Vận dụng kiến thức liên môn trong giải bài tập ôn thi THPT QG môn Sinh học

Tính số giao tử và hợp tử hình thànhv Qua giảm phân:- Một tế bào sinh tinh tạo ra 4 tinh trùng.- Một tế bào sinh trứng tạo ra 1 trứng và 3 thể định hướng.v Do đó:- Số tinh trùng tạo ra =

VẬN DỤNG KIẾN THỨC LIÊN MÔN TRONG GIẢI BÀI TẬP ÔN THI THPTQG MÔN SINH HỌC

- HUỲNH THANH THẢO

F

CHƯƠNG 1.

BÀI TẬP NGUYÊN PHÂN – GIẢM PHÂN – THỤ TINHA Công thức và bài tập nguyên phân

Nhận xét: Chỉ có kì trung gian mang bộ NST 4n đơn, các kì còn lại đều 2n.

Gọi a là số tế bào (TB) mẹ ban đầu có bộ NST lưỡng bội là 2n, k là số lần nguyên phân liên tiếp.

1 Tổng số TB con được tạo thành

2 Số TB mới được tạo thành từ nguyên liệu môi trường

3 Số TB mới được tạo thành hoàn toàn từ nguyên liệu môi trường

Ví dụ 1: Bốn hợp tử của cùng một loài nguyên phân liên tiếp 4 đợt bằng nhau Tổng số tế bào con được

tạo thành là bao nhiêu? Tổng số tế bào con mới được tạo thành từ nguyên liệu môi trường là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

4 Tổng NST có trong các TB con

5 Tổng số NST môi trường nội bào cung cấp 6 Số tâm động = số NST

7 Số cromatit = 2 × số NST kép

Ví dụ 2: Có 10 hợp tử của cùng một loài nguyên phân một số lần bằng nhau và đã sử dụng của môi

trường nội bào nguyên liệu tương đương với 2480 NST đơn Trong các tế bào con được tạo thành, số NST mới hoàn toàn được tạo ra từ nguyên liệu môi trường là 2400 Xác định tên loài và số lần nguyên phân của mỗi hợp tử nói trên.

Vậy loài này là ruồi giấm và số lần nhân đôi của mỗi hợp tử ban đầu là 5 lần.

Ví dụ 3: Một cặp nhiễm sắc thể tương đồng, mà mỗi nhiễm sắc thể có 400 nuclêôxôm Mỗi đoạn nối

ADN trung bình có 80 cặp nuclêôtit Số đoạn nối ít hơn số nuclêôxôm Khi cặp NST đó tái bản 2 lần liên tiếp, môi trường nội bào đã cung cấp nguyên liệu tạo nên các nuclêôxôm tương đương với bao nhiêu nuclêôxôm? Số lượng prôtêin histon các loại cần phải cung cấp là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

∑ Số nuclêôxôm MTCC cho 1 cặp NST ∑ Số prôtêin histon có trong 1 NST

∑ Số prôtêin histon MTCC cho 1 cặp NST

8 Giả sử có a tế bào có số lần nguyên phân lần lượt là: x1, x2, x3,… xa(ĐK: nguyên dương) → Tổng số TB con

Ví dụ 4: Ba tế bào A, B, C có tổng số lần nguyên phân là 10 và tạo ra 36 tế bào con Biết số lần nguyên

phân của tế bào B gấp đôi số lần nguyên phân của tế bào A Tìm số lần nguyên phân và số tế bào con tạo

Ví dụ 5: Cho hai cây cùng loài giao phấn với nhau thu được các hợp tử Một trong các hợp tử đó nguyên

phan bình thường liên tiếp 4 lần đã tạo ra các tế bào con có tổng số 384 nhiễm sắc thể ở trạng thái chưa nhân đôi Cho biết quả trình giảm phân của cây dung làm bố không xảy ra đột biến và không có trao đổi chéo đã tạo ra tối đa 256 loại giao tử Số lượng nhiễm sắc thể có trong một tế bào con được tạo ra trong quá trình nguyên phân này là

B Công thức và bài tập giảm phân – thụ tinh

Gọi a là số tế bào (TB) mẹ ban đầu có bộ ST lưỡng bội là 2n.

1 Có a TB sinh dục sơ khai sau k lần nguyên phân sẽ tạo ra a × 2k TBSD chín (TB sinh tinh hoặc sinh trứng).

2 Môi trường nội bào cần cung cấp nguyên liệu tương ứng với số NST đơn cho k lần nguyên phân liên tiếp

3 Tổng số NST môi trường nội bào cung cấp cho quá trình giảm phân chính bằng tổng số NST của các TB tham gia giảm phân

4 Tổng nguyên liệu môi trường cung cấp cho a TBSDSK sau k lần nguyên phân liên tiếp và thực hiện

Ví dụ 1: Ở ruồi giấm có bộ NST lưỡng bội 2n = 8 Xét ba tế bào sinh dục sơ khai ở vùng sinh sản đều

nguyên phân liên tiếp 6 đợt Sau đó có 1,5625% tế bào con trải qua giảm phân Xác định số NST đơn môi trường cần phải cung cấp cho quá trình giảm phân là

Hướng dẫn giải

∑ Số tế bào con tham gia vào quá trình giảm phân ∑ Số NST đơn cung cấp cho quá trình giảm phân

Ví dụ 2: Tại vùng sinh sản của một ống dẫn sinh dục cái có 5 tế bào sinh dục sơ khai đều nguyên phân 4

đợt Các tế bào con tạo ra đều trở thành các tế bào sinh trứng Các tế bào này chuyển sang vùng chín tiếp tục nhận của môi trường 6240 NST đơn Tính bộ NST lưỡng bội của loài nói trên.

Hướng dẫn giải

∑ Gọi 2n là bộ NST của loài.

∑ Áp dụng công thức số NST MTCC cho giảm phân

4 Tính số giao tử và hợp tử hình thành

v Qua giảm phân:

- Một tế bào sinh tinh tạo ra 4 tinh trùng.

- Một tế bào sinh trứng tạo ra 1 trứng và 3 thể định hướng.

v Do đó:

- Số tinh trùng tạo ra = số tế bào sinh tinh × 4 - Số tế bào trứng tạo ra = số tế bào sinh trứng

- Số thể định hướng (thể cực) = số tế bào sinh trứng × 3

v Tạo hợp tử (ở loài có con cái XX, đực XY)

- Một tinh trùng loại X kết hợp với trứng tạo thành một hợp tử XX, một tinh trùng Y kết hợp với trứng tạo thành một hợp tử XY.

- Số hợp tử XX = số tinh trùng X thụ tinh - Số hợp tử XY = số tinh trùng Y thụ tinh.

Ví dụ 1: Một tế bào sinh dục sơ khai đực và 1 tế bào sinh dục sơ khai cái đều nguyên phân liên tiếp 5 lần

Các tế bào con đều chuyển sang vùng sinh trưởng và qua vùng chín giảm phân bình thường Xác định số lượng giao tử đực và cái được tạo thành.

Hướng dẫn giải

∑ Số loại giao tử đực ∑ Số loại giao tử cái

B Tính số hợp tử

Trong quá trình thụ tinh, một trứng (n) kết hợp với 1 tinh trùng (n) tạo ra hợp tử (2n) Số hợp tử = số tinh trùng thụ tinh = số trứng thụ tinh

C Hiệu suất thụ tinh: là tỉ số phần tram giữa giao tử được thụ tinh trên tổng số giao tử được tạo ra

Ví dụ 1: Một hợp tử của một loài nguyên phân liên tiếp một số lần đã lấy nguyên liệu của môi trường nội

bào tương đương 7140 NST đơn Các tế bào con tạo ra sau nguyên phân tiếp tục đi vào vùng chín để thực hiện quá trình giảm phân tạo tinh trùng Hãy xác định:

a) Số lần nguyên phân của hợp tử Biết bộ NST lưỡng bội của loài là 2n = 28 b) Tổng số NST môi trường cung cấp cho toàn bộ quá trình trên là bao nhiêu? c) Tính số hợp tử được tạo thành biết hiệu suất thụ tinh của tinh trùng là 6,25%.

Hướng dẫn giải

a) Số lần nguyên phân của hợp tử:

lần b) Số NST môi trường cung cấp cho toàn bộ quá trình trên:

Tổng số NST MTCC = Số NST MTCC cho nguyên phân + Số NST MTCC cho giảm phân Tổng số NST MTCC

Ví dụ 2: Một thỏ cái sinh được 6 con Biết hiệu suất thụ tinh của trứng là 50%, của tinh trùng là 6,25%

Tìm số tế bào sinh tinh và số tế bào sinh trứng đã tham gia vào quá trình trên.

Hướng dẫn giải

∑ Tổng số trứng tham gia thụ tinh Số tế bào sinh trứng = 12 tế bào ∑ Tổng số tinh trùng tham gia thụ tinh

∑ Số tế bào sinh tinh = 96 : 4 = 24 tế bào.

