Tổng hợp công thức Sinh học 9: Menđen, NST, ADN, ARN, prôtêin

Sinh học 9 không có quá nhiều công thức, nhưng rất dễ nhầm khi làm bài vì các đại lượng na ná nhau (N và rN, 2^k và 2^k − 1…). Bài này gom công thức thành ba mảng, kèm cách hiểu “vì sao có công thức đó”, ví dụ giải mẫu và bài tự luyện để em ôn nhanh trước kiểm tra. Mỗi mảng đều có bài chuyên sâu hơn, em xem ở các liên kết trong bài.

Mục lục các bài công thức Sinh học 9 chi tiết

• Cách giải bài tập Định luật Menđen
• Công thức ADN, ARN và gen
• Công thức tính nhiễm sắc thể (NST)
• Công thức Sinh học 9 nâng cao

1. Công thức quy luật di truyền của Menđen

1.1. Lai một cặp tính trạng

• P thuần chủng: AA × aa → F₁: 100% Aa (đồng tính).
• F₁ × F₁: Aa × Aa → F₂: 1 AA : 2 Aa : 1 aa; kiểu hình 3 trội : 1 lặn.
• Lai phân tích (cá thể trội × cá thể lặn aa): nếu con đồng tính trội thì cá thể trội là AA; nếu con phân li 1 : 1 thì cá thể trội là Aa.

1.2. Lai n cặp tính trạng, các gen phân li độc lập

Xét F₁ dị hợp về n cặp gen (AaBb… ). Mỗi cặp gen tự tách riêng như lai một cặp, rồi nhân kết quả lại với nhau. Đó là lý do công thức đều có dạng “mũ n”.

Đại lượng	Công thức	Lai 2 cặp (n = 2)
Số loại giao tử của F1	2n	4
Số kiểu tổ hợp giao tử F1 × F1	4n	16
Số kiểu gen ở F2	3n	9
Số kiểu hình ở F2	2n	4
Tỉ lệ kiểu hình F2	(3 : 1)n	9 : 3 : 3 : 1
Tỉ lệ kiểu gen F2	(1 : 2 : 1)n	4 : 2 : 2 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 : 1

1.3. Đoán kiểu gen của bố mẹ từ tỉ lệ kiểu hình ở đời con

Tỉ lệ đời con	Phép lai suy ra
3 : 1	Aa × Aa
1 : 1	Aa × aa
9 : 3 : 3 : 1	AaBb × AaBb
1 : 1 : 1 : 1	AaBb × aabb (hoặc Aabb × aaBb)
3 : 3 : 1 : 1	AaBb × aaBb (hoặc AaBb × Aabb)

Mẹo: tách từng cặp tính trạng ra xét riêng. Ví dụ 3 : 3 : 1 : 1 = (3 : 1) × (1 : 1), tức một cặp là Aa × Aa, cặp còn lại là Bb × bb.

1.4. Tính xác suất

Các cặp gen phân li độc lập thì xác suất của tổ hợp bằng tích xác suất từng cặp. Hai trường hợp loại trừ nhau thì cộng xác suất.

Ví dụ 1 (tự đặt). Cho AaBbDd × AaBbDd, các gen phân li độc lập, trội hoàn toàn. Tính tỉ lệ đời con có kiểu hình trội cả ba tính trạng.

Mỗi cặp Aa × Aa cho trội 3/4. Ba cặp: (3/4)³ = 27/64. Cũng từ phép lai này: số kiểu gen = 3³ = 27, số kiểu hình = 2³ = 8.

2. Công thức về nhiễm sắc thể: nguyên phân và giảm phân

Quy ước: bộ NST lưỡng bội là 2n; số cặp NST là n; số lần nguyên phân là k.

2.1. Nguyên phân

• Số tế bào con tạo ra từ 1 tế bào mẹ sau k lần nguyên phân: 2^k.
• Tổng NST trong các tế bào con: 2n × 2^k.
• NST môi trường cung cấp cho k lần nguyên phân: 2n × (2^k − 1). Trừ đi 1 vì 2n NST của tế bào mẹ ban đầu có sẵn.

Kì	Đầu	Giữa	Sau	Cuối (mỗi tế bào con)
Số NST	2n (kép)	2n (kép)	4n (đơn)	2n (đơn)

2.2. Giảm phân và thụ tinh

• 1 tế bào sinh tinh → 4 tinh trùng (n NST đơn). 1 tế bào sinh trứng → 1 trứng + 3 thể cực (thể cực tiêu biến).
• a tế bào sinh dục sơ khai nguyên phân x lần → a × 2^x tế bào đi vào giảm phân.
• Số tinh trùng = 4 × số tế bào sinh tinh; số trứng = số tế bào sinh trứng.
• NST môi trường cung cấp cho giảm phân: 2n × số tế bào giảm phân (NST chỉ nhân đôi một lần).
• Số hợp tử = số tinh trùng thụ tinh = số trứng thụ tinh.
• Hiệu suất thụ tinh = (số giao tử thụ tinh ÷ tổng số giao tử tạo ra) × 100%.
• Số loại giao tử của cơ thể có n cặp NST (mỗi cặp mang một cặp gen dị hợp, không xét trao đổi chéo): 2ⁿ.

Ví dụ 2 (tự đặt). Ruồi giấm có 2n = 8. Một tế bào sinh dưỡng nguyên phân 4 lần liên tiếp. Tính số tế bào con và NST môi trường cung cấp.

Số tế bào con: 2⁴ = 16. NST môi trường cung cấp: 8 × (2⁴ − 1) = 8 × 15 = 120.

2.3. Cơ chế xác định giới tính ở người

Nữ: 44A + XX; nam: 44A + XY. Nữ cho một loại trứng (22A + X); nam cho hai loại tinh trùng (22A + X và 22A + Y) với tỉ lệ ngang nhau, nên tỉ lệ con trai : con gái xấp xỉ 1 : 1.

3. Công thức ADN, ARN, gen và prôtêin

Gọi N là tổng số nuclêôtit của gen (hay ADN), rN là tổng số ribônuclêôtit của mARN.

3.1. Cấu trúc ADN (gen)

• Nguyên tắc bổ sung: A = T; G = X. Do đó N = 2A + 2G, A + G = N/2, tức %A + %G = 50%.
• Chiều dài: L = (N/2) × 3,4 Å; suy ra N = 2L ÷ 3,4. Chú ý: 3,4 Å là bề dày một nuclêôtit trên một mạch nên phải chia N cho 2.
• Số chu kì xoắn: C = N/20 (mỗi chu kì có 10 cặp nuclêôtit, dài 34 Å).
• Khối lượng: M = N × 300 đvC.
• Số liên kết hiđrô: H = 2A + 3G = N + G.
• Số liên kết hoá trị nối các nuclêôtit trong hai mạch: N − 2.

3.2. Nhân đôi ADN (k lần)

• Số ADN con: 2^k; trong đó có 2 ADN còn chứa mạch gốc, số ADN gồm toàn mạch mới là 2^k − 2.
• Nuclêôtit môi trường cung cấp: N × (2^k − 1); riêng loại A: A × (2^k − 1), tương tự cho T, G, X.
• Liên kết hiđrô bị phá vỡ: H × (2^k − 1); liên kết hiđrô hình thành: 2H × (2^k − 1).

3.3. Cấu trúc ARN và quá trình phiên mã

• rN = N/2 = rA + rU + rG + rX.
• Chiều dài mARN bằng chiều dài gen: L = rN × 3,4 Å. Khối lượng: rN × 300 đvC.
• Liên kết hoá trị giữa các ribônuclêôtit: rN − 1.
• Gen phiên mã k lần thì tạo k phân tử ARN, môi trường cung cấp k × rN ribônuclêôtit.
• Quan hệ với gen: A = T = rA + rU; G = X = rG + rX (cộng các loại bổ sung nhau của mạch gốc và mARN).

3.4. Dịch mã và prôtêin

• Số bộ ba trên mARN: rN/3 = N/6.
• Số axit amin được mã hoá: N/6 − 1 (trừ bộ ba kết thúc không mã hoá).
• Số axit amin trong chuỗi hoàn chỉnh: N/6 − 2 (axit amin mở đầu bị cắt bỏ).
• Số liên kết peptit trong chuỗi có m axit amin: m − 1.

3.5. Đột biến gen (một cặp nuclêôtit)

Dạng	Thay đổi số liên kết hiđrô
Mất một cặp A – T	giảm 2
Mất một cặp G – X	giảm 3
Thêm một cặp A – T	tăng 2
Thêm một cặp G – X	tăng 3
Thay A – T bằng G – X	tăng 1
Thay G – X bằng A – T	giảm 1

Ví dụ 3 (tự đặt). Một gen dài 5100 Å, có A chiếm 20%. Tính số nuclêôtit từng loại, số liên kết hiđrô, và số nuclêôtit loại A môi trường cung cấp khi gen nhân đôi 3 lần.

1. N = 2 × 5100 ÷ 3,4 = 3000.
2. A = T = 20% × 3000 = 600; G = X = 30% × 3000 = 900.
3. H = 2 × 600 + 3 × 900 = 3900 (kiểm tra: N + G = 3000 + 900 = 3900).
4. A môi trường cung cấp: 600 × (2³ − 1) = 4200.
5. Gen phiên mã cho mARN có rN = 1500, gồm 500 bộ ba; chuỗi hoàn chỉnh có 3000/6 − 2 = 498 axit amin.

4. Một công thức nhỏ về sinh thái

Mật độ quần thể = số lượng cá thể ÷ diện tích (hoặc thể tích) của khu vực sống. Ví dụ: 600 con sâu trên 200 m² ruộng cho mật độ 3 con/m².

Lỗi sai thường gặp và mẹo nhớ

• Quên chia 2 khi tính chiều dài: luôn nhớ “L = nửa N nhân 3,4”. Nếu đề cho L, hãy đổi ra N trước rồi mới tính tiếp.
• Nhầm N với rN: rN chỉ bằng nửa N vì mARN sao từ một mạch gốc.
• Nhầm 2^k với 2^k − 1: “tạo ra” thì dùng 2^k; “môi trường cung cấp” thì dùng 2^k − 1 (trừ phần có sẵn).
• Số axit amin: đọc kĩ đề hỏi “mã hoá”, “chuỗi vừa tổng hợp” hay “phân tử prôtêin hoàn chỉnh” để chọn N/6 − 1 hay N/6 − 2.
• Giảm phân tạo trứng: 1 tế bào chỉ cho 1 trứng, không phải 4.
• Mẹo nhớ liên kết hiđrô: A–T nối 2, G–X nối 3, “hai – ba, A – G”.

Lưu ý: chương trình mới (KHNT 9) viết “gene”, “allele”, “nucleotide” thay cho “gen”, “alen”, “nuclêôtit”. Cách tính các công thức ở trên không thay đổi.

Bài luyện tập có đáp án

1. Một gen có 2400 nuclêôtit, G chiếm 20%. Tính số nuclêôtit từng loại, số liên kết hiđrô và chiều dài gen.
   
   Đáp án: G = X = 20% × 2400 = 480; A = T = 30% × 2400 = 720; H = 2 × 720 + 3 × 480 = 2880 (= N + G); L = 1200 × 3,4 = 4080 Å.
2. Ở đậu Hà Lan, các gen phân li độc lập, trội hoàn toàn. Phép lai AaBbCc × aaBbcc, tính tỉ lệ đời con có kiểu hình A-B-C- (trội cả ba).
   
   Đáp án: Aa × aa cho trội 1/2; Bb × Bb cho trội 3/4; Cc × cc cho trội 1/2. Tích: 1/2 × 3/4 × 1/2 = 3/16.
3. Loài có 2n = 20. 8 tế bào sinh tinh giảm phân, hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 25%. Tính số tinh trùng, số hợp tử tạo thành và số NST môi trường cung cấp cho giảm phân.
   
   Đáp án: số tinh trùng = 8 × 4 = 32; hợp tử = 25% × 32 = 8; NST môi trường cung cấp = 8 × 20 = 160.

Xem thêm công thức Sinh học các lớp khác

• Tổng hợp công thức Sinh học quan trọng thường gặp
• Tổng hợp công thức Sinh học lớp 10
• Tổng hợp công thức Sinh học lớp 12

Câu hỏi thường gặp

Công thức tính chiều dài gen là gì?

L = (N/2) × 3,4 Å, trong đó N là tổng số nuclêôtit của gen. Phải chia N cho 2 vì chiều dài gen tính theo một mạch, mỗi nuclêôtit dài 3,4 Å.

Số liên kết hiđrô của gen tính thế nào?

H = 2A + 3G, hoặc H = N + G. Vì A liên kết với T bằng 2 liên kết hiđrô, G liên kết với X bằng 3 liên kết hiđrô.

Lai hai cặp tính trạng thì F2 có bao nhiêu kiểu gen, kiểu hình?

F1 dị hợp hai cặp tự thụ phấn cho F2 có 3² = 9 kiểu gen, 2² = 4 kiểu hình với tỉ lệ 9 : 3 : 3 : 1 và 16 kiểu tổ hợp giao tử.

Tế bào nguyên phân k lần thì môi trường cung cấp bao nhiêu NST?

Môi trường cung cấp 2n × (2^k − 1) NST đơn, vì phải trừ bộ NST 2n có sẵn của tế bào mẹ ban đầu. Tổng NST trong các tế bào con là 2n × 2^k.

Bài học liên quan

• Công thức Sinh 9 về ADN, ARN và gen: tổng hợp đầy đủ, có ví dụ
• Giải VBT Sinh học 9 Bài 9: Nguyên phân (có giải thích chi tiết)
• Tại sao phải bảo vệ rừng và môi trường sinh thái? Việc nên làm và không nên làm