Chuyên đề Mối liên hệ giữa cấu trúc axit nuclêic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VĨNH PHÚC
TRƯỜNG THPT TRẦN NGUYÊN HÃN
CHUYÊN ĐỀ
MỐI LIÊN HỆ GIỮA CẤU TRÚC AXIT NUCLÊIC VỚI CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN 
Ở CẤP ĐỘ PHÂN TỬ
Người viết: LÊ GIA LONG
Đơn vị: Trường THPT Trần Nguyên Hãn
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
ADN: Axit đêoxiribônuclêic
ARN: Axit ribônuclêic
GV: Giáo viên
HS: Học sinh
NTBS: Nguyên tắc bổ sung
N: Số Nucleotit của gen (ADN)
A, T, G, X: Nucleotit mỗi loại của cả gen (ADN)
A1, T1, G1, X1: Nucleotit mỗi loại trên mạch đơn thứ nhất của gen
A2, T2, G2, X2: Nucleotit mỗi loại trên mạch đơn thứ hai của gen
Phần 1. MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn chuyên đề
	Trong Di truyền học, các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử có vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống kiến thức ôn thi THPT Quốc gia. Tuy nhiên phần nội dung kiến thức về cấu tạo và chức năng của axit nuclêic HS đã học từ đầu năm lớp 10, trải qua thời gian lớp 11 nghiên cứu hoàn toàn về Sinh học cơ thể; đến khi học đến chương I, phần 5 “Di truyền học” của chương trình Sinh học 12 HS gặp rất nhiều khó khăn khi tìm hiểu về các cơ chế di truyền (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã). Đặc biệt là những HS có tố chất ở mức trung bình khá, và khả năng ghi nhớ không tốt. Có thể nêu ra một số khó khăn HS gặp phải khi ôn thi THPT Quốc gia và ôn thi học sinh giỏi như: không phân biệt được tại sao trong cấu trúc của gen có một mạch chiều 3’-5’, một mạch còn lại chiều 5’-3’; tại sao khi nhân đôi ADN cần đoạn mồi, tại sao có một mạch tổng hợp ngắt quãng còn một mạch tổng hợp liên tục trong tái bản ADN; tại sao việc tổng hợp các chuỗi pôlinuclêôtit mới luôn theo chiều 5’-3’, .....
	Nhận ra điểm yếu của học sinh về khả năng liên hệ giữa những kiến thức về cấu trúc axit nucleic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử trong ôn thi HSG và ôn thi THPT Quốc gia, bằng kinh nghiệm tích lũy được qua nhiều năm giảng dạy phần Di truyền học ở cấp Trung học phổ thông và mục đích chia sẻ với đồng nghiệp, nhằm giúp các em HS có được những kiến thức cơ bản cũng như hiểu được rõ hơn về các cơ chế di truyền phân tử tôi đã xây dựng chuyên đề “Mối liên hệ giữa cấu trúc axit nuclêic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử”. 
2. Mục đích xây dựng chuyên đề
- Góp phần nghiên cứu một cách có hệ thống, làm rõ hơn về cấu trúc của hai loại axit nuclêic (ADN và ARN). Đồng thời giúp HS nhìn nhận được rõ hơn về cấu trúc của axit nuclêic thông qua việc ôn tập và làm rõ thêm kiến thức đã học.
- Xây dựng được mối liên hệ giữa cấu trúc axit nucleic với các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử (tự nhân đôi, phiên mã, dịch mã).
- Từ kiến thức về cấu trúc của ADN, ARN và các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử xây dựng được hệ thống công thức giải bài tập liên quan. 
- Nâng cao trình độ chuyên môn phục vụ cho công tác giảng dạy ôn luyện thi học sinh giỏi và ôn thi THPT Quốc gia.
3. Phương pháp xây dựng chuyên đề
- Phương pháp nghiên cứu lí thuyết và tổng hợp tài liệu.
- Các phương pháp logic, quy nạp, diễn dịch.
- Phương pháp so sánh thực nghiệm qua hoạt động dạy học.
4. Đối tượng áp dụng chuyên đề
- HS lớp 12 ôn thi HSG, ôn thi Giải toán trên máy tính cầm tay và ôn thi THPT Quốc gia.