Ví dụ 3: Tại vùng sinh sản của một loài có bộ NST 2n = 40 Xét 5 hợp tử nguyên phân liên tiếp với số lần

bằng nhau đã tạo ra tất cả 51200 NST trong các tế bào con; trong đó có 55% số tế bào không đi vào vùng chín giảm phân tạo giao tử Trong số các giao tử tham gia và thụ tinh chỉ có 3,125% giao tử thụ tinh tạo thành 18 hợp tử Có một số phát biểu như sau:

1 Số lần nguyên phân của mỗi hợp tử ở vùng sinh sản là 7 lần 2 Số tế bào tham gia giảm phân tạo giao tử là 576 tế bào 3 Giới tính của cơ thể đang xét đến là cái.

4 Nếu hiệu suất thụ tinh của giới còn lại là 1% thì số tế bào sinh giao tử của giới đó là 450 tế bào.

Hướng dẫn giải

∑ Gọi k là số lần nguyên phân của mỗi hợp tử.

∑ Số NST trong các tế bào con được tính theo công thức:

∑ 55% số tế bào không đi vào vùng chín giảm phân tạo giao tử → có 45% tế bào tham gia giảm phân

∑ Gọi a là số giao tử mà mỗi tế bào tạo ra.

∑ Vậy có 3 phát biểu đúng 2, 3, 4.

5.(Nâng cao) Số lượng thoi tơ vô sắc được hình thành (hoặc bị phá hủy) để tạo ra các tế bào con sau k

đợt nguyên phân: 2k– 1 Số lượng thoi tơ vô sắc hình thành (hoặc phá hủy) để cho a × 2ktế bào sinh dục thực hiện giảm phân = a × 2k× 3

6. Số loại trứng (hoặc số loại tinh trùng) tạo ra khác nhau về nguồn gốc NST: 2n (n là số cặp NST)

7. Số cách sắp xếp NST ở kỳ giữa I của giảm phân: Có 1 cặp NST → có 1 cách sắp xếp

Có 2 cặp NST → có 2 cách sắp xếp Có 3 cặp NST → có 3 cách sắp xếp

Vậy nếu có n cặp NST sẽ có 2n-1cách sắp xếp NST ở kì giữa I.

8.(Nâng cao) Ở thực vật mỗi tế bào sinh hạt phấn, khi kết thúc giảm phân tạo ra được 4 tế bào đơn bội,

mỗi tế bào này tiếp tục nguyên phân 2 lần chỉ tạo nên 3 tế bào đơn bội, hình thành nên hạt phấn chín Vậy số lượng tế bào đơn bội tạo ra từ 2ktế bào thành hạt phấn bằng

¸ Đối với tế bào sinh noãn cầu, mỗi tế bào sau khi kết thúc giảm phân tạo ra 4 tế bào đơn bội trong đó có một tế bào kích thước lớn lại tiếp tục nguyên phân liên tiếp 3 đợt vừa để tạo ra 8 tế bào con đơn

bội, trong đó có 1 tế bào trứng chín Vậy nếu có 2ktế bào sinh noãn khi kết thúc quá trình tạo giao tử sẽ tạo được một số lượng tế bào đơn bội

D Tính thời gian nguyên phân

1 Thời gian của 1 chu kì nguyên phân là thời gian của 5 giai đoạn, có thể được tính kì trung gian đến hết kì cuối.

2 Thời gian qua các đợt nguyên phân là tổng thời gian của các đợt nguyên phân liên tiếp.

ÿ Tốc độ nguyên phân không thay đổi:

Khi thời gian của đợt nguyên phân sau luôn bằng thời gian của đợt nguyên phân trước TG = thời gian mỗi đợt × số đợt nguyên phân.

ÿ Tốc độ nguyên phân thay đổi:

Nhanh dần đều: khi thời gian của đợt phân bào sau ít hơn thời gian của đợt phân bào trước là 1 hằng số (ngược lại, thời gian của nguyên phân giảm dần đều)

Ví dụ:

Vậy: Thời gian qua các đợt phân bào liên tiếp là tổng của dãy cấp số cộng mà mỗi số hạng là thời gian của 1 đợt nguyên phân.

Tổng thời gian

C Bài tập giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh học – Nguyên phân – Giảm phân – Thụ tinhBài 1: Tại vùng sinh trưởng của một cơ thể của một loài động vật, xét một nhóm tế bào A trong thời gian

192 giờ đã tạo ra tất cả 5120 tế bào con và môi trường nội bào phải cung cáp 183600 NST đơn Biết mỗi chu kì tế bào kéo dài 24 giờ và kì trung gian chiếm 10% của chu kì tế bào; thời gian của kì đầu; kì giữa; kì sau và kì cuối lần lượt hơn nhau 60 phút Có 45% tế bào ở vùng sinh trưởng tiếp tục di chuyển đến vùng chín thực hiện giảm phân Biết một trứng thụ tinh với một tinh trùng tạo thành một hợp tử Quá trình thụ tinh giữa trứng và tinh trùng kết thúc thu được 6912 hợp tử Biết hiệu suất thụ tinh của trứng và tinh trùng đều bằng 75%.

Hãy xác định

a) Số chu kì tế bào tại vùng sinh sản và bộ NST lưỡng bội của loài b) Số tế bào ở vùng sinh trưởng ban đầu và số tế bào sinh giao tử c) Thời gian của mỗi chu kì trong chu kì tế bào.

d) Cơ thể loài động vật trên là đực hay cái.

e) Số NST tiêu biểu của cả 3 quá trình nguyên phân, giảm phân và thụ tinh.

Hướng dẫn giải

a) Mỗi chu kì tế bào kéo dài 24 giờ thì trong 192 giờ thì số chu kì tế bào là 192 : 24 = 8 b) Số tế bào ở vùng sinh trưởng:

∑ Gọi a là số tế bào của nhóm tế bào A với 2n là bộ NST của loài ∑ Theo đề ta có:

c) Thời gian của mỗi kì trong chu kì tế bào.

∑ Thời gian của kì đầu, kì giữa, kì sau, kì cuối lần lượt hơn nhau 60 phút → ta có thể xem thời gian của các kì này là 1 cấp số nhân có tổng là 21,6 giờ; số hạng là 4; công sai là 60 phút = 1 giờ Gọi t là thời gian kì đầu.

∑ Áp dụng công thức tính tổng cấp số cộng:

∑ Vậy thời gian của kì đầu, kì giữa, kì sau, kì cuối lần lượt là 3,9 giờ; 4,9 giờ; 5,9 giờ; 6,9 giờ.

☼ Cách khác: Gọi t là thời gian kì đầu → thời gian của kì giữa, kì sau, kì cuối lần lượt là (t+1); (t+2); (t+3) giờ Ta có: t + t + 1 + t + 2 + t + 3 = 21,6 t = 3,9 giờ.

d) Gọi x là số giao tử sinh ra từ một tế bào sinh giao tử Đây là cơ thể đực.

e) Số NST tiêu biến trong: ∑ Nguyên phân = 0 ∑ Giảm phân: ∑ Thụ tinh:

∑ Tổng số NST tiêu biến

Bài 2: (Đề thi giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh học – Bộ GD&ĐT – 2007)

Một tế bào sinh dục sơ khai của gà (2n = 78 NST) nguyên phân liên tiếp một số đợt tạo ra các tế bào con có 39780 NST hoàn toàn mới Các tế bào con sinh ra đều trở thành tế bào sinh trứng giảm phân cho trứng Hiệu suất thụ tinh của trứng là 25%, của tinh trùng là 3,2% Mỗi trứng thụ tinh với 1 tinh trùng tạo ra một hợp tử bình thường.

a) Tìm số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai ban đầu và số hợp tử hình thành b) Tính số lượng tế bào sinh tinh cần thiết cho quá trình thụ tinh.

