1. ARN và cấu tạo húa học
- Axit ribụnuclờic hay ARN, là hợp chất hữu cơ thuộc loại Axit nuclờic, là vật chất di truyền ở cấp độ phõn tử.
- Được cấu tạo từ 5 nguyờn tố húa học: C, H, O, N, P.
- Thuộc loại đại phõn tử, cú khối lượng và kớch thước lớn nhưng nhỏ hơn nhiều so với ADN.
- Cấu tạo theo Nguyờn tắc đa phõn gồm nhiều đơn phõn là cỏc nuclờụtit. Cú 4 loại nuclờụtit là: Ađờnin (A), Uraxin (U), Guamin (G) và Xitụzin (X).
- Được cấu tạo bởi: axit H3PO4,đường ribụzơ C5H10O5, bazơ nitric (A, U, G, X). - Cỏc nuclờụtit trờn mạch đơn liờn kết với nhau bằng liờn kết húa trị.
- Cũng như ADN, ARN cú số lượng, thành phần, trật tự sắp xếp cỏc nuclờụtit xỏc định. Nếu thay đổi số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp cỏc nuclờụtit sẽ tạo ra vụ số phõn tử ARN khỏc nhau. Vỡ vậy, ARN mang tớnh đa dạng và đặc thự.
2. ARN và cấu trỳc khụng gian
Cấu trỳc khụng gian của ARN là một đoạn xoắn đơn được tổng hợp từ một đoạn của phõn tử ADN (gen).
3. Chức năng của ARN
Tựy theo chức năng mà ARN được chia thành cỏc loại khỏc nhau, cụ thể là:
- ARN thụng tin (mARN): truyền đạt thụng tin quy định cấu trỳc của Prụtờin cần tổng hợp từ gen trong nhõn ra tế bào chất đến ribụxụm.
- ARN vận chuyển (tARN): vận chuyển cỏc axit amin trong mụi trường nội bào vào ribụxụm để tổng hợp Prụtờin.
- ARN ribụxụm (rARN): cấu tạo nờn ribụxụm - là nơi tổng hợp Prụtờin.
quỏ trỡnh tổng hợp cỏc loại arn
- Sự tổng hợp mARN diễn ra trong nhõn tế bào, tại NST, ở kỡ trung gian (pha G1) - lỳc đú, NST đang ở dạng sợi mảnh.
- Dưới sự tỏc dụng của enzim ARN pụlimeraza, cỏc liờn kết hiđrụ trờn một phõn tử ADN ứng với một hay một số gen lần lượt bị cắt đứt. Quỏ trỡnh lắp rỏp cỏc ribụnuclờụtit tự do của mụi trường nội bào với cỏc nuclờụtit trờn mạch mó gốc của gen theo NTBS: A liờn kết với U, G liờn kết với X (và ngược lại). Kết quả là tạo cỏc mARN.
- Tiếp đú, 2 mạch của gen liờn kết với nhau theo NTBS trở về trạng thỏi ban đầu. Sự tổng hợp tARN và rARN cũng tuõn theo cơ chế tổng hợp trờn nhưng sau khi mạch nuclờụtit
được hỡnh thành sẽ tiếp tục tạo thành cấu trỳc bậc cao hơn để hỡnh thành phõn tử tARN và rARN hoàn chỉnh.
4. Nguyờn tắc tổng hợp ARN
a. Quỏ trỡnh tổng hợp:
Học sinh: Nguyễn Chõu An - 66 - Trường THCS Nguyễn Du
- Diễn biến:
+ Gen thỏo xoắn và tỏch dần 2 mạch. Một mạch của gen làm khuụn mẫu để tổng hợp mạch ARN, được gọi là mạch gốc (mạch khuụn), mạch cũn lại được gọi là mạch bổ sung.