5. Thời lượng dự kiến của chuyên đề: 	08 tiết
Phần 2. HỆ THỐNG KIẾN THỨC CỦA CHUYÊN ĐỀ
A. CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA AXIT NUCLÊIC
- Axit nucleic là hợp chất hữu cơ có cấu tạo đa phân mà đơn phân là các nuclêôtit. Còn được gọi là axit nhân vì chủ yếu được tìm thấy ở trong nhân tế bào.
- Có 2 loại axit nuclêic là: axit đêôxiribônuclêic (ADN) và axit ribônuclêic (ARN).
I. Cấu trúc và chức năng của ADN
1. Nuclêôtit – đơn phân của ADN
- ADN là một phân tử trùng hợp được cấu tạo theo nguyên tắc đa phân bao gồm nhiều đơn phân là các nuclêôtit. Số lượng đơn phân có thể tới hàng triệu, hàng trăm triệu nuclêôtit.
 - Mỗi nuclêôtit theo thứ tự bao gồm:
1. Nhóm photphat (PO43-).
2. Đường 5C: đêôxiribôzơ C5H10O4.
3. Bazơ nitric.
Hình 1. Cấu tạo Nuclêôtit
- Trong mỗi nuclêôtit: nhóm photphat được gắn vào vị trí cácbon số 5’ (C5’) còn bazơ nitơ được gắn vào vị trí cacbon số 1’ (C1’).
Lưu ý: việc đánh số cacbon 1’-5’ để phân biệt với nguyên tử cacbon trong bazơ nitơ.
- Có 4 loại nuclêôtit khác nhau được phân biệt bởi bản chất của các bazơ nitric tương ứng là: Ađênin (A), Timin (T), Guanin (G), Xitôzin (X) - một số tài liệu kí hiệu là C theo viết tắt bằng Tiếng Anh).
Hình 2. Bốn loại Nuclêôtit của ADN
2. Cấu trúc của ADN
- ADN gồm 2 chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song, ngược chiều và bổ sung với nhau:
+ Trong mỗi một chuỗi pôlinuclêôtit: các nuclêôtit được sắp xếp với nhau theo một trình tự xác định tạo nên chuỗi pôlinuclêôtit. Các nuclêôtit được nối với nhau bằng liên kết photphodieste giữa đường pentôzơ của nuclêôtit trước đó với nhóm phôtphat của nuclêôtit phía sau. Liên kết được hình thành giữa nguyên tử C3’ của đường với nhóm phôtphat. Do vậy, khi xét trên 1 chuỗi pôlinuclêôtit: nuclêôtit đầu tiên có nhóm photphat gắn vào vị trí C5’ của gốc đường (đầu 5’); còn nuclêôtit cuối cùng có một nhóm OH tự do ở vị trí C3’ của gốc đường (3’-OH tự do) - gọi là đầu 3’. 
 Hình 3. Một chuỗi pôlinuclêôtit	 
+ Hai mạch đơn pôlinuclêôtit của ADN: gắn với nhau qua các liên kết hidrô hình thành giữa các cặp bazơ nitơ ở vị trí đối diện nhau theo nguyên tắc bổ sung nghiêm ngặt:
A liên kết với T bằng 2 liên kết hidrô.
G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô.
	- Do tính chất định hướng ngược chiều và bổ sung với nhau, khi xét theo một chiều nhất định thì một chuỗi pôlinuclêôtit có chiều 5’→3’ và chuỗi đối diện sẽ có chiều 3’→5’ (hình 4). Do vậy khi biết trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên một chuỗi ta có thể thiết lập chính xác trật tự sắp xếp các nuclêôtit trên mạch còn lại.
Hình 4. Cấu tạo và cách thức liên kết hai chuỗi pôlinocleotit
* Cấu trúc không gian của ADN theo mô hình của J.Watson và F.Crick: 
- ADN là một chuỗi xoắn kép, gồm 2 chuỗi pôlinuclêôtit chạy song song và ngược chiều, xoắn đều đặn quanh 1 trục tưởng tượng theo chiều từ trái sang phải giống 1 cái cầu thang xoắn: 
 + Mỗi bậc thang là một cặp bazơ
 + Thành và tay vịn của thang là các phân tử đường và các nhóm phôtphat. 
