Bạn hãy tưởng tượng mình đứng trước một chiếc máy photocopy. Bạn đặt cuốn sách gốc lên mặt kính, bấm nút, máy in ra một bản sao. Bạn bấm nút lần nữa, máy in ra bản sao thứ hai, giống hệt bản đầu tiên. Mỗi lần bấm nút, máy lại "ăn" thêm một lượng giấy và mực đúng bằng một bản sao. Muốn in 4 bản, bạn cần 4 lần giấy mực; muốn in 10 bản, bạn cần 10 lần giấy mực. Gen sao mã cũng giống hệt chiếc máy photocopy đó: mỗi lần sao mã, tế bào phải lấy từ môi trường một lượng ribônu tự do đúng bằng một phân tử ARN, và số phân tử ARN tạo ra đúng bằng số lần gen sao mã.
Bài viết này sẽ giúp bạn nắm chắc công thức tính số ribônuclêôtit tự do cần dùng và số phân tử ARN qua K lần sao mã — một công thức chỉ có một phép nhân, nhưng lại là nơi rất nhiều bạn mất điểm vì nhầm với công thức nhân đôi ADN. Chúng ta sẽ bắt đầu từ việc một lần sao mã tốn bao nhiêu "giấy mực", rồi đi qua công thức cho K lần sao mã, cách tính từng loại ribônu tự do, dạng đề ngược tìm số lần sao mã và tìm mạch khuôn, và phần so sánh với nhân đôi ADN để bạn không bao giờ nhầm hai quá trình này với nhau nữa. Cuối bài là phần lỗi sai thường gặp, bài tập tự luyện có đáp án giải thích cặn kẽ và mục hỏi đáp.
Một lần sao mã tốn bao nhiêu "giấy mực"?
Trước hết, bạn hãy nhớ lại quá trình sao mã diễn ra như thế nào. Khi gen sao mã, enzim ARN pôlimeraza bám vào gen, tách hai mạch của gen ra, chọn một mạch làm khuôn, rồi lấy các ribônu tự do trong môi trường nội bào và nối chúng lại với nhau theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn, tạo thành một phân tử ARN. Phân tử ARN vừa tạo ra rời khỏi gen, còn gen thì đóng hai mạch lại như cũ, sẵn sàng cho lần sao mã tiếp theo. Điểm quan trọng nhất: gen không bị "mất" đi sau mỗi lần sao mã, nó vẫn còn nguyên vẹn để dùng lại lần sau, giống như cuốn sách gốc trong máy photocopy không bị mất đi sau mỗi lần in.
Vì vậy, số ribônu tự do cần dùng cho một lần sao mã đúng bằng số ribônu cấu thành phân tử ARN đó: rNtd = rN. Với gen mẫu của chúng ta, rN = 1.500 ribônu, nên một lần sao mã cần 1.500 ribônu tự do. Bạn hãy đối chiếu với nhân đôi ADN để thấy sự khác biệt: một lần nhân đôi ADN cần số nu tự do bằng số nu của ADN, tức là Ntd = N = 3.000 nu, vì nhân đôi tạo ra hai mạch mới, mỗi mạch dài N/2 nu. Còn sao mã chỉ tạo ra một phân tử ARN dài rN ribônu, nên chỉ cần rN ribônu tự do, bằng một nửa số nu của nhân đôi. Nhầm hai con số này với nhau là lỗi phổ biến nhất của bài này.
Từng loại ribônu tự do cũng được tính theo nguyên tắc bổ sung với mạch khuôn, giống hệt cách tính ribônu từng loại của ARN: rAtd = T gốc; rUtd = A gốc; rGtd = X gốc; rXtd = G gốc. Với gen mẫu mạch 1 làm khuôn, một lần sao mã cần rAtd = 500, rUtd = 400, rGtd = 250, rXtd = 350. Cộng bốn số lại: 500 + 400 + 250 + 350 = 1.500, đúng bằng rN. Phép cộng này là cách kiểm tra nhanh nhất: nếu bốn loại ribônu tự do cộng lại không bằng rN thì bạn đã đối chiếu nhầm mạch khuôn hoặc nhầm cặp bổ sung ở đâu đó.