Hướng dẫn giải

a) Tìm số lần nguyên phân của tế bào sinh dục sơ khai ban đầu và số hợp tử hình thành ∑ Gọi k là số lần nguyên phân

∑ Số hợp tử được tạo thành

b) Tính số lượng tế bào sinh tinh cần thiết cho quá trình thụ tinh ∑ Tổng số tinh trùng tham gia thụ tinh

Bài 3: (Đề thi giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh học – Bộ GD&ĐT – 2007)

Ở loài ong mật, 2n = 32; trứng khi được thụ tinh sẽ nở thành ong chúa hoặc ong thợ tùy điều kiện về dinh dưỡng, còn trứng không được thụ tinh thì nở thành ong đực Một ong chúa đẻ được một số trứng trong đó có trứng được thụ tinh và trứng không được thụ tinh Có 80% số trứng được thụ tinh nở thành ong thợ, 60% số trứng không được thụ tinh nở thành ong đực Các trứng còn lại đều không nở và bị tiêu biến Trong các trứng nở thành ong thợ và ong đực nói trên chứa tổng số 155136 nhiễm sắc thể, biết rằng số ong đực con bằng 2% số ong thợ con.

a) Tìm số ong thợ con và số ong đực con.

b) Tổng số trứng được ong chúa đẻ ra trong lần nói trên là bao nhiêu?

c) Nếu số tinh trùng trực tiếp thụ tinh với các trứng chiếm 1% so với tổng số tinh trùng hình thành thì tổng số nhiễm sắc thể trong các tinh trùng và tế bào trứng bị tiêu biến là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Tìm số ong thợ con và số ong đực con: ∑ Gọi a, b lần lượt là số ong thợ và ong đực con:

∑ Số tinh trùng bị tiêu biến ∑ Số trứng thụ tinh bị tiêu biến ∑ Số trứng không thụ tinh bị tiêu biến

∑ Tổng số nhiễm sắc thể trong các tinh trùng và tế bào trứng bị tiêu biến:

Bài 4: (Đề thi giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh học – Bộ GD&ĐT – 2007)

Trong cơ quan sinh sản của một loài động vật, tại vùng sinh sản có 5 tế bào sinh dục A, B, C, D và E trong cùng một thời gian đã phân chia liên tiếp một số lần và môi trường nội bào đã cung cấp nguyên liệu tương đương với 702 nhiễm sắc thể đơn Các tế bào con sinh ra đều chuyển qua vùng chín giảm phân và đòi hỏi môi trường nội bào cung cấp thêm nguyên liệu tương đương với 832 nhiễm sắc thể đơn để hình

∑ Số NST MTCC cho nguyên phân: ∑ Số NST MTCC cho giảm phân: ∑ Giải hệ (1) và (2):

Từ (1) →

b) Giới tính của cá thể trên:

∑ Gọi a là số giao tử sinh ra từ mỗi tế bào sinh dục sơ khai ∑ Từ (2) → Số tế bào sinh dục sơ khai ban đầu

Bài 5: Một hợp tử có 2n = 16 nguyên phân liên tiếp Biết chu kỳ nguyên phân là 40 phút, tỉ lệ thời gian

giữa giai đoạn chuẩn bị với quá trình phân chia chính thức là 3/1 Thời gian của kỳ trước, kỳ giữa, kỳ sau và kỳ cuối tương ứng với tỉ lệ 1 : 1,5 : 1 : 1,5 Theo dõi quá trình nguyên phân của hợp tử từ đầu giai đoạn chuản bị của lần phân bào đầu tiên.

1 Tính thời gian của mỗi kỳ trong quá trình phân bào trên?

2 Xác định số tế bào, số cromatit, số NST cùng trạng thái của nó trong các tế bào ở 2 giờ 34 phút?

Hướng dẫn giải

1 Tính thời gian của mỗi kỳ trong quá trình phân bào:

∑ Thời gian kì trước = thời gian kỳ sau phút.

2 2 giờ 34 phút = 154 phút.

∑ Sau 40 × 3 = 120 phút đầu tiên, tế bào hoàn thành xong 3 lần phân bào.

∑ Sau 30 phút tiếp theo, tế bào vừa hoàn thành kì trung gian của lần phân bào thứ 4 ∑ Sau 2 phút tiếp theo, tế bào hoàn thành xong kì trước của lần phân bào thứ 4 ∑ 2 phút còn lại, tế bào đang ở kì giữa của lần phân bào thứ 4.

Bài 6: Ở vùng chín, các tế bào sinh trứng đang thực hiện quá trình giảm phân tạo giao tử Có một số tế

bào có cặp NST giới tính XX không phân li ở lần phân bào I Biết số tế bào sinh trứng có đột biến trên bằng 1/8 số tế bào sinh trứng giảm phân ở vùng chín và đã hình thành 52 thể định hướng không chứa X (O) và 44 thể định hướng có XX Hãy xác định số lượng mỗi loại trứng đột biến và số lượng trứng bình

∑ Theo đề ta có: (tế bào)

∑ Số lượng trứng tạo ra:

+ Đột biến: XX = 20, O = 12 + Bình thường = 224.

CHƯƠNG 2 BÀI TẬP VI SINH VẬT

LÝ THUYẾT VỀ SỰ SINH TRƯỞNG VÀ PHÁT TRIỀN CỦA VI KHUẨN

∑ Sự sinh trưởng của quần thể vi khuẩn được hiểu là sự tăng số lượng tế bào của vi khuẩn.

∑ Nếu các thành phần của môi trường sống của vi khuẩn hoàn toàn phù hợp với đời sống của nó thı̀ vi khuẩn sẽ tăng trưởng, tăng khối lượng và thể tı́ch, tổng hợp các thành phần hữu cơ cho đến khi kı́ch thước tăng gấp đôi, vi khuẩn sẽ phân chia từ mô ̣t tế bào thành hai tế bào Hai tế bào này sẽ tiếp tu ̣c sinh trưởng và phân chia để cho ra 4, 8, 16, … tế bào.

∑ Mô ̣t số thông số được sử du ̣ng trong da ̣ng bài tâ ̣p này là:

¸ Nồng đô ̣ vi khuẩn: số lượng tế bào vi khuẩn trên mô ̣t đơn vi ̣ thể tı́ch (số tế bào/ml)

¸ Thời gian thế hê ̣ (ký hiê ̣u là g): thời gian từ khi 1 tế bào mới sinh ra cho đến khi nó phân chia hay là thời gian để số lượng tế bào trong quần thể vi khuẩn tăng gấp đôi ( đơn vi ̣: phút/ thế hê ̣ hoă ̣c giờ/ thế hê ̣).

¸ Số lượng tế bào vi khuẩn: ở thời điểm lúc đầu là , sau mô ̣t khoảng thời gian t (phút hoă ̣c giờ) ký hiê ̣u là

¸ Hằng số tốc đô ̣ phân chia ( ký hiê ̣u là C): là số lần phân chia trong mô ̣t đơn vi ̣ thời gian hay giá tri ̣ nghi ̣ch đảo của thời gian thế hê ̣.

∑ Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn là đường biểu diễn sự phụ thuô ̣c của số lượng tế bào vi khuẩn và thời gian nuôi cấy Đường cong sinh trưởng của vi khuẩn có 4 pha chủ yếu:

v Pha lag (pha mở đầu, pha thı́ch nghi): pha này được tı́nh từ khi cấy tế bào vào môi trường cho đến khi tế bào bắt đầu phân chia.

v Pha log (pha lũy thừa): vi khuẩn sinh trưởng và phát triển theo lũy thừa v Pha cân bằng: số lượng tế bào mới sinh ra bằng số lượng tế bào cũ chết đi v Pha suy vong: số lượng tế bào vi khuẩn giảm theo thời gian.

∑ Khuẩn la ̣c là mô ̣t tâ ̣p hợp lớn hơn số lượng tế bào vi khuẩn được phát triển từ mô ̣t tế bào và sinh trưởng ở cùng mô ̣t nơi.

Da ̣ng 1: Tı́nh số lượng tế bào ta ̣o ra sau quá trı̀nh nuôi cấy

R CÔNG THỨC CẦN NHỚ:

Go ̣i là số lượng tế bào VSV ở thời điểm ban đầu n số thế hê ̣sinh trưởng của VSV ( thế hê ̣).

g là thời gian thế hê ̣ (phút/thế hê ̣ hoă ̣c giờ/thế hê ̣) t là khoảng thời gian tế bào phân chia (giờ hoă ̣c phút).

số lươ ̣ng tế bào VSV ta ̣o ra sau thời gian t 1 Số lươ ̣ng tế bào VSV ta ̣o ra sau thời gian t:

2 Số thế hê ̣ sinh trưởng của VSV: 3 Thời gian thế hê ̣: gt

= 4 Hằng số tốc đô ̣ phân chia:

Chứng minh công thức(*):

Sau đây là những biến đổi toán ho ̣c về logarit mà các ba ̣n được ho ̣c trong chương trı̀nh Toán ho ̣c Đa ̣i số lớp 12:

Ta có:

Logarit thâ ̣p phân 2 vế, ta đươ ̣c:

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Nuôi cấy 2 loa ̣i vi sinh vâ ̣t A và B trong 2 môi trường khác nhau với số tế bào ban đầu đều bằng

Sau 3 giờ nuôi cấy, số tế bào của loa ̣i vi sinh vâ ̣t A đa ̣t , số tế bào của loa ̣i vi sinh vâ ̣t B đa ̣t Biết pha lag kéo dài 1 giờ đối với cả 2 loa ̣i vi sinh vâ ̣t và tốc đô ̣ sinh trưởng đă ̣c thù: ( g : thời gian mô ̣t thế hê ̣) Tốc đô ̣ sinh trưởng đă ̣c thù của loa ̣i vi sinh vâ ̣t A và loa ̣i vi sinh vâ ̣t B là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

∑ Vı̀ thời gian pha lag kéo dài 1 giờ nên thời gian pha log để quần thể VSV tăng số lượng tế bào là : giờ

v Xét loa ̣i vi sinh vâ ̣t A

∑ Tốc đô ̣ sinh trưởng đă ̣c thù của loa ̣i vi sinh vâ ̣t A là:

v Xét loa ̣i vi sinh vâ ̣t B

∑ Thời gian thế hê ̣ của vi khuẩn B: (giờ / thế hê ̣).