- Chiều cao của mỗi vòng xoắn là 34A0, gồm 10 cặp nuclêôtit. Đường kính của xoắn là 20A0. Chiều dài của cả phân tử ADN có thể tới hàng chục, hàng trăm micromet.
3. Chức năng của ADN
Lưu giữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.
II. Cấu trúc và chức năng của Axit ribônuclêic (ARN)
1. Cấu trúc của ARN
- Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân. Đơn phân là các ribônuclêôtit
- Cấu tạo của một ribônuclêôtit gồm:
 + Đường ribôzơ (C5H10O5).
 + Nhóm phôtphat.
 + Một bazơ nitơ.
 Hình 5. Cấu tạo của một ribônuclêôtit
- ARN có cấu trúc gồm một chuỗi pôlinuclêôtit. Số ribônuclêôtit trong ARN bằng một nửa nuclêôtit trong gen đã tổng hợp ra nó (hàng trăm đến hàng nghìn đơn phân). Các ribônuclêôtit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa nhóm photphat của ribonuclêôtit này với gốc đường ribôzơ của ribônuclêôtit kia tạo thành chuỗi pôlinuclêôtit. Chiều liên kết giữa các ribônuclêôtit theo chiều 5’→3’ (giống như trên một mạch đơn của ADN).
2. Cấu trúc không gian và chức năng của các loại ARN
*mARN: cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit dưới dạng mạch thẳng, mARN có chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ mạch gốc trên ADN đến chuỗi pôlipeptit. Để thực hiện chức năng truyền đạt thông tin di truyền từ ADN đến prôtêin thì ARN có 
- Trình tự nuclêôtit đặc hiệu giúp cho ribôxôm nhận và liên kết vào ARN. 
- Mã mở đầu: tín hiệu khởi đầu phiên mã. 
- Các triplet mã hóa axit amin.
- Mã kết thúc, mang thông tin kết thúc quá trình dịch mã. 
*tARN: có cấu trúc với 3 thuỳ, trong đó có một thuỳ mang bộ ba đối mã có trình tự bổ sung với 1 bộ ba mã hóa axit amin trên phân tử mARN, tARN có chức năng vận chuyển axit amin tới ribôxôm để tổng hợp nên chuỗi pôlipetit.
*rARN: có cấu trúc mạch đơn nhưng nhiều vùng các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo các vùng xoắn kép cục bộ. rARN liên kết với các prôtêin tạo nên các ribôxôm. rARN là loại ARN có cấu trúc có nhiếu liên kết hidrô trong phân tử nhất và chiếm số lượng lớn nhất trong tế bào. 
Hình 6. Các loại ARN trong tế bào
B. CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN VÀ BIỂU HIỆN CỦA LIÊN KẾT PHOTPHODIESTE VÀ NGUYÊN TẮC BỔ SUNG TRONG CÁC CƠ CHẾ DI TRUYỀN PHÂN TỬ
I. Các cơ chế di truyền ở cấp độ phân tử
1. Quá trình tự nhân đôi AND (tái bản)
* Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN
- Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN tách nhau dần tạo nên chạc tái bản hình chữ Y
* Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
- Enzim ADN-pôlimeraza sử dụng một mạch làm khuôn tổng hợp nên mạch mới theo nguyên tắc bổ sung.
- Trên mạch khuôn 3'-5' mạch bổ sung tổng hợp liên tục, trên mạch khuôn 5'-3' mạch mới bổ sung tổng hợp ngắt quãng (đoạn Okazaki) sau nối lại nhờ enzim nối (ligaza).
* Bước 3: Hai phân tử ADN con được tạo thành
- Mỗi ADN con đều có 1 mạch mới được tổng hợp từ nguyên liệu của môi trường, mạch còn lại của ADN mẹ (nguyên tắc bán bảo tồn).
