ADN - Axit đêoxiribonucleic (tiếng Pháp: acide désoxyribonucléique, viết tắt là ADN, còn được viết tắt là DNA theo tiếng Anh: deoxyribonucleic acid) là phân tử mang thông tin di truyền mã hóa cho hoạt động sinh trưởng, phát triển, chuyên hóa chức năng và sinh sản của các sinh vật và nhiều loài virus. DNA và RNA là những axit nucleic; cùng với protein, lipid và những cacbohydrat cao phân tử (polysaccharide), chúng là một trong bốn loại đại phân tử chính có vai trò quan trọng thiết yếu đối với mọi dạng sống được biết đến. Phần lớn các phân tử DNA cấu tạo từ hai mạch polyme sinh học xoắn đều quanh một trục tưởng tượng tạo thành chuỗi xoắn kép.
Những base nitơ giữa hai mạch đơn polynucleotide liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T, và C liên kết với G) thông qua các mối liên kết hiđro để tạo nên chuỗi DNA mạch kép. Tổng số lượng cặp base liên quan tới DNA trên Trái Đất ước tính bằng 5,0 x 1037, và nặng khoảng 50 tỷ tấn.[3] Để so sánh, tổng khối lượng của sinh quyển xấp xỉ bằng 4 nghìn tỷ tấn cacbon.[4]
DNA lưu trữ thông tin sinh học, các mã di truyền đến các thế hệ tiếp theo và để chỉ dẫn cho quá trình sinh tổng hợp protein. Mạch đơn DNA có liên kết hóa học vững chắc chống lại sự phân cắt, và hai mạch đơn của chuỗi xoắn kép lưu trữ thông tin sinh học như nhau. Thông tin này được sao chép nhờ sự phân tách hai mạch đơn. Một tỷ lệ đáng kể DNA (hơn 98% ở người) là các đoạn DNA không mã hóa (non-coding), nghĩa là những vùng này không giữ vai trò mạch khuôn để xác định trình tự protein thông qua các quá trình phiên mã, dịch mã.
Hai mạch DNA chạy song song theo hai hướng ngược nhau. Gắn với mỗi phân tử đường là một trong bốn loại nucleobase (hay các base). Thông tin di truyền được mã hóa bởi trình tự của bốn nucleobase gắn trên mỗi mạch đơn. Những mạch RNA được tổng hợp từ những khuôn mẫu DNA trong quá trình phiên mã. Và dưới sự chỉ dẫn của mã di truyền, phân tử RNA tiếp tục được diễn dịch để xác định trình tự các axit amino ở cấu trúc protein trong quá trình dịch mã.
DNA ở tế bào nhân thực (động vật, thực vật, nấm, và nguyên sinh vật) được lưu trữ bên trong nhân tế bào và một số bào quan, như ty thể hoặc lục lạp.[5] Ngược lại, ở sinh vật nhân sơ (vi khuẩn và vi khuẩn cổ), do không có nhân tế bào, DNA nằm trong tế bào chất. Bên trong tế bào, DNA tổ chức thành những cấu trúc dài gọi là nhiễm sắc thể (chromosome). Trong giai đoạn phân bào các nhiễm sắc thể hình thành được nhân đôi bằng cơ chế nhân đôi DNA, mang lại cho mỗi tế bào có một bộ nhiễm sắc thể hoàn chỉnh. Ở nhiễm sắc thể sinh vật nhân thực, những protein chất nhiễm sắc (chromatin) như histone giúp thắt chặt và tổ chức cấu trúc DNA. Chính cấu trúc thắt chặt này sẽ quản lý sự tương tác giữa DNA với các protein khác, quy định vùng nào của DNA sẽ được phiên mã.
Friedrich Miescher đã cô lập được DNA lần đầu tiên vào năm 1869. Francis Crick và James Watson nhận ra cấu trúc phân tử chuỗi xoắn kép của nó vào năm 1953, dựa trên mô hình xây dựng từ dữ liệu thu thập qua ảnh chụp nhiễu xạ tia X do Rosalind Franklin thực hiện. DNA trở thành một công cụ phân tử giúp các nhà nghiên cứu khám phá các lý thuyết và định luật vật lý sinh học, như định lý ergodic và lý thuyết đàn hồi. Những tính chất vật liệu độc đáo của DNA biến nó trở thành phân tử hữu ích đối với các nhà khoa học vật liệu quan tâm trong lĩnh vực chế tạo vật liệu cỡ micro và nano, như trong công nghệ nano DNA. Các tiến bộ trong lĩnh vực này bao gồm phương pháp origami DNA và vật liệu lai dựa trên DNA.[6]
Cấu trúc và chức năng của ADN
 |
Axít Nuclêíc
- Có trong nhân tế bào (nhiễm sắc thể). Ngoài ra còn có ở trong ti thể, lục lạp.