+ Cỏc nuclờụtit trờn mạch gốc của gen lần lượt liờn kết với cỏc nuclờụtit trong mụi trường nội bào theo NTBS:
A mạch gốc liờn kết với U tự do.
T mạch gốc liờn kết với A tự do.
G mạch gốc liờn kết với X tự do.
X mạch gốc liờn kết với G tự do.
+ Sau khi tổng hợp xong, ARN tỏch khỏi gen, rời nhõn ra tế bào chất đến ribụxụm, tham gia vào quỏ trỡnh tổng hợp Prụtờin.
- Kết quả:
Mỗi lần gen sao mó được một phõn tử ARN cú trỡnh tự cỏc nuclờụtit giống với mạch bổ sung của gen nhưng thay U bằng T.
- Quỏ tỡnh tổng hợp cú sự tham gia của hệ enzim ARN pụlimeraza và một số yếu tố khỏc.
b. Nguyờn tắc tổng hợp:
- Nguyờn tắc khuụn mẫu: mạch gốc (mạch khuụn) của gen làm khuụn mẫu để tổng hợp nờn mạch ARN.
- Nguyờn tắc bổ sung (NTBS): Cỏc nuclờụtit trờn mạch gốc của gen lần lượt liờn kết với cỏc nuclờụtit trong mụi trường nội bào theo NTBS:
+ A mạch gốc liờn kết với U tự do. + T mạch gốc liờn kết với A tự do. + G mạch gốc liờn kết với X tự do. + X mạch gốc liờn kết với G tự do.
c. Mối quan hệ giữa gen và ARN (mARN):
- Mối quan hệ: gen (mạch gốc của gen) là khuụn mẫu tổng hợp nờn mạch ARN.
- Bản chất mối quan hệ: trỡnh tự cỏc nuclờụtit trờn gen quy định trỡnh tự cỏc nuclờụtit trờn phõn tử ARN.
1. Nờu vai trũ của ARN trong tế bào?
Trả lời:
- ARN được dựng là vật chất mang thụng tin di truyền (đối với một số vi-rỳt). - ARN cú chức năng trong sự dịch mó di truyền của gen, được thể hiện qua:
+ ARN thụng tin (mARN): truyền đạt thụng tin quy định cấu trỳc của Prụtờin cần tổng hợp từ gen trong nhõn ra tế bào chất đến ribụxụm.
+ ARN vận chuyển (tARN): vận chuyển cỏc axit amin trong mụi trường nội bào vào ribụxụm để tổng hợp Prụtờin.
+ ARN ribụxụm (rARN): cấu tạo nờn ribụxụm - là nơi tổng hợp Prụtờin.
- Ngoài ra, người ta cũn tỡm thấy loại ARN cú chức năng xỳc tỏc cỏc phản ứng sinh học trong tế bào được gọi là ribụzim.
2. So sỏnh cấu trỳc của AND (gen) và cấu trỳc của ARN?
Trả lời:
*Giống nhau:
Học sinh: Nguyễn Chõu An - 67 - Trường THCS Nguyễn Du
- Đều được cấu tạo từ 5 nguyờn tố húa học: C, H, O, N, P. - Đều thuộc loại đại phõn tử, cú khối lượng và kớch thước lớn.
- Đều cú cấu tạo đa phõn gồm nhiều đơn phõn là cỏc nuclờụtit, cú 3 trong 4 nuclờụtit giống nhau: A, G, X.
- Đều cú tớnh đa dạng và đặc thự bởi số lượng, thành phần và trật tự sắp xếp cỏc nuclờụtit.
- Đều cú cấu trỳc xoắn.
- Cỏc nuclờụtit trờn mạch đơn liờn kết với nhau bằng liờn kết húa trị.
- Chức năng: đều liờn quan tới thụng tin di truyền và quỏ trỡnh tổng hợp Prụtờin.