2. Quá trình phiên mã
Quá trình phiên mã có thể tóm tắt gồm 3 bước chính:
*Mở đầu: enzim ARN-pôlimeraza bám vào vùng khởi đầu làm gen tháo xoắn để lộ mạch khuôn 3' - 5' 
*Kéo dài: ARN-pôlimeraza trượt dọc theo gen tổng hợp mạch ARN bổ sung với mạch khuôn (A - U; G - X) theo chiều 5' - 3'.
*Kết thúc: enzim ARN-pôlimeraza di chuyển đến khi gặp mã kết thúc thì dừng phiên mã, phân tử ARN được giải phóng, gen đóng xoắn trở lại.
3. Quá trình dịch mã
Gồm 2 giai đoạn kế tiếp nhau:
a. Hoạt hóa các axit amin: nhờ enzim đặc hiệu và năng lượng ATP, các axit amin được hoạt hóa và gắn với tARN tương ứng tạo phức hợp axit amin- tARN.
b. Tổng hợp chuỗi pôlipeptit:
*Mở đầu: tiểu đơn vị bé của ribôxôm tiếp xúc với mARN ở vị trí nhận biết đặc hiệu. Phức hợp Met - tARN - UAX liên kết với mã mở đầu AUG theo nguyên tắc bổ sung mang axit amin mở đầu đến. Tiểu đơn vị lớn của ribôxôm kết hợp vào tạo ribôxôm hoàn chỉnh
*Kéo dài: ribôxôm dịch chuyển đến bộ 3 thứ nhất, phức hệ axit amin 1- tARN có bộ đối mã khớp với bộ 3 mã sao theo nguyên tắc bổ sung, axit amin mở đầu liên kết với axit amin 1 bằng liên kết peptit
RBX dịch chuyển từng bước bộ 3 (codon) tiếp theo cho đến cuối mARN
*Kết thúc: khi ribôxôm tiếp xúc với mã kết thúc (1 trong 3 bộ ba kết thúc) thì quá trình dịch mã hoàn tất.
- Nhờ enzim đặc hiệu, axit amin mở đầu được cắt khỏi chuỗi để tạo thành phân tử prôtêin hoàn chỉnh.
- Trong quá trình dịch mã, mARN thường đồng thời gắn với 1 nhóm ribôxôm (pôlixôm) giúp tăng hiệu suất tổng hợp prôtêin.
II. Biểu hiện của liên kết photphodieste và NTBS trong các cơ chế di truyền
1. Biểu hiện của liên kết photphodieste trong các cơ chế di truyền
	Liên kết Photphodieste là liên kết nối tiếp giữa các nuclêôtit trong một chuỗi pôlinuclêôtit; liên kết được hình thành giữa nhóm C3’-OH của nuclêôtit phía trước với nhóm phôtphat của nuclêôtit liền kề sau đó.
a. Trong quá trình tự nhân đôi ADN
- Việc liên kết giữa các Nuclêôtit tự do với mạch khuôn được định hướng theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch khuôn (do đặc tính của ADN -pôlimeraza). Điều này có nghĩa là lần lượt các nuclêôtit sau sẽ đến liên kết với nuclêôtit trước đó tại vị trí C3’-OH. Hình 7. Liên kết photphodieste
Đây là cơ sở để giải thích các vấn đề như:
	- Trên mạch khuôn có chiều 3’→5’ (theo chiều tháo xoắn): chuỗi pôlinuclêôtit mới được tổng hợp liên tục theo chiều tháo xoắn bằng cách thêm các nuclêôtit tự do vào đầu C3’-OH của chuỗi đang kéo dài (hình 8).
	- Trên mạch khuôn có chiều 5’→3’: chuỗi pôlinuclêôtit mới được tổng hợp gián đoạn thành những đoạn Okazaki. Chiều tổng hợp các đoạn Okazaki ngược chiều với hướng sao chép trong 1 chạc tái bản. Nguyên nhân do: ADN-pôlimeraza chỉ tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit mới theo chiều 5’→3’ và ngược chiều với mạch gốc; tuy nhiên theo hướng sao chép thì mạch khuôn có chiều 5’→3’; vậy nên ADN tháo xoắn được một đoạn thì việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit mới diễn ra theo hướng ngược lại. Sau đó các đoạn Okazaki được Hình 8. Tái bản ADN 
loại bỏ đoạn mồi và nối với nhau nhờ enzim nối (ligaza).