- Gồm 2 loại: ADN và ARN (ở một số vi rút)
- Đó là những phân tử lớn có cấu trúc đa phân, bào gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit
- Có trong nhân tế bào (nhiễm sắc thể). Ngoài ra còn có ở trong ti thể, lục lạp.
- Gồm 2 loại: ADN và ARN (ở một số vi rút)
- Đó là những phân tử lớn có cấu trúc đa phân, bào gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit
I. Cấu trúc ADN (axit dêôxiribônuclêic):
1. Thành phần cấu tạo ADN:
ADN được cấu tạo từ 5 nguyên tố hóa học là C, H, O, P, N.
ADN là loại phân tử lớn (đại phân tử), có cấu trúc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit gồm:
ADN là loại phân tử lớn (đại phân tử), có cấu trúc đa phân, bao gồm nhiều đơn phân là nuclêôtit. Mỗi nuclêôtit gồm:
- Đường đêôxiribôluzơ:
C5H10O4 - Axit phôtphoric:
H3PO4 - 1 trong 4 loại bazơ nitơ (A, T, G, X ). Trong đó A, G có kích thước lớn còn T, X có kích thước bé hơn.
2. Cấu trúc ADN:
ADN là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch pôlinuclêôtit xoắn đều quanh một
trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải): 1 vòng xoắn có:
- 10 cặp nuclêôtit.
- Dài 34 Ăngstrôn
- Đường kính 20 Ăngstrôn.
- Liên kết trong 1 mạch đơn: nhờ liên kết hóa trị giữa axít phôtphôric của nuclêôtit với đường C5 của nuclêôtit tiếp theo.
- Liên kết giữa 2 mạch đơn: nhờ mối liên kết ngang (liên kết hyđrô) giữa 1 cặp bazơ nitríc đứng đôi diện theo nguyên tắc bổ sung (A liên kết với T bằng 2 liên kết hyđrô hay ngược lại; G liên kết với X bằng 3 liên kết hyđrô hay ngược lại).
- Hệ quả của nguyên tắc bổ sung:
+ Nếu biết được trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong một mạch đơn này à trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong mạch còn lại.
+ Trong phân tử ADN: tỉ số:A+TG+X là hằng số nhất định đặc trưng cho mỗi loài.
+ Trong phân tử ADN: tỉ số:
II. Tính chất của ADN
- ADN có tính đặc thù: ở mỗi loài, số lượng + thành phần + trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong phân tử ADN là nghiêm ngặt và đặc trưng cho loài.
- ADN có tính đa dạng: chỉ cần thay đổi cách sắp xếp của 4 loại nuclêôtit à tạo ra các ADN khác nhau.
III. Chức năng của ADN
Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền về cấu trúc và toàn bộ các loại prôtêin của cơ thể sinh vật, do đó quy định các tính trạng của cơ thể sinh vật.
à Thông tin di truyền: được chứa đựng trong ADN dưới hình thức mật mã (bằng sự mã hóa bộ 3) cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau trên 1 mạch đơn quy định 1 axít amin (aa) (= mã bộ 3) hay bộ 3 mã hóa = mã di truyền = đơn vị mã = 1 codon).
à Thông tin di truyền: được chứa đựng trong ADN dưới hình thức mật mã (bằng sự mã hóa bộ 3) cứ 3 nuclêôtit kế tiếp nhau trên 1 mạch đơn quy định 1 axít amin (aa) (= mã bộ 3) hay bộ 3 mã hóa = mã di truyền = đơn vị mã = 1 codon).
Vậy trình tự sắp xếp các axít amin trong phân tử prôtêin được quy định bởi trình tự sắp xếp các nuclêôtit trong ADN.
Mỗi đoạn của phân tử ADN mang thông tin di truyền quy định cấu trúc của 1 loại prôtêin được gọi là gen cấu trúc.
So sánh cấu trúc và chức năng của ADN và ARN?