∑ Tốc đô ̣ sinh trưởng đă ̣c thù của loa ̣i vi sinh vâ ̣t A là:

Ví dụ 2: Người ta nuôi cấy 2 chủng vi khuẩn vào hai môi trường dinh dưỡng thı́ch hợp, mỗi môi trường 5

ml Chủng thứ nhất có tế bào, chủng thứ hai có tế bào.

a) Số lươ ̣ng tế bào của mỗi chủng trong 1ml dung di ̣ch ta ̣i thời điểm 0 giờ là bao nhiêu?

b) Sau 6 giờ nuôi cấy người ta đếm được ở chủng thứ nhất có tế bào/ml, ở chủng thứ hai có tế bào/ml Thời gian 1 thế hê ̣ của mỗi chủng trên là bao nhiêu ?

Hướng dẫn giải

a) Số lươ ̣ng tế bào trong 1ml dung di ̣ch của mỗi chủng ta ̣i thời điểm 0 giờ:

b) Thời gian 1 thế hê ̣ của mỗi chủng:

Da ̣ng 2: Tı́nh số lượng tế bào trong bı̀nh nuôi cấy bằng cách đếm số lươ ̣ng khuẩn la ̣c trên mă ̣t tha ̣ch

Để xác đi ̣nh số lượng tế bào của mô ̣t loài vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy có dung tı́ch V ml, người ta tiến hành pha loãng trong các ống nghiê ̣m có chứa nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiê ̣m cuối cùng lấy ra v’ ml dung di ̣ch rồi trải đều lên bề mă ̣t môi trường đă ̣c trong đı̃a petri Kết quả trong đı̃a petri có x khuẩn la ̣c phát triển Hãy tı́nh số lượng tế bào có trong bı̀nh nuôi cấy.

Hướng dẫn giải

Go ̣i a là tổng số tế bào vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy:

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml di ̣ch nuôi cấy (tế bào/ml) ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong ml di ̣ch nuôi cấy (tế bào/ml) ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong ml di ̣ch nuôi cấy

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong ml di ̣ch nuôi cấy ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong ml di ̣ch nuôi cấy ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong ml di ̣ch nuôi cấy

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong v’ ml di ̣ch nuôi cấy

Mă ̣t khác : Trong v’ ml dung di ̣ch nuôi cấy lấy từ ống nghiê ̣m cuối cùng sau đó cấy vào đı̃a petri để quan sát khuẩn la ̣c Số khuẩn la ̣c đếm được là x (2)

Từ (1) và (2) suy ra:

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: (Trı́ch đề thi Giải toán trên máy tı́nh cầm tay môn Sinh Học – Bộ GD&ĐT – 2011 )

Để xác đi ̣nh số lượng tế bào của mô ̣t loài vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy có dung tı́ch 8,12 lı́t, người ta tiến hành pha loãng trong các ống nghiê ̣m có chứa 9 ml nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiê ̣m thứ 5 lấy ra 0,01ml dung di ̣ch rồi trải đều lên trên mă ̣t môi trường đă ̣c trong đı̃a petri Kết quả: trong đı̃a có 37 khuẩn la ̣c phát triển.

a) Tı́nh số lượng tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy trên.

b) Nếu cho biết mỗi tế bào vi khuẩn có khối lượng gam/tế bào thı̀ khối lượng vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy trên là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Tı́nh số lượng tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy trên Đổi lít ∑ Go ̣i a là tổng số tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy.

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml bı̀nh nuôi cấy (tế bào/ml) ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Theo đề ta có:

∑ Vâ ̣y số tế bào trong bı̀nh nuôi cấy là (tế bào).

b) Khối lươ ̣ng vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy trên là :

Ví dụ 2: Để xác đi ̣nh số lượng tế bào của mô ̣t loài vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy có dung tı́ch 5 lı́t, người

ta tiến hành pha loãng trong các ống nghiê ̣m có chứa 9ml nước cất vô trùng theo sơ đồ sau:

Trong ống nghiê ̣m thứ 5 lấy ra 0,01 ml dung di ̣ch rồi trải đều lên trên mă ̣t môi trường đă ̣c đựng trong đı̃a petri Kết quả: trong đı̃a có 50 khuẩn la ̣c phát triển.

a) Tı́nh số lượng tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy trên.

b) Nếu cho biết mỗi tế bào vi khuẩn có khối lượng gam/tế bào thı̀ khối lượng vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy trên là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Tı́nh số lượng tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy trên Đổi lít = ∑ Go ̣i a là tổng số tế bào vi khuẩn có trong bı̀nh nuôi cấy.

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml bı̀nh nuôi cấy (tế bào/ml) ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m

∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Số lượng tế bào vi khuẩn có trong 1 ml ống nghiê ̣m ∑ Theo đề ta có:

∑ Vâ ̣y số tế bào trong bı̀nh nuôi cấy là (tế bào) b) Khối lươ ̣ng vi khuẩn trong bı̀nh nuôi cấy trên là :

CHƯƠNG 3 BÀI TẬP SINH HỌC TẾ BÀO

Dạng 1: Tính khối lượng tối thiểu của các đại phân tử hữu cơ

Giả sử một phân tử A có chứa nguyên tố M chiếm tỉ lệ m% trong phân tử A Khối lượng phân tử của A

Ví dụ 1:

1) Nitơ (khối lượng phân tử tương đối M = 14) chiếm 8,48% khối lượng của L- phêninalanin Khối lượng phân tử tối thiểu của L-phêninalanin là bao nhiêu?

2) Phân tử miôglôbin chứa 0,335% sắt (Fe = 56) Tính khối lượng phân tử tối thiểu của miôglôbin?

Hướng dẫn giải

(vì L-phêninalanin chỉ có một nguyên tử nito)

Ví dụ 2: Acetyl-CoA là một chất chuyển hóa trung gian trong hô hấp tế bào Lưu huỳnh (S có khối lượng

phân tử tương đối là M = 32,065) chiếm 3,9607% khối lượng của Acetyl- CoA Khối lượng phân tử tối thiểu của Acetyl-CoA là bao nhiêu? Biết trong Acetyl-CoA chỉ có một nguyên tử S Số nguyên tử oxi và phốt pho có trong Acetyl-CoA là bao nhiêu biết tỉ lệ của chúng lần lượt là 33,6% và 11,48% Biết O = 16,00; P = 30,97.

Hướng dẫn giải

∑ Khối lượng phân tử tối thiểu của Acetyl-CoA là ∑ Số nguyên tử O có trong Acetyl-CoA là

∑ Số nguyên tử P có trong Acetyl-CoA là

Ví dụ 3:

a) Nitơ (M = 14) chiếm 19,17% khối lượng của L-lizin Khối lượng phân tử của L-lizin là bao nhiêu? b) Phân tử L-lizin chứa 2 nguyên tử nitơ Khối lượng phân tử của nó là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

Dạng 2: Tính diện tích bề mặt và thể tích của tế bào, bào quan Tính tỉ số S/V.

v Đối với tế bào hay bào quan có dạng hình cầu có bán kính là R: - Diện tích bề mặt của tế bào:

- Thể tích của tế bào:

v Đối với tế bào hay bào quan có dạng hình trụ tròn có bán kính là R, chiều cao h: - Diện tích bề mặt của tế bào

- Thể tích của tế bào:

v Đối với tế bào hay bào quan có dạng hình khối lập phương có cạnh là a: - Diện tích bề mặt của tế bào

- Thể tích của tế bào: v Tính tỷ lệ diện tích và thể tích

Ví dụ 1: Đường kính của một cầu khuẩn là 3 μm, một trứng ếch có đường kính 30 μm Tính diện tích bề mặt và thể tích của cầu khuẩn và trứng ếch So sánh tỷ lệ diện tích và thể tích (S/V) của cầu khuẩn và

Ví dụ 2: Hai tế bào A và B đều có hình khối lập phương Giả sử tế bào A có tỉ lệ S/V bằng 0,42, còn tế

bào B có tỉ lệ S/V bằng 3,4 Tế bào nào có kích thước lớn hơn? Tính diện tích bề mặt toàn phần và thể tích mỗi tế bào?

Hướng dẫn giải

ü Tế bào càng nhỏ thì có tỉ lệ S/V càng lớn Tế bào B có tỉ lệ S/V lớn hơn tế bào A Tế bào A có kích thước lớn hơn tế bào B.

ü Đối với tế bào có dạng hình khối lập phương có cạnh là a: Diện tích bề mặt: , Thể tích:

Ví dụ 3: Có khoảng 107riboxom trong một tế bào gan Cho rằng riboxom là một khối cầu có đường kính 20 nm và tế bào gan là khối hình vuông có cạnh 20 μm Các riboxom chiếm bao nhiêu % thể tích của tế bào gan?