	- Trước khi tổng hợp mạch liên tục hay những đoạn Okazaki đều cần tổng hợp 1 đoạn mồi. Đoạn mồi là những đoạn ARN ngắn, có một nhóm C3’-OH tự do để gắn Nuclêôtit lên đó. Do lúc đầu việc tổng hợp chuỗi pôlinuclêôtit chưa có nhóm OH tự do nên cần có đoạn mồi. Trên mạch mới tổng hợp liên tục cần 01 đoạn mồi; trên mạch tổng hợp gián đoạn, mỗi đoạn Okazaki cần 01 đoạn mồi.
b. Trong quá trình phiên mã
- Việc kéo dài chuỗi pôliribônuclêôtit cũng được thực hiện theo chiều 5’→3’. Do vậy mạch khuôn của gen phải theo chiều 3’→5’. ARN-pôlimeraza nhận biết mạch gốc để tiến hành tổng hợp mạch pôlinuclêôtit mới theo NTBS (hình 9). 	 Hình 9. Liên kết photphodieste trong phiên mã
2. Biểu hiện của nguyên tắc bổ sung trong các cơ chế di truyền
Trong di truyền học, sinh học phân tử, nguyên tắc bổ sung là nguyên tắc liên kết giữa một nuclêôtit và một nuclêôtit khác đối diện, trong các ADN hay ARN. Cụ thể một loại nucleotide Purin (Ađênin và Guanin) sẽ chỉ liên kết với một loại nucleotide Pyrimidin (Timin, Xitôzin và Uraxin)
a. Biểu hiện trong quá trình tự nhân đôi ADN
Nhờ hoạt động của enzim AND – pôlimeraza Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên khuôn của ADN mẹ. Các nuclêôtit ở trên mỗi mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo NTBS: 
+ A liên kết với T bằng 2 liên kết hidrô hay ngược lại; 
+ G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô hay ngược lại. 
 Hình 10. Sự hình thành liên kết hidrô trong tự nhân đôi ADN
Kết quả: tạo ra hai phân tử ADN con giống hết phân tử ADN ban đầu.
b. Biểu hiện trong quá trình phiên mã (tổng hợp ARN)
	Sau khi 2 mạch đơn của gen tách rời nhau và để lộ mạch gốc có chiều 3’→5’, dưới tác dụng của ARN-pôlimeraza, các nuclêôtit trên mạch gốc sẽ liên kết với các ribonuclêôtit của môi trường nội bào để tổng hợp ra một chuỗi pôliribonuclêôtit theo NTBS:
	A trên mạch gốc sẽ liên kết với U của môi trường.
T trên mạch gốc sẽ liên kết với A của môi trường.
G trên mạch gốc sẽ liên kết với X của môi trường.
X trên mạch gốc sẽ liên kết với G của môi trường.
Kết quả: tạo ra phân tử ARN chứa đựng thông tin di truyền trong gen để phục vụ cho quá trình tổng hợp prôtêin.
Hình 11. Nguyên tắc bổ sung thể hiện trong cơ chế phiên mã
c. Biểu hiện trong quá trình dịch mã (tổng hợp prôtêin)
Tại ribôxôm, khi gắn các axit amin vào chuỗi pôlipeptit đang tổng hợp phải đảm bảo khớp mã theo NTBS giữa bộ ba đối mã của tARN với bộ ba mã sao của mARN:
A liên kết với U bằng hai liên kết hidrô hay ngược lại.
G liên kết với X bằng 3 liên kết hidrô hay ngược lại.
Kết quả: Tạo ra chuỗi pôlipeptit có trình tự các axit amin theo đúng trình tự các bộ ba trong gen cấu trúc quy định.
Hình 12. Nguyên tắc bổ sung thể hiện trong quá trình dịch mã
Phần 3. HỆ THỐNG CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ CÔNG THỨC GIẢI TOÁN
1. Xác định trình tự ncleotit của ADN, ARN và trình tự axit amin dựa trên mối liên hệ gen –ARN-prôtêin theo NTBS
	Để làm bài tập dạng này thành thục cần nắm vững nguyên tắc bổ sung trong cấu trúc và các cơ chế di truyền:
	*Trong cấu trúc ADN: gồm 2 mạch song song và ngược chiều nhau, liên kết với nhau bằng liên kết hidro theo NTBS (A-T ; G-X). Do vậy khi biết trình tự nuclêôtit một mạch ta có thể suy ra trình tự nuclêôtit mạch còn lại.
Ví dụ : Mạch 1 có trình tự 	5’ATTGTAXGXTAGTXT3’
→Trình tự nuclêôtit mạch 2 :	3’TAAXATGXGATXAGA5’ 
*Mối liên hệ giữa gen và mARN : dựa trên nguyên tắc bổ sung nếu biết trình tự nuclêôtit trên một mạch của gen ta có thể tìm ra trình tự của mARN và ngược lại. Tuy nhiên cần chú ý: mạch được chọn là mạch gốc của gen phải được phiên mã theo chiều 3’→5’ và trình tự nuclêôtit của mARN được đọc theo chiều 5’→3’.
Ví dụ : Mạch gốc của gen có trình tự: 	3’TAAXATGXGATXAGA5’. 
→Trình tự nuclêôtit của mARN: 	5’AUUGUAXGXUAGUXU3’.
*Mối liên hệ giữa mARN và protein trong dịch mã:
- Dịch mã trên mARN tiến hành theo chiều 5’→3’. Do đó, chiều của tARN là chiều 3’→5’ và tuân theo NTBS.
- Trình tự các axit amin trong chuỗi pôlipeptit được dịch mã liên tục trên mARN theo từng bộ ba, được quy ước trong bảng mã di truyền. Trong các bài tập thì quy ước về mã di truyền được cho biết sẵn.
Ví dụ : Cho trình tự một đoạn nuclêôtit của mARN như sau:
5’ AUG GXX AGU AAA XAX GUU  3’
- Xác định trình tự axit amin trong chuỗi polopeptit do mARN trên quy định? Biết rằng các bộ ba mã hóa các axit amin trên phân tử mARN như sau: Valin: GUU; Histidin: XAX; lizin: AAA; serin: AGU; alanin: GXX
- Tìm các bộ ba đối mã trên các tARN tương ứng.
Lời giải: 
Trình tự axit amin trong chuỗi polopeptit : 
Metionin - Alanin – Serin – Lizin – Histidin – Valin - 
- Các bộ ba đối mã trên các tARN tương ứng : 3’UAX’5 ; 3’XGG5’ ; 3’UXA5’ ; 3’UUU5’ ; 3’GUG5’ ; 3’XAA5’. 
2. Bài tập tính toán về cấu trúc ADN và quá trình nhân đôi ADN
a. Tính số nuclêôtit của ADN hoặc của gen 
 * Đối với mỗi mạch của gen:
- Trong ADN, 2 mạch bổ sung nhau nên số nuclêôtitvà chiều dài của 2 mạch bằng nhau.
A1 + T1 + G1 + X1 = T2 + A2 + X2 + G2 = 
- Trong cùng một mạch, A và T cũng như G và X , không liên kết bổ sung nên không nhất thiết phải bằng nhau. Sự bổ sung chỉ có giữa 2 mạch: A của mạch này bổ sung với T của mạch kia, G của mạch này bổ sung với X của mạch kia. Vì vậy, số nuclêôtitmỗi loại ở mạch 1 bằng số nuclêôtitloại bổ sung mạch 2.
A1 = T2 ; T1 = A2 ; G1 = X2 ; X1 = G2
* Đối với cả 2 mạch:
- Số nuclêôtitmỗi loại của ADN là số nuclêôtitloại đó ở cả 2 mạch : 
	A =T = A1 + A2 = T1 + T2 = A1 + T1 = A2 + T2 
G =X = G1 + G2 = X1 + X2 = G1 + X1 = G2 + X2
Chú ý: khi tính tỉ lệ % 
%A = % T = = 
%G = % X = =
Ghi nhớ: Tổng 2 loại nuclêôtitkhác nhóm bổ sung luôn luôn bằng nửa số nuclêôtitcủa ADN hoặc bằng 50% số nuclêôtitcủa ADN. Ngược lại nếu biết:
 + Tổng 2 loại nuclêôtit= N/2 hoặc bằng 50% thì 2 loại nuclêôtitđó phải khác nhóm bổ sung. 