K lần sao mã: cứ nhân với K là xong
Bây giờ gen sao mã không phải một lần mà K lần. Mỗi lần sao mã tạo ra một phân tử ARN mới, và mỗi phân tử ARN mới đều cần một lượng ribônu tự do đúng bằng rN. Vì vậy, tổng số ribônu tự do cần dùng qua K lần sao mã là K lần số ribônu của một phân tử ARN:
ΣrNtd = K × rN
Tương tự, số ribônu tự do mỗi loại cần dùng qua K lần sao mã là K lần số ribônu loại đó trong một phân tử ARN: ΣrAtd = K × rA; ΣrUtd = K × rU; ΣrGtd = K × rG; ΣrXtd = K × rX. Bạn cũng có thể viết các công thức này theo số nu trên mạch gốc: ΣrAtd = K × T gốc, ΣrUtd = K × A gốc, ΣrGtd = K × X gốc, ΣrXtd = K × G gốc. Hai cách viết này là một, bạn dùng cách nào cũng được, miễn là nhớ nhân với K ở bước cuối cùng.
Bạn hãy để ý: công thức này là phép nhân tuyến tính, không phải cấp số nhân. Sao mã 2 lần cần gấp đôi ribônu tự do so với sao mã 1 lần, sao mã 4 lần cần gấp 4 lần, sao mã 10 lần cần gấp 10 lần. Không có chuyện số ribônu tự do tăng theo cấp số nhân như nhân đôi ADN, vì mỗi lần sao mã đều bắt đầu lại từ gen gốc ban đầu, chứ không phải từ các phân tử ARN vừa tạo ra. Phân tử ARN không tự sao mã tiếp, nó chỉ được dùng để dịch mã thành prôtêin rồi bị phân giải. Đây là điểm khác biệt căn bản giữa sao mã và nhân đôi ADN, chúng ta sẽ nói kỹ hơn ở phần so sánh sau.
Bảng tóm tắt các công thức
| Đại lượng cần tính | Công thức | Ghi chú |
|---|---|---|
| Số ribônu tự do cần dùng (1 lần) | rNtd = rN | Bằng số ribônu của một phân tử ARN |
| Tổng số ribônu tự do (K lần) | ΣrNtd = K × rN | Dạng dùng nhiều nhất |
| Số ribônu tự do loại A (K lần) | ΣrAtd = K × rA = K × T gốc | Nhân số ribônu loại A với K |
| Số ribônu tự do loại U (K lần) | ΣrUtd = K × rU = K × A gốc | Nhân số ribônu loại U với K |
| Số ribônu tự do loại G (K lần) | ΣrGtd = K × rG = K × X gốc | Nhân số ribônu loại G với K |
| Số ribônu tự do loại X (K lần) | ΣrXtd = K × rX = K × G gốc | Nhân số ribônu loại X với K |
| Số phân tử ARN tạo thành | NARN = K | Mỗi lần sao mã tạo 1 phân tử ARN |
| Số lần sao mã khi biết tổng ribônu tự do | K = ΣrNtd ÷ rN | Dạng đề ngược |
Số phân tử ARN bằng đúng số lần sao mã
Bạn hãy quay lại hình ảnh máy photocopy: bấm nút bao nhiêu lần thì có bấy nhiêu bản sao. Gen sao mã cũng vậy: mỗi lần sao mã tạo ra đúng một phân tử ARN, nên số phân tử ARN tạo thành bằng đúng số lần sao mã: NARN = K. Gen mẫu sao mã 4 lần thì tạo ra 4 phân tử ARN, sao mã 10 lần thì tạo ra 10 phân tử ARN. Tất cả các phân tử ARN này đều giống hệt nhau, vì chúng đều được sao từ cùng một gen, cùng một mạch khuôn.