Hướng dẫn giải

ü Thể tích của một riboxom là:

ü Thể tích của 107riboxom trong một tế bào gan là: ü Thể tích của một tế bào gan là:

ü Tỉ lệ riboxom trong tế bào

Ví dụ 4: Tổng diện tích bề mặt toàn bộ các màng bên trong tế bào gan ước tính khoảng 110000 μm2, nếu giả sử tế bào gan có hình trụ đều với đường kính 15 μm và chiều cao h = 25 μm Hãy tính xem tổng diện tích bề mặt toàn bộ các màng bên trong tế bào gan gấp bao nhiêu lần bề mặt ngoài của tế bào gan.

Hướng dẫn giải

ü Diện tích bề mặt tế bào gan = Diện tích 2 mặt đáy + Diện tích bề mặt vòng trụ ü Diện tích 2 mặt đáy

ü Diện tích bề mặt vòng trụ = chu vi vòng tròn x chiều cao ü Diện tích bề mặt tế bào gan

ü Tổng diện tích bề mặt toàn bộ các màng bên trong so với bề mặt ngoài tế bào gan lần

Dạng 3: Bài tập về hô hấp tế bào

1 Tính hệ số hô hấp (RQ – Respiration quotient): là tỉ số giữa số phân tử CO2thải ra và số phân tử O2

hấp thụ vào khi hô hấp.

Dựa vào phương trình:

Hệ số hô hấp (RQ) thay đổi giá trị tùy theo bản chất của nguyên liệu hô hấp Hệ số hô hấp ở các nhóm chất:

- Nhóm gluxit: RQ = 1.

- Nhóm axit amin, axit béo, protein, lipit: RQ < 1 - Nhóm acit hữu cơ: RQ > 1.

Ví dụ 1: Tính hệ số hô hấp của các chất sau: Glucozơzơ (C6H12O6); Axit malic (C4H6O5); Axit sucxinic (C4H6O4); Axit oxalic (C2H2O4); Axit stearic (C18H36O2); Axit pyruvic (C3H2O3); Glixerin (C3H8O3); Axit

Axit stearic Axit pyruvic

Axit tartric

Ví dụ 2: (Trích đề thi Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học - Bộ GD&ĐT - 2012)

Cho công thức cấu tạo của các axit sau: - Axit panmitic: C15H31COOH - Axit stearic: C17H35COOH

- Axit sucxinic: HOOC-CH2-CH2-COOH - Axit malic: HOOC-CH2-CHOH-COOH Xác định hệ số hô hấp của các nguyên liệu trên.

Ví dụ 3: (Trích đề thí Olympic Sinh Học 30/4 năm 2010 - THPT Chuyên Lý Tự Trọng - Cần Thơ)

Các phản ứng phân giải gluoczo trong điều kiện hiếu khí và kị khí ở nấm men có thể tóm tắt như sau:

Trong một thí nghiệm, việc sử dụng hoàn toàn 0,5 mol glucozơzơ, trong điều kiện hiếu khí một phần và kị khí một phần, thu được 1,8 mol CO2 Hãy tính:

a) Tỉ lệ % glucozơzơ được sử dụng trong phản ứng hiếu khí.

b) Hệ số hô hấp (tỉ lệ số mol CO2hình thành trên số mol CO2tiêu thụ).

Hướng dẫn giải

a) Tỉ lệ % glucozơzơ được sử dụng trong phản ứng hiếu khí:

ü Gọi x và y lần lượt là số mol glucozơzơ được sử dụng trong điều kiện hiếu khí và kị khí ü Theo đề ta có hệ phương trình:

Tỉ lệ % glucozơzơ được sử dụng trong phản ứng hiếu khí là

b) Hệ số hô hấp (ti lệ số mol CO2hình thành trên số mol CO2tiêu thụ): ü Số mol O2được sử dụng trong quá trình trên là 0,2 x 6 = 1,2

ü Hệ số hô hấp là

Ví dụ 4: Hệ số hô hấp (RQ) là tỉ số giữa các phân tử CO2thải ra và số phân tử O2hút vào khi cơ thể hô hấp và trong quá trình hô hấp cứ 1 phân tử NADH qua chuỗi truyền electron thì tế bào thu được 3 ATP; 1 phân tử FADH2qua chuỗi truyền electron tế bào thu được 2 ATP.

a) Hãy tính (RQ) khi nguyên liệu hô hấp là C6H12O6(Glucozơzơ).

b) Tính số phân tử ATP mà tế bào thu được trong các giai đoạn của quá trình hô hấp và tổng số phân tử ATP mà tế bào thu được sau khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucozơzơ?

Chuỗi truyền electron hô hấp và photphorin hóa oxi hóa:

Tổng số ATP thu được sau khi phân giải hoàn toàn 1 phân tử glucozơzơ = 38 ATP.

2 Tính số năng lượng (ATP, Kcal) tạo ra sau quá trình hô hấp tế bào:A TÓM TẮT LÝ THUYẾT:

a) Hô hấp kị khí:

- Đường phân:

- Lên men: + Lên men rượu: + Lên men lactic:

b) Hô hấp hiếu khí:

- Đường phân: - Chu trình Crep: û

- Chuỗi truyền electron hô hấp và photphorin hóa oxi hóa:

v Nếu 100% sản phẩm tạo ra sau đường phân đi vào giai đoạn tiếp theo hoặc 100% sản phẩm đi vào chu trình Crep tạo ra

v Tổng số ATP tạo ra sau hô hấp = 34 + 4 = 38 ATP

B CÁC DẠNG BÀI TẬP:

Dạng 1: Tính số năng lượng (ATP, Kcal) tạo ra khi có a phân tử glucozơzơ tham gia vào quá trình hô

hấp Trong đó có n% sản phẩm tạo ra sau đường phân đi vào giai đoạn tiếp theo (NADH đi vào

chuỗi truyền electron, Axit pyruvic đi vào chu trình Crep) Tổng số ATP= 2a + 36an

Chứng minh công thức:

+ Sản phẩm tạo ra sau đường phân đi vào giai đoạn tiếp theo: 2a ATP + 2an NADH + 2an Axit pyruvic

+ +

Tổng số ATP tạo ra sau hô hấp = (2a+2an) ATP + (2an+2an+6an) NADH 3 + 2an FADH2 2 = 2a + 36an

Ví dụ 1: Có 10 phân tử glucozơzơ tham gia vào quá trình hô hấp, 50% sản phẩm tạo ra đi vào giai đoạn

tiếp theo thì tổng số năng lượng tạo ra sau hô hấp là bao nhiêu? Biết 1 phân tử ATP giải phóng 7,3 Kcal?

Hướng dẫn giải

ü Áp dụng công thức dạng 1: Tổng số ATP = 2a + 36an

ü Tổng số phân tử ATP tạo ra = 2 10 + 36 10 50% = 200 (ATP) ü Tổng số năng lượng tạo ra = 200 7,3 = 1460 Kcal.

Dạng 2: Tính số năng lượng (ATP, Kcal) tạo ra khi có a phân tử glucozơzơ tham gia vào quá trình hô

hấp Trong đó có m% sản phẩm tạo ra sau đường phân bỏ đi vào chu trình Crep

Tổng số ATP =8a + 30am

Chứng minh công thức:

- Sản phẩm tạo ra sau đường phân đi vào chu trình Crep: 2a ATP + 2a NADH + 2am Axit pyruvic

-Tổng số ATP tạo ra sau hô hấp

Ví dụ 2: (Trích đề thi Olympic Sinh Học 30/4 năm 2009 - THPT Chuyên Lê Quí Đôn — Long An) Có 10

phân tử glucozơzơ qua giai đoạn đường phân, 50% sản phẩm tiếp tục đi vào chu trình Crep Xác định năng lượng (Kcal) được sản xuất ra khi chấm dứt quá trình hô hấp tế bào? (Quá trình hô hấp diễn ra ở tế bào nhân sơ, 1 ATP giải phóng 7 Kcal)

Hướng dẫn giải

∑ Áp dụng công thức dạng 2: Tổng số ATP = 8a + 30am ∑ Tổng số phân tử ATP tạo ra

∑ Tổng số năng lượng tạo ra

Ví dụ 3: Có một số phân tử đường glucozơzơ tham gia vào quá trình hô hấp, 75% sản phẩm tạo ra đi vào

chu trình Crep thì thu được tổng số năng lượng là 4453 Kcal Tính số phân tử glucozơzơ tham gia vào quá trình hô hấp và số sản phẩm đi vào giai đoạn chuỗi truyền electron? Biết 1 phân tử ATP giải phóng 7,3 Kcal.

Hướng dẫn giải

∑ Gọi a là số phân tử glucozơzơ tham gia vào quá trình hô hấp ∑ Theo đề ta có:

∑ Số sản phẩm đi vào giai đoạn chuỗi truyền electron

3 Tính hệ số hiệu quả năng lượng hô hấp: là tỉ số giữa số năng lượng tích lũy trong ATP và tổng số

năng lượng chứa trong nguyên liệu hô hấp.