	 + Tổng 2 loại nuclêôtitkhác N/2 hoặc khác 50% thì 2 loại nuclêôtit đó phải cùng nhóm bổ sung. 
* Tổng số nuclêôtitcủa ADN (N): Tổng số nuclêôtitcủa ADN là tổng số của 4 loại nuclêôtitA + T + G + X. Nhưng theo nguyên tắc bổ sung A= T, G=X. Vì vậy, tổng số nuclêôtitcủa ADN được tính là : 
 	N = 2A + 2G = 2T + 2X hay N = 2( A+ G) 
 Do đó A + G = hoặc %A +%G = % T + % X= 50%
b. Tính số chu kì xoắn (C) 
Một chu kì xoắn gồm 10 cặp nuclêôtit= 20 nuclêôtit. Khi biết tổng số nuclêôtit (N) của ADN :
N = C x 20 => C = 
c. Tính khối lượng phân tử ADN (M):
Một nuclêôtitcó khối lượng trung bình là 300 đvc. Khi biết tổng số nuclêôtit ta có: 
 M = N x 300 đvc
d. Tính chiều dài của phân tử ADN (L): Phân tử ADN là 1 chuỗi gồm 2 mạch đơn chạy song song và xoắn đều đặn quanh 1 trục. Vì vậy chiều dài của ADN là chiều dài của 1 mạch và bằng chiều dài trục của nó. Mỗi mạch có nuclêôtit, độ dài của 1 nuclêôtit là 3,4 A0 
 	L = . 3,4A0 => N=
e. Tính số liên kết Hiđrô và liên kết Hóa Trị P-Đ 
* Số liên kết Hiđrô (H) 
+ A của mạch này nối với T ở mạch kia bằng 2 liên kết hiđrô 
+ G của mạch này nối với X ở mạch kia bằng 3 liên kết hiđrô 
Vậy số liên kết hiđrô của gen là : 
H = 2A + 3 G hoặc H = 2T + 3X 
* Số liên kết hoá trị (HT)
 - Trong mỗi mạch đơn của gen: 2 nuclêôtit nối với nhau bằng 1 liên kết hoá trị, 3 nuclêôtitnối nhau bằng 2 liên kết hoá trị  nuclêôtit nối nhau bằng - 1 
	- Số liên kết hoá trị giữa các nuclêôtit trên cả 2 mạch gen: 
2( - 1 ) = N-2
	- Số liên kết hoá trị đường – phôtphát trong gen (HTĐ-P) 
Ngoài các liên kết hoá trị nối giữa các nuclêôtit trong gen thì trong mỗi nuclêôtitcó 1 liên kết hoá trị gắn thành phần của H3PO4 vào thành phần đường. Do đó số liên kết hoá trị Đ – P trong cả ADN là :
 HTĐ-P = N-2 + N = 2(N – 1).
f. Tính số nuclêôtit tự do cần dùng trong nhân đôi ADN
*Qua 1 lần tự nhân đôi
+ Khi ADN tự nhân đôi hoàn toàn 2 mạch đều liên kết các nuclêôtit tự do theo NTBS: AADN nối với TTự do và ngược lại; GADN nối với XTự do và ngược lại. Vì vây số nuclêôtit tự do mỗi loại cần dùng bằng số nuclêôtit mà loại nó bổ sung
	Atd =Ttd = A = T;	 Gtd = Xtd = G = X 
+ Số nuclêôtittự do cần dùng bằng số nuclêôtitcủa ADN: Ntd = N 
* Qua nhiều đợt tự nhân đôi (x đợt ) 
+ Tính số ADN con 
	- 1 ADN mẹ qua 1 đợt tự nhân đôi tạo ra 2 = 21 ADN con 
- 1 ADN mẹ qua 2 đợt tự nhân đôi t