* Giống nhau
- Đều là các axit Nucleic có cấu trúc đa phân, đơn phân là các Nucleotit
- Đều được cấu tạo từ các nguyên tố hóa học : C, H, O, N, P
- Đều có bốn loại Nucleotit trong đó có ba loại Nu giống nhau là A, G, X
- Giữa các đơn phân đều có liên kết hóa học nối lại thành mạch
- Đều có chức năng trong quá trình tổng hợp protein đề truyền đạt thông tin di truyền
* Khác nhau
Cấu tạo:
- ADN
+ Có hai mạch xoắn đều quanh một trục
+ Phân tử ADN có khối lượng và kích thước lớn hơn phân tử ARN
+ Nu ADN có 4 loại A, T, G, X
- ARN
+ Có cấu trúc gồm một mạch đơn
+ Có khối lượng và kích thước nhỏ hơn ADN
+ Nu ARN có 4 loại A, U, G, X
Chức năng:
- ADN :
+ ADN có chức năng tái sinh và sao mã
+ ADN chứa thông tin qui định cấu trúc các loại protein cho cơ thể
- ARN:
+ ARN không có chức năng tái sinh và sao mã
+ Trực tiếp tổng hợp protein
mARN truyền thông tin qui định cấu trúc protein từ nhân ra tế bào chất
tARN chở a.a tương ứng đến riboxom và giải mã trên phân tử mARN tổng hợp protein cho tế bào
rARN là thành phần cấu tạo nên riboxom
-Về tên gọi:ADN viết tắt của aciddeoxyrionuceic ,còn ARN viết tắt của acidribonucleic.
-Về cấu tạo hóa học:
+ Phân tử đườg trong cấu trúc của ADN là đườg dioxyribose,còn của ARN là đườg ribose.Đườg ribose nhìu hơn đườg diôxyribse là 1 gốc OH.
-Về cấu trúc ko gian:ADN là 1 chuỗi xoắn kép,còn ARn lad 1 chuỗi xoắn đơn.
-Về cấu tạo đơn phân:
+Đơn phân của ADN là 4 loại Nucleotide:A,T,G,X.
+____________ARN là A,U,G,X.
-Về chức năg:
+ Chức năg của ADN:lưu trữ lâu dài và truyền đạt thông tin di truyền.
+_____________ARN:đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tải thông tin về gen từ ADN thành protein thích hợp,từ đó qui định tính trạg.
_mADN:lưu trữ thông tin về protein cần tổng hợp.
_tARN:vận chuyển amino acid về nơi tổng hợp protein.
_rARN:là thành phần c.tạo riboxom nơi tổng hợp protein.
- Đều là các axit Nucleic có cấu trúc đa phân, đơn phân là các Nucleotit
- Đều được cấu tạo từ các nguyên tố hóa học : C, H, O, N, P
- Đều có bốn loại Nucleotit trong đó có ba loại Nu giống nhau là A, G, X
- Giữa các đơn phân đều có liên kết hóa học nối lại thành mạch
- Đều có chức năng trong quá trình tổng hợp protein đề truyền đạt thông tin di truyền
* Khác nhau
Cấu tạo:
- ADN
+ Có hai mạch xoắn đều quanh một trục
+ Phân tử ADN có khối lượng và kích thước lớn hơn phân tử ARN
+ Nu ADN có 4 loại A, T, G, X
- ARN
+ Có cấu trúc gồm một mạch đơn
+ Có khối lượng và kích thước nhỏ hơn ADN
+ Nu ARN có 4 loại A, U, G, X
Chức năng:
- ADN :
+ ADN có chức năng tái sinh và sao mã
+ ADN chứa thông tin qui định cấu trúc các loại protein cho cơ thể
- ARN:
+ ARN không có chức năng tái sinh và sao mã
+ Trực tiếp tổng hợp protein
mARN truyền thông tin qui định cấu trúc protein từ nhân ra tế bào chất
tARN chở a.a tương ứng đến riboxom và giải mã trên phân tử mARN tổng hợp protein cho tế bào
rARN là thành phần cấu tạo nên riboxom
Phân biệt ADN và ARN?
-Về cấu tạo hóa học:
+ Phân tử đườg trong cấu trúc của ADN là đườg dioxyribose,còn của ARN là đườg ribose.Đườg ribose nhìu hơn đườg diôxyribse là 1 gốc OH.
-Về cấu trúc ko gian:ADN là 1 chuỗi xoắn kép,còn ARn lad 1 chuỗi xoắn đơn.
-Về cấu tạo đơn phân:
+Đơn phân của ADN là 4 loại Nucleotide:A,T,G,X.
+____________ARN là A,U,G,X.
-Về chức năg:
+ Chức năg của ADN:lưu trữ lâu dài và truyền đạt thông tin di truyền.
+_____________ARN:đóng vai trò thiết yếu trong việc truyền tải thông tin về gen từ ADN thành protein thích hợp,từ đó qui định tính trạg.
_mADN:lưu trữ thông tin về protein cần tổng hợp.
_tARN:vận chuyển amino acid về nơi tổng hợp protein.
_rARN:là thành phần c.tạo riboxom nơi tổng hợp protein.
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét