câu 2: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN cần dùng để tạo một phân tử prôtêin hoàn chỉnh, biết có 150 phân tử tARN giải mã 3 lần và 24 phân tử tARN giải mã 2 lần.
Câu 3: Một gen có N = 2.400 nu. Trong quá trình dịch mã tạo một chuỗi pôlipeptit, có 80 phân tử tARN giải mã 3 lần, 60 phân tử tARN giải mã 2 lần, còn lại giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN đã tham gia.
Câu 4: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Trên phân tử mARN có 5 ribôxôm cùng trượt, mỗi ribôxôm tạo ra một chuỗi pôlipeptit 499 axit amin. Biết có 500 phân tử tARN giải mã 3 lần và 400 phân tử tARN giải mã 2 lần, tính số phân tử tARN giải mã 1 lần và tổng số phân tử tARN đã tham gia.
Câu 5: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Tổng số phân tử tARN tham gia dịch mã tạo một chuỗi pôlipeptit là 249, trong đó có 50 phân tử giải mã 2 lần và 99 phân tử giải mã 1 lần. Tính số phân tử tARN giải mã 3 lần và kiểm tra lại bằng phương trình 3x + 2y + z = aa_td.
Đáp án bài tập tự luyện
| Câu | Đáp án | Giải thích |
|---|---|---|
| 1 | z = 59; tổng 219 phân tử | Số axit amin cần dùng là 499. Thay vào phương trình: 3 × 120 + 2 × 40 + z = 499, tức là 360 + 80 + z = 499, suy ra z = 499 − 440 = 59. Tổng số phân tử tARN là 120 + 40 + 59 = 219. Nếu bạn ra z = 60 thì bạn đã tính 2 × 40 thành 79 hoặc cộng nhầm 360 + 80; nếu bạn ra tổng 220 thì bạn đã cộng nhầm 120 + 40 + 59. |
| 2 | z = 0; tổng 174 phân tử | Prôtêin hoàn chỉnh có 498 axit amin. Thay vào phương trình: 3 × 150 + 2 × 24 + z = 498, tức là 450 + 48 + z = 498, suy ra z = 498 − 498 = 0. Tổng số phân tử tARN là 150 + 24 + 0 = 174. Đáp số z = 0 nghĩa là không có phân tử nào chỉ giải mã một lần — mọi phân tử đều làm việc ít nhất hai lần. Nếu bạn dùng 499 thay vì 498 thì sẽ ra z = 1, sai vì đề hỏi prôtêin hoàn chỉnh chứ không phải chuỗi pôlipeptit. |
| 3 | z = 39; tổng 179 phân tử | Gen N = 2.400 nu nên mARN có 1.200 ribônu, tức là 400 bộ ba, trừ bộ ba kết thúc còn 399 axit amin. Thay vào phương trình: 3 × 80 + 2 × 60 + z = 399, tức là 240 + 120 + z = 399, suy ra z = 399 − 360 = 39. Tổng số phân tử tARN là 80 + 60 + 39 = 179. Nếu bạn lấy 499 của gen mẫu ra tính thì sẽ ra z = 139, sai hoàn toàn vì gen này ngắn hơn gen mẫu. |
| 4 | z = 195; tổng 1.095 phân tử | 5 ribôxôm tạo 5 chuỗi pôlipeptit, mỗi chuỗi 499 axit amin nên tổng số axit amin cần dùng là 5 × 499 = 2.495. Thay vào phương trình: 3 × 500 + 2 × 400 + z = 2.495, tức là 1.500 + 800 + z = 2.495, suy ra z = 2.495 − 2.300 = 195. Tổng số phân tử tARN là 500 + 400 + 195 = 1.095. Nếu bạn quên nhân 5 mà chỉ tính cho một chuỗi thì sẽ ra z = −1.901, một con số âm vô lý — đó là dấu hiệu bạn đã tính sai aa_td. |
| 5 | x = 100 phân tử | Tổng số phân tử tARN là x + y + z = 249, với y = 50, z = 99 nên x = 249 − 50 − 99 = 100. Kiểm tra lại bằng phương trình: 3 × 100 + 2 × 50 + 99 = 300 + 100 + 99 = 499, đúng bằng số axit amin của chuỗi pôlipeptit. Nếu bạn lấy 249 trừ đi 50 rồi quên trừ 99 thì sẽ ra 199, sai; nếu bạn lấy 499 chia cho 3 rồi làm tròn thì cũng sai vì phương trình này không giải bằng phép chia đơn giản. |
Câu hỏi thường gặp về số phân tử tARN tham gia dịch mã
Hỏi: Một phân tử tARN có thể mang hai axit amin cùng lúc không?