Ví dụ 1: Hiệu suất của hô hấp hiếu khí là bao nhiêu? Cho biết năng lượng của ATP là 31 kJ/mol và của

glucozơzơ là 2870 kJ/mol

Hướng dẫn giải

∑ Quá trình hô hấp hiếu khí tạo ra tất cả 38 ATP ∑ Hiệu suất hô hấp là

Ví dụ 2: (Trích đề thi Olympic Sinh Học 30/4 năm 2011 - THPT Chuyên Vị Thanh - Hậu Giang) Biết

một mol glucozơzơ bị phân giải sẽ giải phóng 686 Kcal Năng lượng tích lũy vào ATP là 7,3 Kcal Hãy tính hiệu suất chuyển hóa năng lượng của quá tình hô hấp nội bào khi phân giải một mol glucozơzơ?

Phần còn lại tham gia vào quá trình gì?

Hướng dẫn giải

∑ Khi phân giải 1 mol glucozơzơ sẽ tạo được 38 phân tử ATP tương ứng với số năng lượng tích lũy được là

∑ Hiệu suất chuyển hóa năng lượng là

∑ Phần năng lượng còn lại sẽ được chuyển thành nhiệt để duy trì thân nhiệt, số còn lại thoát ra môi trường bên ngoài.

Ví dụ 3: Biết năng lượng của một phân tử gam glucozơzơ là 674 Kcal/mol; năng lượng của một phân tử

ATP là 7,3 Kcal/mol Tính hiệu suất năng lượng có ích ở giai đoạn glucozơzơ biến đổi thành axit piruvic (giai đoạn đường phân) và hiệu suất năng lượng toàn bộ quá trình hô hấp hiếu khí từ một phân tử

Hướng dẫn giải

∑ Ở giai đoạn 1 glucozơzơ biến đổi thành axit pyruvic tạo được 2 phân tử ATP ∑ Hiệu suất năng lượng có ích ở giai đoạn này là

∑ Quá trình hô hấp hiếu khí từ một phân tử glucozơzơ tạo được 38 ATP ∑ Hiệu suất năng lượng của toàn bộ quá trình hô hấp hiếu khí là

Dạng 4: Một số dạng bài tập khác

Bài 1: Nếu một mảng lipit điển hình có đường kính 70 nm và mỗi phân tử lipit có đường kính 0,5 nm Có

bao nhiêu phân tử lipit để tạo nên mảng lipit trên chỉ gồm lipit? Với tỉ lệ 50 phân tử lipit/ 1 phân tử protein thì có bao nhiêu phân tử protein trong mảng lipit điển hình đó?

Hướng dẫn giải

∑ Diện tích bề mặt mảng lipit: ∑ Diện tích một phân tử lipit:

Bài 2: Glucozơzơ-6-photphat đêhiđrôgenaza (G-6DP) xúc tác phản ứng:

D-glucozơzơ 6-phophat + NADP+ 6-phophoglucono-δ-lacton + NADPH +H+

Trong hồng cầu người, hoạt tính đặc hiệu của G-6DP bình thường là 1,4 IU/ml hồng cầu Biết rằng IU (International Unit) là đơn vị quốc tế đánh giá hoạt tính enzim (1 IU = 1 mol được chuyển hóa trong 1 phút) và D-glucozơzơ 6- phophat dồi dào trong suốt thời gian thí nghiệm Cần thời gian bao lâu để chuyển hóa 100 μg D-glucozơzơ 6-phophat (Khối lượng phân tử M=260) thành 6-phophoglucono-δ-lacton trong 0,5 ml hồng cầu?

Hướng dẫn giải

D-G6-P được chuyển hóa trong 1 phút) ∑ Số mol D-G6-P có trong 100 μg = ∑ Thời gian chuyển hóa:

Ví dụ 3: (Trích đề thi Olympic Quốc tế lần 20)

Một vùng mã hóa của một gen không kể codon kết thúc gồm 735 cặp bazo nito Hãy tính khối lượng phân tử protein do gen này mã hóa Biết rằng khối lượng phân tử trung bình của một axit amin thuộc protein này ở dạng tự do chưa mất nước là 122 và có 5 liên kết disunfit hình thành tự phát trong quá trình cuộn gập của phân tử protein này Viết cách tính.

Hướng dẫn giải

∑ Số axit amin do gen mã hóa aa.

∑ Khối lượng protein

∑ Giả sử phần đầu N của Met được tách ra: Khối lượng protein

Ví dụ 8: Người ta muốn xác định số mạch pôlipeptit của phân tử hemoglobin người HbA Để phân tử

HbA ráp lại, người ta chỉ tìm thấy Valin như là đầu mút -N Đối với 100 μp Hb, tương ứng có 0,73 μg Valin ở vị trí đầu mút -N Biết rằng khối lượng phân tử của Hb= 64 000 và Valin= 117 Có bao nhiêu mạch cho phân tử HbA?

Hướng dẫn giải

∑ Đổi đơn vị:

∑ Số phân tử Hb trong 100 μg Hb ∑ Số phân tử Valin trong 0,73 μg Valin

∑ Vì Valin là đầu mút -N mỗi mạch chỉ có 1 Valin số Valin trong mỗi mạch của phân tử HbA là số mạch của HbA.

∑ Vậy số mạch trong phân tử HbA là

Ví dụ 9: (Đề thi HSG Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học - Bộ GD&ĐT - 2009 Một tế bào vi

khuẩn có một bản sao phân tử ADN nhiễm sắc thể dạng vòng tròn kín gồm 4.106cặp nucleotit Trong tính toán, sử dụng giá trịπ = 3,1416; chỉ số Avogadro = 6.1023; khối lượng một cặp nucleotit trong phân tử ADN là 660 đvC; 10 cặp nucleotit ADN sợi kép dài 3,4 nm Thể tích khối cầu tính theo bán kính r là

Hãy cho biết:

1 Nếu đường kính tế bào hình cầu này là 1μm thì nồng độ phân tử tính theo mol của ADN trong tế bào là bao nhiêu?

2 Nếu phân tử ADN trên có dạng cấu hình được mô tả lần đầu tiên bởi Watson và Crick, thì chiều dài của phân tử ADN này là bao nhiêu mét?

3 Để thu được 1 mg ADN, cần có bao nhiêu tế bào vi khuẩn?

Hướng dẫn giải

1 Tính nồng đô phân tử ADN trong tế bào

∑ Theo công thức tính nồng độ:

∑ Mỗi tế bào vi khuẩn chứa 1 phân tử ADN 1 mol ứng với 6.1023phân tử

? mol 1 phân tử ADN

∑ Số mol ADN có trong tế bào là ∑ Đổi đơn vị

∑ Thể tích của tế bào là:

∑ Nồng độ ADN trong tế bào là: 2 Chiều dài phân tử ADN là:

∑ Số tế bào vi khuẩn cần có để thu 1 mgADN là

Bài 10: (Đề thi HSG Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học - Bộ GD&ĐT - 2016)

a) So sánh một dung dịch bazơ có pH = 9 và dung dịch có pH = 4 cùng thể tích thì dung dịch nào có nhiều ion H+hơn và gấp bao nhiêu lần?

b) HCl là một axit phân li mạnh trong nước thành H+ + Cl-, pH của 0,01M HCl là bao nhiêu?

Hướng dẫn giải

a) Dựa vào kiến thức hóa học, ta có công thức tính pH là trong đó [H+] là nồng độ (mol/l) của ion H+trong dung dịch

∑ Ta có:

∑ Nồng độ ion H+ có trong dung dịch bazơ có pH = 9 là 10-9

∑ Nồng độ ion H+ có trong dung dịch bazơ có pH = 4 là 10-4

∑ Vậy dung dịch pH=4 có nhiều ion H+ hơn dung dịch pH = 4 và gấp b) Vì HCl phân li hoàn toàn trong dung dịch nên ta có phương trình như sau:

Do đó nồng độ ion H+trong dung dịch là Vậy pH của dung dịch là

CHƯƠNG 4 BÀI TẬP SINH LÍ THỰC VẬT

DẠNG 1 TÍNH CƯỜNG ĐỘ THOÁT HƠI NƯỚC

- Sự thoát hơi nước ở lá là sự bay hơi nước vào khí quyển, chủ yếu là qua bề mặt lá của cây Thoát hơi nước mang rất nhiều ý nghĩa sinh học đối với cây như: tạo điều kiện cho CO2 đi vào lá tham gia quang hợp; tạo động lực quan trọng trong việc hút nước của cây và làm giảm nhiệt độ cho bề mặt lá

- Để đánh giá, so sánh khả năng thoát hơi nước của các loài thực vật khác nhau, người ta sử dụng chỉ tiêu sinh lí như cường độ thoát hơi nước, hệ số thoát hơi nước, hiệu suất thoát hơi nước

- Cường độ thoát hơi nước được tính bằng lượng nước bay hơi đi (gam hay kilogam) trên một đơn vị diện tích lá (dm2hay m2) trong một đơn vị thời gian (phút hay giờ).