Bạn hãy đối chiếu với nhân đôi ADN để thấy sự khác biệt: một phân tử ADN nhân đôi 1 lần tạo ra 2 phân tử ADN con, nhân đôi 2 lần tạo ra 4 phân tử, nhân đôi 3 lần tạo ra 8 phân tử, số phân tử con tăng theo cấp số nhân 2k. Còn sao mã thì số phân tử ARN chỉ tăng theo cấp số cộng: sao mã 1 lần tạo 1 phân tử, 2 lần tạo 2 phân tử, 3 lần tạo 3 phân tử. Nguyên nhân là vì nhân đôi ADN tạo ra các phân tử ADN con, mà các phân tử con này lại tiếp tục nhân đôi ở lần sau; còn sao mã tạo ra phân tử ARN, mà phân tử ARN không tham gia sao mã tiếp. Bạn hãy ghi nhớ cặp công thức đối lập này: nhân đôi ADN thì 2k phân tử con, sao mã thì K phân tử ARN. Đây là một trong những cặp công thức mà đề thi hay hỏi chung với nhau nhất.
Ví dụ minh họa có lời giải chi tiết
Ví dụ 1: Tính số ribônu tự do cần dùng khi sao mã 1 lần
Đề bài: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Mạch 1 của gen làm mạch khuôn để tổng hợp ARN. Tính số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 1 lần. Gen tạo ra bao nhiêu phân tử ARN?
Lời giải:
Bước 1: Tính tổng số ribônu của một phân tử ARN: rN = N/2 = 3.000 ÷ 2 = 1.500 ribônu.
Bước 2: Tính số ribônu từng loại của ARN (mạch 1 làm khuôn): rA = T gốc = 500; rU = A gốc = 400; rG = X gốc = 250; rX = G gốc = 350.
Bước 3: Số ribônu tự do mỗi loại cần dùng bằng số ribônu loại đó trong ARN: rAtd = 500, rUtd = 400, rGtd = 250, rXtd = 350. Tổng số ribônu tự do cần dùng là rNtd = 500 + 400 + 250 + 350 = 1.500 ribônu.
Bước 4: Số phân tử ARN tạo thành là 1 phân tử.
Đáp số: rAtd = 500, rUtd = 400, rGtd = 250, rXtd = 350; rNtd = 1.500 ribônu; 1 phân tử ARN.
Bạn hãy kiểm tra lại bằng phép cộng: bốn loại ribônu tự do cộng lại bằng 1.500, đúng bằng rN. Nếu bạn ra tổng khác 1.500 thì bạn đã đối chiếu nhầm mạch khuôn ở bước 2.
Ví dụ 2: Tính số ribônu tự do cần dùng khi sao mã 4 lần
Đề bài: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Mạch 1 của gen làm mạch khuôn. Tính tổng số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 4 lần. Gen tạo ra bao nhiêu phân tử ARN?
Lời giải:
Bước 1: Tính số ribônu từng loại của một phân tử ARN (mạch 1 làm khuôn): rA = 500, rU = 400, rG = 250, rX = 350; rN = 1.500 ribônu.
Bước 2: Nhân với số lần sao mã K = 4: ΣrAtd = 4 × 500 = 2.000; ΣrUtd = 4 × 400 = 1.600; ΣrGtd = 4 × 250 = 1.000; ΣrXtd = 4 × 350 = 1.400.
Bước 3: Tổng số ribônu tự do cần dùng là ΣrNtd = 4 × 1.500 = 6.000 ribônu. Kiểm tra: 2.000 + 1.600 + 1.000 + 1.400 = 6.000, khớp với đáp số.
Bước 4: Số phân tử ARN tạo thành là 4 phân tử.
Đáp số: ΣrAtd = 2.000, ΣrUtd = 1.600, ΣrGtd = 1.000, ΣrXtd = 1.400; ΣrNtd = 6.000 ribônu; 4 phân tử ARN.