Đáp: Không. Mỗi phân tử tARN chỉ có một vị trí gắn axit amin ở đầu 3', nên mỗi lần nó chỉ mang đúng một axit amin. Muốn đưa hai axit amin vào chuỗi thì cần hai lượt giao hàng, có thể là hai phân tử tARN khác nhau hoặc cùng một phân tử tARN giao hai lần.
Hỏi: Vì sao đề bài chỉ xét tARN giải mã tối đa 3 lần mà không xét 4, 5 lần?
Đáp: Đó là quy ước của chương trình phổ thông và các đề thi: người ta chỉ xét ba trường hợp giải mã 1 lần, 2 lần và 3 lần để bài toán vừa sức. Trong tế bào thật, một phân tử tARN có thể tái sử dụng nhiều hơn ba lần, nhưng bạn không cần xét đến khi làm bài thi.
Hỏi: Số phân tử tARN có bằng số lượt giải mã không?
Đáp: Không, trừ trường hợp đặc biệt mọi phân tử đều chỉ giải mã đúng một lần. Thông thường số phân tử tARN nhỏ hơn số lượt giải mã, vì nhiều phân tử làm việc hai, ba lần. Với gen mẫu, số lượt giải mã là 499 nhưng số phân tử tARN chỉ là 249 trong ví dụ 1 và 167 trong ví dụ 2.
Hỏi: Khi đề hỏi "số phân tử tARN" mà không cho x, y thì làm thế nào?
Đáp: Bạn hãy đọc kỹ lại đề: đề luôn cho thêm dữ kiện dưới một dạng nào đó, ví dụ cho tổng số phân tử tARN, cho tỉ lệ giữa các nhóm, hoặc chỉ hỏi một nghiệm minh họa. Nếu đề chỉ hỏi "tìm một nghiệm" thì bạn tự chọn x, y rồi tính z sao cho phương trình đúng là được.
Hỏi: Học xong công thức này thì nên ôn thêm công thức nào?
Đáp: Bạn nên ôn lại công thức tính số ribônuclêôtit của ARN để tính rN và số bộ ba từ N của gen, và công thức tính số nuclêôtit của gen để tính N khi đề chỉ cho số nu từng loại. Cả ba bài dùng chung gen mẫu N = 3.000 nu nên bạn chỉ cần nhớ một bộ số liệu là làm được cả chuỗi bài tập.
Kết luận
Số phân tử tARN tham gia dịch mã được tính bằng phương trình 3x + 2y + z = aa_td, trong đó x, y, z lần lượt là số phân tử tARN giải mã 3 lần, 2 lần và 1 lần. Toàn bộ tinh thần của công thức nằm ở một ý duy nhất: mỗi lượt giải mã đưa đúng một axit amin vào chuỗi pôlipeptit, nên tổng số lượt giải mã của tất cả các phân tử tARN phải bằng đúng số axit amin cần dùng. Nhớ được ý này, bạn sẽ không bao giờ nhầm số lượt giải mã với số phân tử tARN nữa, và mọi dạng đề cho hai ẩn, cho tổng số phân tử hay hỏi một nghiệm minh họa đều chỉ là biến tấu nhỏ của cùng một phương trình.
Muốn thành thạo, bạn hãy làm lại các bài tập cuối bài mà không nhìn đáp án, đặc biệt chú ý phân biệt "chuỗi pôlipeptit" (499 axit amin) với "prôtêin hoàn chỉnh" (498 axit amin) ngay khi đọc đề. Khi làm bài kiểm tra, nếu phép tính có nhiều con số, bạn có thể dùng máy tính Casio online để bấm nhanh và kiểm tra lại kết quả của mình. Chúc bạn học tốt và đạt điểm cao trong bài kiểm tra Sinh học sắp tới!