- Ý nghĩa của chỉ tiêu cường độ thoát hơi nước:

¸ Cho ta biết khả năng thoát hơi nước của các giống cây trồng khác nhau cũng như đặc tính giống ¸ Cho biết nhu cầu nước của cây trồng khác nhau vì trên 90% lượng nước hút vào sẽ thoát ra ngoài.

R Đo cường độ thoát hơi nước bằng phương pháp cân nhanh:

- Bước 1: Chuẩn bị cân ở trạng thái cân bằng.

- Bước 2: Đặt lên đĩa cân 1 lá cây, cân khối lượng ban đâu P1(g).

- Bước 3: Để cây thoát hơi nước trong thời gian t (giờ), sau đó cân lại khối lượng P2 (g) - Bước 4: Đem lá đặt trên giấy ôli, vẽ ôli và tính diện tích lá theo số ôli ˛ Cường độ thoát hơi nước (I) được tính theo công thức sau: (g/dm2/giờ).

R Một số phương pháp tính diện tích lá:

v Phương pháp 1:

- Chuẩn bị một miếng bìa đồng nhất hình vuông có diện tích S, cân khối lượng ban đầu là m1(g) - Đặt lá cây lên miếng bìa, dùng bút chì vẽ hình lá cây lên miếng bìa.

- Dùng dao hoặc kéo khoét phần lá cây bỏ đi, cân phần bìa còn lại được m2(g) - Diện tích lá được tính theo công thức sau:

- Ta có:

v Phương pháp 2:

- Cắt bỏ toàn bộ lá thí nghiệm, bỏ cuống, cân khối lượng m1(g).

- Dùng khoan lá, khoan khoảng 10-30 bản khoan (tùy vào kích thước khoan) - Cân các bản khoan này được khối lượng m2(g).

- Tính diện tích các bản khoan dựa vào đường kính khoan được S - Diện tích lá được tính theo công thức:

- Ta có:

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Cắt một mảnh lá ngô có diện tích , cân ngay sau khi cắt được 1,5 g Để mảnh lá nơi thoáng mát 15 phút rồi cân lại được 1,495 g Tính cường độ thoát hơi nước của mảnh lá ngô này?

Hướng dẫn giải

Ví dụ 2: Một mảnh lá ngô , cân ngay sau khi cắt được 1,5 g Để mảnh lá nơi thoáng mát 15 phút rồi cân lại được 1,495 g Nếu một cây ngô trưởng thành có 15 lá với diện tích mỗi lá trung bình là

thì nó thoát bao nhiêu nước mỗi ngày?

Hướng dẫn giải

Ví dụ 3: Theo thí nghiệm của Bruce Grant và Ezich Vatnic (Windener University Ecological Society of

America) Khi đếm trên 8 mẫu lá khác nhau ở một cây nhiệt đới châu Mỹ thì được mật độ khí khổng như sau (trên 1 mm2):

- Ở biểu bì lá mặt trên 276,3 - Ở biểu bì lá mặt dưới 346,2.

Nếu trung bình kích thước một lỗ khí là

a) Tính tổng diện tích lỗ khí ở 1 mm2của mặt trên và mặt dưới lá.

b) Tính tỉ số tổng diện tích lỗ khí so với diện tích 2 mặt lá Rút ra nhận xét.

Hướng dẫn giải

- Tỉ lệ tổng diện tích lỗ khí so với diện tích 2 mặt lá:

Nhận xét: Tổng diện tích lỗ khí rất nhỏ so với diện tích 2 mặt lá.

Ví dụ 4: Cắt một mảnh lá ngô có diện tích 100 cm2, cân ngay sau khi cắt được 20 g Để mảnh lá nơi thoáng mát trong 15 phút rồi cân lại, được 18,95 g

a) Tính tốc độ thoát nước của lá ngô trong một giờ.

b) Dung tích nước ước tính mà mảnh lá ngô trên thoát nước trong một ngày đêm là bao nhiêu lít?

Hướng dẫn giải

ü Lượng nước mà cây ngô này thoát ra trong một ngày đêm ngày

Ví dụ 5: Một nghiên cứu của Kixenbec ở cây ngô:

- Số lượng khí khổng (lỗ khí) trên 1 cm2biểu bì dưới là 7684, còn trên 1 cm2biểu bì trên là 9300 - Tổng diện tích lá trung bình (cả hai mặt lá) ở một cây là 6100 cm2.

a) Tổng số lỗ khí có ở cây ngô đó là bao nhiêu? Tại sao ở đa số các loài cây, số lượng lỗ khí ở biểu bì dưới thường nhiều hơn số lượng lỗ khí ở biểu bì trên mà ở ngô lại không như vậy?

b) Tỉ lệ diện tích lỗ khí trên diện tích lá là bao nhiêu? Biết

Hướng dẫn giải

Giải thích: Đa số các loài cây, số lượng lỗ khí ở biểu bì dưới thường nhiều hơn số lượng lỗ khí ở biểu bì trên mà ở ngô lại không như vậy là vì lá ngô mọc đứng.

b) Tỉ lệ diện tích lỗ khí trên diện tích lá là:

CHƯƠNG 4 BÀI TẬP SINH LÍ THỰC VẬT

DẠNG 2 TÍNH ÁP SUẤT THẨM THẤU CỦA DUNG DỊCH VÀ CỦA TẾ BÀO.SỨC HÚT NƯỚC CỦA TẾ BÀO THỰC VẬT.

- Hiện tượng khuếch tán là sự vận động các phân tử tử nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp cho tới khi cân bằng Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vào một số yếu tố sau: sự chênh lệch nồng độ, kích thước phân tử, nhiệt độ và độ nhớt của môi trường.

- Hiện tượng thẩm thấu là một trường hợp đặc biệt của khuếch tán Sự đặc biệt đó là phần tử vật chất tham gia khuếch tán là nước và phải đi xuyên qua một màng bán thấm.

- Áp suất thẩm thấu là lực gây ra sự chuyển dịch của dung môi vào dung dịch qua màng.

- Áp suất thẩm thấu của tế bào chính là áp suất thẩm thấu của dịch bào Tế bào chịu một áp suất của các chất hòa tan trong dịch tế bào gọi là áp suất thẩm thấu Áp suất thẩm thấu đó thay đổi theo nồng độ của dịch tế bào: nồng độ càng cao thì áp suất thẩm thấu càng lớn và chính áp suất thẩm thấu có vai trò quan trọng trong việc hút nước của tế bào.

1 Công thức tính áp suất thẩm thấu của dung dịch

- Theo công thức Van-Hốp, áp suất thẩm thấu của dung dịch được tính theo công thức: Trong đó: R: hằng số khí

T: nhiệt độ tuyệt đối

C: nồng độ chất tan (M = mol/lít)

i: hệ số Van-Hốp biểu thị mức độ ion hóa của dung dịch

Công thức tính i: trong đó a là hệ số phân li; n là số ion khi phân tử phân li: ví dụ như

R Chú ý:

+ Đối với các chất trong dung dịch không phân li thành ion (như đường) thì + Đối với các chất điện li mạnh trong dung dịch phân li hoàn toàn ra ion thì

+ Đối với các chất điện li yếu (axit yếu, bazơ yếu) thì phân li không hoàn toàn ra ion thì dựa vào đề

Trong đó: + n: số phân tử phân li; : số phân tử hòa tan + C: nồng độ phân li ra ion; C0: nồng độ ban đầu

- Áp suất thẩm thấu của dung dịch = Tổng áp suất thẩm thấu do mỗi chất tan trong dung dịch gây nên

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1:

a) Một dung dịch đường có nồng độ 0,01 M Tính áp suất thẩm thấu của dung dịch ở nhiệt độ b) Một dung dịch chứa glucozozơ và saccarozo với nồng độ lần lượt là 0,015 M và 0,03 M Hãy xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch biết nhiệt độ của dung dịch là

Hướng dẫn giải

b) Áp suất thẩm thấu của dung dịch chứa glucozozo và saccarozo: atm.

Ví dụ 2:

a) Xác định áp suất thẩm thấu của dung dịch ở chứa hai chất glucozozơ 0,02 M và NaCl 0,02 M b) Đưa một mô thực vật vào dung dịch đường glucozozơ 0,04 M ở nhiệt độ thì thấy khối lượng và thể tích mô thực vật này không có thay dổi Hãy tính áp suất thẩm thấu của các tế bào trong mô thực vật.

Hướng dẫn giải

a) NaCl khi phân li sẽ tạo ra 2 ion (Na+và Cl-)

b) Áp suất thẩm thấu của dung dịch đường glucozozo:

Vì khối lượng và thể tích mô thực vật này không có thay đổi Đây là môi trường đẳng trương atm.

2 Sức hút nước của tế bào thực vật

ü Dưới tác dộng của áp suất thẩm thấu của dịch bào, nước sẽ di chuyển từ ngoài vào không bào qua nguyên sinh chất Kết quả làm cho thể tích không bào tăng lên, ép nguyên sinh chất lên thành tế bào Lực này gọi là sức trương của tế bào (ký hiệu là TTB).

ü Sức hút nước (STB) của tế bào là hiệu số giữa áp suất thẩm thấu và sức trương nước của tế bào Trong đó: STBlà sức hút nước của tế bào (atm)

PTBlà áp suất thấm thấu của tế bào (atm) TTBlà áp suất trương nước (atm) R Các trạng thái nước của tế bào:

- Tế bào bão hòa nước hoặc no nước hoàn toàn:

- Tế bào héo hoàn toàn, lúc này tế bào có sức hút nước rất lớn và bằng áp suất thẩm thấu:

- Tế bào thiếu bão hòa nước Đây là trạng thái quan trọng và thường xảy ra trong cây, do thiếu bão hòa nên tế bào phải hút nước để trở nên bão hòa và đó là động lực để đưa nước vào trong cây:

- Tế bào mất nước quá lớn và dột ngột thì thành tế bào co lại và T có chiều dương:

R Ý nghĩa của sức hút nước của tế bào (S): biểu thị tình trạng thiếu nước trong tế bào do đó có ý nghĩa trong việc sử dụng chỉ tiêu này để xác định chế độ tưới nước cho cây trồng.

R Ý nghĩa của sức căng trương nước (T): T xuất hiện để chống lại sự trương lên của tế bào Vì vậy khi tế bào hút nước thì T tăng và khi tế bào bão hòa nước thì Khi đó, mặc dù vẫn còn chênh lệch áp suất thẩm thấu của tế bào và đang lớn hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch nhưng tế bào ngừng hút nước giúp bảo vệ tế bào thực vật không bị vỡ.

R Hiện tượng xitoriz: là hiện tượng xảy ra khi tế bào mất nước nhưng không phải do thẩm thấu mà do bay hơi trong môi trường không khí khô,lúc đó tế bào mất nước rất nhanh, thể tích tế bào giảm đi do đó tế bào nhăn nheo lại Chất nguyên sinh trong trường hợp này không tách khỏi tế bào.

a) Khi cho một tế bào vào dung dịch thì xảy ra trạng thái cân bằng nước giữa tế bào và dung dịch Khi đó súc hút nước của tế bào bằng áp suất thẩm thấu của dung dịch:

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Một mô thực vật gồm các tế bào giống nhau có atm, atm Người ta ngâm mô này trong dung dịch saccarozo 0,07 M ở nhiệt độ 250C trong thời gian 30 phút Hãy dự đoán về sự thay đổi về khối lượng ở mô thực vật này Giải thích vì sao?

Hướng dẫn giải

ü Vì nước từ tế bào ra dung dịch sức căng trương nước (T) giảm dần.

ü Tế bào mất nước, sức căng trương nước (T) giảm cho đến khi atm.

Ví dụ 2: Một tế bào thực vật có áp suất thẩm thấu là 3,74 atm Thả tế bào này vào dung dịch chứa NaCl

0,01 M; CaSO40,01 M; CaCl2 0,01 M Sau 30 phút, hãv xác định sức căng trương nước của tế bào Cho rằng nhiệt độ phòng thí nghiệm là và quá trình thẩm thấu nước vào tế bào không làm thay đổi áp suất thẩm thấu của tế bào.

Hướng dẫn giải

Ví dụ 3: Các tế bào của cùng một mô thực vật có áp suất thẩm thấu là 1,7 atm, khi đặt vào các dung dịch

đường có áp suất thẩm thấu là 0,8 atm; 1,1 atm; 1,5 atm sẽ có hiện tượng gì xảy ra? Biết rằng áp suất trương nước của tế bào trước khi ngâm vào dung dịch là 0,6 atm.

Hướng dẫn giải

ü Ở dung dịch đường có áp suất thẩm thấu 0,8 atm thì tế bào hút nước và tăng thể tích ü Ở dung dịch đường có áp suất thẩm thấu 1,1 atm thì tế bào không thay đổi.

ü Ở dung dịch đường có áp suất thẩm thấu 1,5 atm thì tế bào mất nước và có hiện tượng co nguyên sinh.

b) Đối với thực vật trên cạn, hấp thụ nước dạng lỏng thì để cây hút được nước thì áp suất thẩm thấu của tế bào lông hút ở rễ phải lớn hơn áp suất thẩm thấu của dung dịch đất (Tế bào ở trạng thái héo hoàn toàn ).

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 3: Một cây sống bình thường ở ven biển có áp suất thẩm thấu của đất ngập mặn là 3 atm Cây này

phải duy trì nồng độ dịch tế bào lông hút tối thiểu là bao nhiêu để sống dược trong mùa hè có nhiệt độ trung bình là , mùa đông có nhiệt độ trung bình là ?

Hướng dẫn giải

ü Dựa vào công thức

ü Nồng độ dịch tế bào lông hút tối thiểu cần phải duy trì để cây có thể sống trong được:

Ví dụ 4: Ở một loài cây mọc trong rừng ngập mặn, để cây sống được bình thường vào mùa hè có nhiệt độ

môi trường là thì cây phải duy trì nồng độ dịch tế bào lông hút tối thiểu là 0,128 M Biết rằng hệ số Van-Hốp biểu thị mức độ ion hóa của dung dịch và Hãy tính áp suất thẩm thấu lớn nhất của đất ngập mặn mà cây có thể sống được.

Hướng dẫn giải

ü Dựa vào công thức

ü Áp suất thẩm thấu lớn nhất của đất ngập mặn mà cây có thể sống được: atm.

Ví dụ 5: (Đề thi HSG Giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Bộ GD&ĐT 2011)

Ở vùng ven biển người ta đo được áp suất thẩm thấu trong đất là 9,5 atm Cây sống ở vùng đất này phải duy trì nồng độ dịch bào của lông hút tối thiểu là bao nhiêu để sống được trong mùa hè có nhiệt độ trung

Ví dụ 6: (Đề thi HSG giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Sở GD&ĐT Gia Lai – 2011)

1 Một cây sống ở vùng ven biển có áp suất dung dịch atm Nồng độ muối trong tế bào rễ cây duy trì khoảng 0,1435 M vào mùa hè và 0,153 M vào mùa đông Hỏi vùng này có nhiệt độ môi trường

2 Nếu tế bào của mô thực vật có áp suất thẩm thấu là 2,1 atm cho vào dung dịch đường có áp suất thẩm thấu 1,7 atm Hiện tượng gì sẽ xảy ra nếu áp suất trương nước của tế bào trước khi đặt vào là 0,6 atm?

Hướng dẫn giải

1 Tính nhiệt độ môi trường mùa hè và mùa đông

ü Gọi là nhiệt độ mùa hè, t2là nhiệt độ mùa đông (Đơn vị độ C) ü Công thức tính áp suất thẩm thấu trong tế bào là

ü Để cây sống được thì ü

2 Sức hút nước của tế bào trước khi đặt vào dung dịch là:

Do đó tế bào mất nước gây hiện tượng co nguyên sinh

CHƯƠNG 4 BÀI TẬP SINH LÍ THỰC VẬT

DẠNG 4 TÍNH HỆ SỐ SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG ÁNH SÁNG

Khái niệm: Hệ số sử dụng năng lượng ánh sáng là tỉ lệ giữa số năng lượng tích lũy trong các sản phẩm

của quang hợp so với số năng lượng sử dụng cho quá trình quang hợp.

& MỘT SỐ BÀI TẬP MINH HỌA

Ví dụ 1: Tính hiệu suất sử dụng năng lượng ở quang hợp của cây xanh đối với tia sáng đỏ (40 Kcal) và

xanh (60 Kcal) Biết 1 mol glucozơzơ có thể cho khoảng 686 K cal.

ü Đối với tia sáng đỏ ü Đối với tia sáng xanh

Ví dụ 2: (Đề thi HSG khu vực giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học 2010)

Hãy tính hiệu suất chuyển hoá năng lượng trong chu trình C3 Biết rằng 1 phân tử C6H12O6 dự trữ năng

Hướng dẫn giải

ü Phương tình quang hợp: - Pha sáng:

- Pha tối:

Sản phẩm của pha sáng là nguồn nguyên liệu ở pha tối: Sử dụng tất cả hết và 18ATP ü Như vậy, để tạo 1 phân tử C6H12O6với dự trữ năng lượng tương đương 674 Kcal/mol chu trình Canvin đã sử dụng 12NADPH và 18ATP Năng lượng trên tương đương với số Kcal là:

Ví dụ 3: (Đề thi HSG giải toán trên máy tính cầm tay môn Sinh Học – Đà Nẵng 2008) Biết năng lượng

ánh sáng mặt trời sử dụng cho quang hợp ở nước ta là Kcal /năm Năng suất sinh học trung bình