*Khỏc nhau:
ADN (gen) ARN
- Cú khối lượng, kớch thước lớn hơn ARN. - Cú khối lượng, kớch thước nhỏ hơn ADN. - Đơn phõn là cỏc nuclờụtit: A, T, G, X (cú
T khụng cú U).
- Đơn phõn là cỏc nuclờụtit: A, U, G, X (cú U khụng cú T).
- Cú NTBS và liờn kết hiđrụ trong cấu trỳc. - Khụng cú NTBS và liờn kết hiđrụ trong cấu trỳc.
- Gồm 2 mạch đơn. - Gồm 1 mạch đơn. - Trong ADN cú đường đờụxiribụzơ
C5H10O4, bazơ nitric (A, T, G, X) và axit H3PO4.
- Trong ARN cú đường ribụzơ C5H10O5, bazơ nitric (A, U, G, X) và axit H3PO4.
- Chức năng:
+ Mang thụng tin di truyền - bản mó gốc.
+ Mang gen quy định cấu trỳc phõn tử Prụtờin .
- Chức năng:
+ Mang thụng tin di truyền - bản mó sao.
+ Trực tiếp tham gia vào quỏ trỡnh tổng hợp Prụtờin .
ơ
3. So sỏnh quỏ trỡnh tổng hợp ADN (gen) và quỏ trỡnh tổng hợp ARN?
Trả lời:
*Giống nhau:
- Đều diễn ra trong nhõn tế bào, tại NST, ở kỡ trung gian. - Đều cú sự thỏo xoắn và tỏch dần hai mạch đơn.
- Đều dựa trờn khuụn mẫu là ADN. Cỏc nguyờn tắc tổng hợp là NTBS và Nguyờn tắc bỏn bảo toàn (Nguyờn tắc giữ lại một nửa).
- Đều cú nguyờn liệu chớnh là cỏc nuclờụtit.
- Đều cú sự tham gia của cỏc hệ enzim và một số yếu tố khỏc.
*Khỏc nhau:
Quỏ trỡnh tổng hợp ADN (gen) Quỏ trỡnh tổng hợp ARN
- Diễn ra trong nhõn tế bào, tại NST, ở kỡ trung gian - pha S.
- Diễn ra trong nhõn tế bào, tại NST, ở kỡ trung gian - pha G1.
- Cả phõn tử ADN thỏo xoắn và tỏch dần hai mạch.
- Chỉ một đoạn của phõn tử ADN, tương ứng với một gen, thỏo xoắn và tỏch dần hai mạch. - Cả hai mạch đơn làm khuụn mẫu để tổng - Chỉ mạch gốc của gen làm khuụn mẫu để
Học sinh: Nguyễn Chõu An - 68 - Trường THCS Nguyễn Du
hợp nờn cỏc ADN con. tổng hợp ARN. - Mạch mới và mạch khuụn (mạch gốc)
cuat phõn tử ADN mẹ xoắn lại tạo nờn cỏc ADN con nằm trong nhõn tế bào.
- Sau khi tổng hợp xong, ARN tỏch khỏi gen, rời nhõn ra tế bào chất đến ribụxụm, tham gia vào quỏ trỡnh tổng hợp Prụtờin .
- Mỗi lần tự sao được 2 phõn tử ADN con. - Mỗi lần mó sao chỉ được duy nhất 1 ARN. - Nguyờn liệu chớnh là cỏc nuclờụtit: A, T,
G, X (cú T khụng cú U).
- Nguyờn liệu chớnh là cỏc nuclờụtit: A, U, G, X (cú U khụng cú T).
- Hệ enzim tham gia vào quỏ trỡnh tổng hợp là ADN pụlimeraza.
- Hệ enzim tham gia vào quỏ trỡnh tổng hợp là ARN pụlimeraza.
- Cú Nguyờn tắc bỏn bảo toàn (Nguyờn tắc giữ lại một nửa).
- Khụng cú Nguyờn tắc bỏn bảo toàn (Nguyờn tắc giữ lại một nửa).