Bạn hãy để ý: số ribônu tự do loại A là lớn nhất (2.000), vì rA = 500 là loại ribônu nhiều nhất trong một phân tử ARN. Thứ tự lớn nhỏ của bốn loại ribônu tự do luôn giống hệt thứ tự lớn nhỏ của bốn loại ribônu trong ARN, chỉ khác là tất cả đều được nhân với K.
Ví dụ 3: Đổi mạch khuôn và sao mã 3 lần
Đề bài: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Lần này mạch 2 của gen làm mạch khuôn. Tính tổng số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 3 lần. Gen tạo ra bao nhiêu phân tử ARN?
Lời giải:
Bước 1: Tính số ribônu từng loại của một phân tử ARN (mạch 2 làm khuôn): rA = T gốc = 400; rU = A gốc = 500; rG = X gốc = 350; rX = G gốc = 250; rN = 1.500 ribônu.
Bước 2: Nhân với số lần sao mã K = 3: ΣrAtd = 3 × 400 = 1.200; ΣrUtd = 3 × 500 = 1.500; ΣrGtd = 3 × 350 = 1.050; ΣrXtd = 3 × 250 = 750.
Bước 3: Tổng số ribônu tự do cần dùng là ΣrNtd = 3 × 1.500 = 4.500 ribônu. Kiểm tra: 1.200 + 1.500 + 1.050 + 750 = 4.500, khớp với đáp số.
Bước 4: Số phân tử ARN tạo thành là 3 phân tử.
Đáp số: ΣrAtd = 1.200, ΣrUtd = 1.500, ΣrGtd = 1.050, ΣrXtd = 750; ΣrNtd = 4.500 ribônu; 3 phân tử ARN.
So sánh với ví dụ 2, bạn thấy tổng số ribônu tự do chỉ phụ thuộc vào K và rN, không phụ thuộc vào mạch nào làm khuôn: ví dụ 2 có K = 4 nên tổng là 6.000, ví dụ 3 có K = 3 nên tổng là 4.500. Nhưng số ribônu tự do từng loại thì phụ thuộc vào mạch khuôn: đổi mạch khuôn là các số hoán đổi từng cặp, giống như ví dụ 1 và ví dụ 2 của bài về ribônu từng loại.
Ví dụ 4: Dạng đề ngược — biết số ribônu tự do, tìm số lần sao mã
Đề bài: Gen mẫu sao mã một số lần, mạch 1 làm khuôn. Môi trường nội bào đã cung cấp tổng cộng 2.000 ribônu tự do loại U. Tính số lần gen đã sao mã, tổng số ribônu tự do cần dùng và số phân tử ARN tạo thành.
Lời giải:
Bước 1: Tính số ribônu loại U trong một phân tử ARN (mạch 1 làm khuôn): rU = A gốc = 400.
Bước 2: Tính số lần sao mã: K = ΣrUtd ÷ rU = 2.000 ÷ 400 = 5 lần.
Bước 3: Tính tổng số ribônu tự do cần dùng: ΣrNtd = K × rN = 5 × 1.500 = 7.500 ribônu.
Bước 4: Số phân tử ARN tạo thành là 5 phân tử. Kiểm tra chéo: ΣrAtd = 5 × 500 = 2.500, ΣrGtd = 5 × 250 = 1.250, ΣrXtd = 5 × 350 = 1.750, cộng với ΣrUtd = 2.000 được 2.500 + 2.000 + 1.250 + 1.750 = 7.500, khớp với đáp số.
Đáp số: K = 5 lần; ΣrNtd = 7.500 ribônu; 5 phân tử ARN.
Dạng đề ngược này kiểm tra xem bạn có hiểu công thức đủ sâu để biến đổi ngược lại hay không. Chìa khóa là chia số ribônu tự do của một loại cho số ribônu loại đó trong một phân tử ARN. Bạn có thể dùng bất cứ loại nào trong bốn loại, kết quả K phải giống nhau. Nếu chia loại U ra K = 5 mà chia loại A ra K = 6 thì hoặc đề bài có bẫy, hoặc bạn đã đối chiếu nhầm mạch khuôn.
So sánh với nhân đôi ADN: tuyến tính khác hẳn cấp số nhân
Bạn hãy đặt hai quá trình cạnh nhau để thấy rõ sự khác biệt. Khi một phân tử ADN nhân đôi k lần, số phân tử ADN con tạo ra là 2k, số nu tự do cần dùng là N × (2k − 1). Khi một gen sao mã K lần, số phân tử ARN tạo ra chỉ là K, số ribônu tự do cần dùng chỉ là K × rN. Với gen mẫu của chúng ta, nhân đôi 3 lần cần 3.000 × (8 − 1) = 21.000 nu tự do và tạo ra 8 phân tử ADN con; còn sao mã 3 lần chỉ cần 3 × 1.500 = 4.500 ribônu tự do và tạo ra 3 phân tử ARN. Hai quá trình cho hai đáp số khác nhau hoàn toàn, dù đều bắt đầu từ cùng một gen.
Nguyên nhân của sự khác biệt này nằm ở bản chất của hai quá trình. Nhân đôi ADN là quá trình tự nhân lên: mỗi phân tử ADN con tạo ra ở lần trước lại trở thành khuôn cho lần sau, nên số phân tử tăng theo cấp số nhân. Sao mã thì không như vậy: phân tử ARN tạo ra không trở thành khuôn cho lần sao mã sau, mà chỉ có gen gốc là khuôn duy nhất cho mọi lần sao mã. Vì vậy, số ribônu tự do cần dùng tăng tuyến tính theo số lần sao mã, không tăng theo cấp số nhân. Bạn hãy nhớ hình ảnh máy photocopy: mỗi lần bấm nút tốn đúng một lượng giấy mực, không bao giờ có chuyện lần sau tốn gấp đôi lần trước.
Một điểm khác biệt nữa: nhân đôi ADN cần cả hai mạch làm khuôn, còn sao mã chỉ cần một mạch làm khuôn. Vì vậy, số nu tự do cần dùng khi nhân đôi được tính theo cả gen (N), còn số ribônu tự do cần dùng khi sao mã chỉ được tính theo một mạch (rN = N/2). Nếu bạn lỡ dùng công thức nhân đôi cho bài sao mã, đáp số của bạn sẽ sai rất xa: ví dụ, sao mã 3 lần mà bạn tính theo công thức nhân đôi thì ra 21.000 thay vì 4.500, sai gần 5 lần. Đề thi rất hay đặt hai dạng đề này cạnh nhau để kiểm tra xem bạn có phân biệt được chúng hay không, nên bạn hãy tập thói quen đọc kỹ đề xem hỏi nhân đôi hay sao mã trước khi chọn công thức.
Lỗi sai thường gặp khi tính số ribônu tự do khi sao mã
Lỗi 1: Dùng công thức nhân đôi ADN cho bài sao mã.
Đây là lỗi nghiêm trọng nhất của bài này. Bạn tính số ribônu tự do cần dùng qua K lần sao mã bằng công thức N × (2K − 1), ví dụ K = 3 thì ra 3.000 × 7 = 21.000 thay vì 3 × 1.500 = 4.500. Nguyên nhân là nhầm sao mã với nhân đôi ADN. Cách phòng tránh: bạn hãy tự hỏi "sản phẩm có tự nhân lên không?" — ADN con thì có, ARN thì không. Nếu sản phẩm không tự nhân lên thì số lượng tăng tuyến tính, công thức là K × rN, không phải N × (2K − 1).
Lỗi 2: Lấy cả N làm số ribônu tự do cần dùng cho một lần sao mã.
Có bạn tính rNtd = N = 3.000 ribônu thay vì rNtd = rN = 1.500 ribônu. Nguyên nhân là quên mất ARN chỉ có một mạch, chỉ sao từ một mạch khuôn. 3.000 là số nu tự do cần dùng khi ADN nhân đôi 1 lần, không phải số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 1 lần. Cách phòng tránh: trước khi tính, bạn hãy viết riêng một dòng "rN = N/2 = ..." rồi mới tính tiếp.
Lỗi 3: Quên nhân với K.
Đề cho gen sao mã 4 lần mà bạn chỉ tính số ribônu tự do cho 1 lần, ra 1.500 thay vì 6.000. Nguyên nhân là đọc lướt đề, bỏ qua số lần sao mã. Cách phòng tránh: bạn hãy khoanh tròn số lần sao mã ngay khi đọc đề, rồi kiểm tra lại đáp số bằng cách chia tổng số ribônu tự do cho rN xem có bằng K không. Nếu 6.000 ÷ 1.500 = 4, đúng bằng K, thì đáp án của bạn đúng.
Lỗi 4: Đối chiếu nhầm mạch khuôn khi tính từng loại.
Đề cho mạch 2 làm khuôn mà bạn lại lấy số liệu mạch 1 ra đối chiếu, kết quả là ΣrAtd và ΣrUtd hoán đổi cho nhau, ΣrGtd và ΣrXtd cũng hoán đổi. Tổng số ribônu tự do vẫn đúng nên bạn rất khó phát hiện ra mình sai nếu chỉ kiểm tra tổng. Cách phòng tránh: khoanh tròn dòng "mạch nào làm khuôn" ngay khi đọc đề, rồi chỉ dùng số liệu của mạch đó. Nếu đề không nói rõ mạch khuôn, bạn phải xác định mạch khuôn trước bằng cách chia thử số ribônu tự do cho số nu bổ sung trên từng mạch.
Lỗi 5: Nhầm số phân tử ARN với số phân tử ADN con.
Đề hỏi gen sao mã 3 lần tạo ra bao nhiêu phân tử ARN, có bạn trả lời 8 phân tử vì áp dụng công thức 2k của nhân đôi ADN. Sai rồi: sao mã 3 lần tạo ra 3 phân tử ARN, vì mỗi lần sao mã tạo đúng 1 phân tử ARN. Công thức 2k chỉ dùng cho nhân đôi ADN, không dùng cho sao mã. Bạn hãy nhớ: sao mã thì đếm lần, nhân đôi thì đếm lũy thừa.
Bài tập tự luyện
Câu 1: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Mạch 2 của gen làm mạch khuôn để tổng hợp ARN. Tính số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 1 lần.
Câu 2: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Mạch 1 của gen làm mạch khuôn. Tính tổng số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 2 lần. Gen tạo ra bao nhiêu phân tử ARN?
Câu 3: Một gen có N = 2.400 nu. Mạch gốc của gen có A gốc = 300, T gốc = 400, G gốc = 200, X gốc = 300. Tính tổng số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 3 lần.
Câu 4: Gen mẫu sao mã một số lần, mạch 2 làm khuôn. Môi trường nội bào đã cung cấp tổng cộng 1.750 ribônu tự do loại G. Tính số lần gen đã sao mã, tổng số ribônu tự do cần dùng và số phân tử ARN tạo thành.
Câu 5: Gen mẫu có N = 3.000 nu. Mạch 1 của gen làm mạch khuôn. Tính tổng số ribônu tự do mỗi loại cần dùng và tổng số ribônu tự do cần dùng khi gen sao mã 6 lần. Gen tạo ra bao nhiêu phân tử ARN?
Đáp án bài tập tự luyện
| Câu | Đáp án | Giải thích |
|---|---|---|
| 1 | rAtd = 400, rUtd = 500, rGtd = 350, rXtd = 250; rNtd = 1.500 ribônu | Mạch 2 làm khuôn có A2 = 500, T2 = 400, G2 = 250, X2 = 350. Đối chiếu: rAtd = T gốc = 400; rUtd = A gốc = 500; rGtd = X gốc = 350; rXtd = G gốc = 250. Tổng số ribônu tự do là 400 + 500 + 350 + 250 = 1.500 ribônu, đúng bằng rN. Nếu bạn ra rAtd = 500, rUtd = 400 thì bạn đã lấy số liệu mạch 1 ra dùng. |
| 2 | ΣrAtd = 1.000, ΣrUtd = 800, ΣrGtd = 500, ΣrXtd = 700; ΣrNtd = 3.000 ribônu; 2 phân tử ARN | Một phân tử ARN (mạch 1 làm khuôn) có rA = 500, rU = 400, rG = 250, rX = 350. Nhân với K = 2: ΣrAtd = 1.000, ΣrUtd = 800, ΣrGtd = 500, ΣrXtd = 700. Tổng số ribônu tự do là 2 × 1.500 = 3.000 ribônu, kiểm tra: 1.000 + 800 + 500 + 700 = 3.000. Số phân tử ARN là 2. Nếu bạn ra ΣrNtd = 1.500 thì bạn đã quên nhân với K. |
| 3 | ΣrAtd = 1.200, ΣrUtd = 900, ΣrGtd = 900, ΣrXtd = 600; ΣrNtd = 3.600 ribônu | Một phân tử ARN có rN = 2.400 ÷ 2 = 1.200 ribônu. Đối chiếu với mạch gốc: rA = T gốc = 400; rU = A gốc = 300; rG = X gốc = 300; rX = G gốc = 200. Nhân với K = 3: ΣrAtd = 1.200, ΣrUtd = 900, ΣrGtd = 900, ΣrXtd = 600. Tổng số ribônu tự do là 3 × 1.200 = 3.600 ribônu, kiểm tra: 1.200 + 900 + 900 + 600 = 3.600. |
| 4 | K = 5 lần; ΣrNtd = 7.500 ribônu; 5 phân tử ARN | Mạch 2 làm khuôn có rG = X gốc = 350, nên số lần sao mã là K = ΣrGtd ÷ rG = 1.750 ÷ 350 = 5 lần. Tổng số ribônu tự do là ΣrNtd = 5 × 1.500 = 7.500 ribônu. Số phân tử ARN tạo thành là 5. Kiểm tra chéo: ΣrAtd = 5 × 400 = 2.000, ΣrUtd = 5 × 500 = 2.500, ΣrXtd = 5 × 250 = 1.250, cộng với ΣrGtd = 1.750 được 7.500, khớp với đáp số. |
| 5 | ΣrAtd = 3.000, ΣrUtd = 2.400, ΣrGtd = 1.500, ΣrXtd = 2.100; ΣrNtd = 9.000 ribônu; 6 phân tử ARN | Một phân tử ARN (mạch 1 làm khuôn) có rA = 500, rU = 400, rG = 250, rX = 350. Nhân với K = 6: ΣrAtd = 3.000, ΣrUtd = 2.400, ΣrGtd = 1.500, ΣrXtd = 2.100. Tổng số ribônu tự do là 6 × 1.500 = 9.000 ribônu, kiểm tra: 3.000 + 2.400 + 1.500 + 2.100 = 9.000. Số phân tử ARN là 6. Nếu bạn áp dụng công thức nhân đôi thì sẽ ra 3.000 × 63 = 189.000, sai hoàn toàn. |
Câu hỏi thường gặp về số ribônu tự do khi sao mã
Hỏi: Vì sao số ribônu tự do cần dùng khi sao mã 1 lần lại bằng rN mà không bằng N?
Đáp: Vì sao mã chỉ tạo ra một phân tử ARN, mà phân tử ARN chỉ có rN ribônu, nên chỉ cần rN ribônu tự do. Còn nhân đôi ADN tạo ra hai mạch mới, mỗi mạch dài N/2 nu, nên cần N nu tự do. Bạn hãy nhớ: sao mã dùng một mạch khuôn nên tốn rN, nhân đôi dùng hai mạch khuôn nên tốn N.
Hỏi: Ribônu tự do trong môi trường có sẵn hay tế bào phải tổng hợp ra?
Đáp: Ribônu tự do có sẵn trong môi trường nội bào dưới dạng các ribônuclêôtit triphôtphat (ATP, UTP, GTP, XTP). Khi sao mã, enzim ARN pôlimeraza lấy các phân tử này, gắn chúng vào ARN đang dài ra và cắt bỏ hai nhóm phôtphat để lấy năng lượng cho phản ứng. Vì vậy, trong bài tập phổ thông, bạn chỉ cần đếm số ribônu tự do cần dùng, không cần tính đến chuyện tế bào tổng hợp chúng như thế nào.
Hỏi: Gen sao mã càng nhiều lần thì tế bào càng tốn nhiều ribônu, vậy gen có sao mã mãi được không?
Đáp: Về mặt lý thuyết thì gen có thể sao mã rất nhiều lần, mỗi lần tạo ra một phân tử ARN mới, nhưng trong tế bào thật, số lần sao mã được điều hòa chặt chẽ theo nhu cầu prôtêin của tế bào. Khi tế bào cần nhiều prôtêin thì gen sao mã nhiều lần, khi không cần nữa thì gen ngừng sao mã. Ngoài ra, các phân tử ARN sau khi làm xong nhiệm vụ sẽ bị phân giải, ribônu của chúng được tái sử dụng cho lần sao mã sau, nên tế bào không cần lúc nào cũng có sẵn một lượng lớn ribônu tự do.
Hỏi: Đề bài cho số ribônu tự do loại A mà không nói mạch nào làm khuôn thì xác định mạch khuôn thế nào?
Đáp: Bạn chia số ribônu tự do loại A cho số nu T trên từng mạch: mạch nào cho kết quả là số nguyên và thống nhất với các loại khác thì đó là mạch khuôn. Ví dụ, đề cho ΣrAtd = 2.000, bạn thử chia cho T1 = 500 được 4, chia cho T2 = 400 được 5. Thử tiếp ΣrUtd = 1.600 chia cho A1 = 400 được 4, chia cho A2 = 500 được 3,2. Mạch 1 cho kết quả thống nhất bằng 4 ở cả hai phép chia, vậy mạch 1 làm khuôn và gen sao mã 4 lần. Mẹo chia thử này rất hữu ích ở dạng đề ngược.
Hỏi: Học xong công thức này thì nên ôn thêm công thức nào?
Đáp: Bạn nên ôn lại công thức tính số nu tự do khi ADN nhân đôi để thấy rõ sự khác biệt giữa sao mã tuyến tính và nhân đôi cấp số nhân, và công thức tính số ribônuclêôtit của ARN để tính rN 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 ribônuclêôtit tự do cần dùng và số phân tử ARN qua K lần sao mã được tính bằng hai công thức: ΣrNtd = K × rN và NARN = K. Toàn bộ tinh thần của bài nằm ở hai ý: mỗi lần sao mã tốn đúng một lượng ribônu tự do bằng một phân tử ARN, và mỗi lần sao mã tạo đúng một phân tử ARN mới. Nhớ được hai ý này, bạn sẽ làm được mọi dạng đề: tính xuôi từ số lần sao mã ra số ribônu tự do, tính ngược từ số ribônu tự do ra số lần sao mã, hay xác định mạch khuôn từ số ribônu tự do từng loại.
Muốn thành thạo, bạn hãy làm lại các bài tập cuối bài mà không nhìn đáp án, đặc biệt chú ý khoanh tròn số lần sao mã và mạch khuôn ngay khi đọc đề, rồi kiểm tra lại bằng phép cộng tổng số ribônu tự do. 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!