Chào các em! Cô rất vui được hướng dẫn các em giải bài tập Sinh học hôm nay. Bài tập này liên quan đến cấu trúc của gen, một kiến thức rất quan trọng trong chương trình Sinh học lớp 12. Chúng ta cùng nhau phân tích từng bước nhé.

Bước 1: Đổi đơn vị chiều dài của gen về đơn vị nanômét (nm) hoặc đơn vị nuclêôtit.

Đề bài cho gen có chiều dài là 0,408 micrômet. Chúng ta cần đổi đơn vị này để dễ dàng tính toán số lượng nuclêôtit.
1 micrômet (µm) = 1000 nanômét (nm).
Vậy, chiều dài của gen là: 0,408 µm * 1000 nm/µm = 408 nm.

Một gen có chiều dài L (nm) thì có tổng số nuclêôtit N được tính bằng công thức:
\[ L = \frac{N}{20} \text{ (nm)} \]
Hoặc tương đương:
\[ N = L \times 20 \]
Trong đó, 20 là hệ số chuyển đổi từ chiều dài sang tổng số nuclêôtit (vì trung bình cứ 10 cặp nuclêôtit thì dài 3,4 nm).

Từ đó, ta có thể tính tổng số nuclêôtit của gen:
N = 408 nm * 20 = 8160 nuclêôtit.

Bước 2: Xác định tổng số nuclêôtit trên một mạch đơn.

Gen có tổng số N nuclêôtit, chia thành hai mạch đơn. Do đó, số nuclêôtit trên mỗi mạch đơn là:
\[ \frac{N}{2} \]
Số nuclêôtit trên một mạch đơn của gen này là:
8160 / 2 = 4080 nuclêôtit.

Bước 3: Phân tích thông tin về tỉ lệ nuclêôtit trên mạch 1.

Đề bài cho biết mạch 1 có A1 + T1 = 60% số nuclêôtit của mạch.
Số nuclêôtit của mạch 1 là 4080.
Vậy, số nuclêôtit A1 + T1 trên mạch 1 là:
4080 60% = 4080 0.60 = 2448 nuclêôtit.

Bước 4: Suy luận về tỉ lệ nuclêôtit G1 + X1 trên mạch 1.

Tổng số nuclêôtit trên mạch 1 là 4080.
Do đó, số nuclêôtit G1 + X1 trên mạch 1 sẽ chiếm phần trăm còn lại:
100% – 60% = 40% số nuclêôtit của mạch.
Số nuclêôtit G1 + X1 trên mạch 1 là:
4080 40% = 4080 0.40 = 1632 nuclêôtit.

Bước 5: Áp dụng nguyên tắc bổ sung để tính số nuclêôtit từng loại của gen.

Chúng ta biết rằng trên cả gen, A liên kết với T và G liên kết với X theo nguyên tắc bổ sung.
A = T
G = X

Và trên mỗi mạch đơn, các loại nuclêôtit cũng tuân theo nguyên tắc bổ sung giữa hai mạch:
A1 = T2
T1 = A2
G1 = X2
X1 = G2

Từ đó, ta có các công thức cho toàn bộ gen:
A = A1 + A2 = A1 + T1
T = T1 + T2 = T1 + A1
G = G1 + G2 = G1 + X1
X = X1 + X2 = X1 + G1

Chúng ta đã có:
A1 + T1 = 2448 (số nuclêôtit trên mạch 1)
G1 + X1 = 1632 (số nuclêôtit trên mạch 1)

Vì A1 + T1 = 2448 và A1 = T2, T1 = A2 nên:
A + T = (A1 + A2) + (T1 + T2) = (A1 + T1) + (A2 + T2)
Tuy nhiên, từ thông tin A1 + T1 = 2448, ta suy ra trực tiếp tổng số nuclêôtit loại A và loại T của cả gen là:
A + T = A1 + T1 = 2448 nuclêôtit.

Tương tự, từ thông tin G1 + X1 = 1632, ta suy ra trực tiếp tổng số nuclêôtit loại G và loại X của cả gen là:
G + X = G1 + X1 = 1632 nuclêôtit.

Tuy nhiên, đây là cách suy luận chưa đầy đủ. Chúng ta cần sử dụng thêm thông tin về tỉ lệ trên mạch đơn để tìm số lượng từng loại.

Vì A1 + T1 = 60% số nuclêôtit của mạch 1 (4080 nu).
Và A1 = T2, T1 = A2.
Tổng số nuclêôtit A của gen là A = A1 + A2.
Tổng số nuclêôtit T của gen là T = T1 + T2.
Do đó, A + T = A1 + A2 + T1 + T2.

Trong đó, A1 + T1 = 2448.
Và A2 + T2 = T1 + A1 = 2448.
Vậy A + T = (A1 + T1) + (A2 + T2) = 2448 + 2448 = 4896 nuclêôtit.

Tương tự:
G + X = G1 + G2 + X1 + X2
Trong đó, G1 + X1 = 1632.
Và G2 + X2 = X1 + G1 = 1632.
Vậy G + X = (G1 + X1) + (G2 + X2) = 1632 + 1632 = 3264 nuclêôtit.

Kiểm tra lại: A + T + G + X = 4896 + 3264 = 8160 nuclêôtit (đúng bằng tổng số nuclêôtit của gen).

Bây giờ, chúng ta cần tìm số lượng từng loại A, T, G, X.
Chúng ta có:
A + T = 4896
G + X = 3264
Và theo nguyên tắc bổ sung: A = T, G = X.

Thay A = T vào phương trình A + T = 4896, ta được:
A + A = 4896
2A = 4896
\[ A = \frac{4896}{2} = 2448 \]
Suy ra:
\[ T = A = 2448 \]

Thay G = X vào phương trình G + X = 3264, ta được:
G + G = 3264
2G = 3264
\[ G = \frac{3264}{2} = 1632 \]
Suy ra:
\[ X = G = 1632 \]

Vậy, số nuclêôtit từng loại của gen là:
A = 2448 nuclêôtit
T = 2448 nuclêôtit
G = 1632 nuclêôtit
X = 1632 nuclêôtit

Cô lưu ý các em, thông tin “Mạch 1 có A1 + T1 = 60% số nu của mạch” thực chất cho chúng ta biết tỉ lệ các cặp A-T và G-X trên toàn bộ gen nếu gen đó có tỉ lệ nuclêôtit trên hai mạch tương đối đồng đều. Tuy nhiên, cách suy luận chính xác nhất là tính toán dựa trên tổng số nuclêôtit của gen và nguyên tắc bổ sung.

Tóm lại, chúng ta đã lần lượt xác định được:
1. Tổng số nuclêôtit của gen.
2. Số nuclêôtit trên mỗi mạch đơn.
3. Số lượng A1 + T1 trên mạch 1.
4. Số lượng G1 + X1 trên mạch 1.
5. Dựa vào nguyên tắc bổ sung, tính được tổng số nuclêôtit A, T, G, X của gen.

Chúc các em học tốt và luôn yêu thích môn Sinh học! Nếu có bất kỳ câu hỏi nào, đừng ngần ngại hỏi cô nhé.