V. AXIT NUCLấIC 1 Phõn loại axit nucleic
2. Cấu trỳc khụng gian của Axitnucleic 1 Cấu trỳc khụng gian của ADN
2.1. Cấu trỳc khụng gian của ADN55
Trong phõn tử ADN sợi kộp (gọi như vậy vỡ mỗi phõn tử gồm hai mạch đơn polynucleotit), hai mạch polynucleotit liờn kết với nhau qua liờn kết hydro giữa cỏc nucleotit đối diện trờn hai mạch. Liờn kết hydro trong ADN hỡnh thành giữa hai mạch thường là A = T và G ≡ C. Trong đú, 55 Ngày 25 thỏng 4 năm 1953 đỏnh dấu một bước ngoặt trong quỏ trỡnh phỏt triển của lĩnh vực di truyền học hiện đại khi J.Watson và Francis Crick là đồng tỏc giả cụng bố bài bỏo "Mụ hỡnh cấu trỳc phõn tử của axit nucleic: một cấu trỳc của axit deoxyribose nucleic" trờn tạp chớ "Nature". Cụng bố của Watson và Crick là mốc đỏnh dấu bước ngoặt phỏt triển của lĩnh vực di truyền học phõn tử. Tuy vậy, trong thực tế trước khi Watson và Crick cụng bố về mụ hỡnh ADN đó cú một số nghiờn cứu được tiến hành nhằm tỡm hiểu về cấu trỳc và chức năng của cỏc đại phõn tử sinh học này. Nghiờn cứu đầu tiờn phải kể đến là cụng trỡnh của Friedrich Miescher. Năm 1871, Miescher là người đầu tiờn phỏt hiện ra axit nucleic từ nhõn của tinh trựng cỏ hồi và nhận định về khả năng cú vai trũ di truyền của axit nucleic. Gregor Mendel (1866) - người đó phỏt hiện ra cỏc quy luật vận động của cỏc “nhõn tố di truyền”, mà sau này chỳng ta gọi đú là cỏc “gen”, thụng qua cỏc thớ nghiệm lai tạo ở cõy đậu Hà Lan. Trong thực tế, cỏc phỏt hiện của Gregor Mendel và Friedrich Miescher sau này đó mở ra một thời kỳ phỏt triển mới của Di truyền học, khi mà cỏc nghiờn cứu sau đú đó cú những cơ sở căn bản để tỡm hiểu sõu hơn về cấu trỳc, chức năng và cơ chế vận động của vật chất di truyền. Vỡ lý do đú, những năm cuối thế kỷ XVIII được coi là giai đoạn khai sinh của Di truyền học hiện đại. Nếu như cỏc cụng trỡnh của Mendel khởi đầu cho sự ra đời và phỏt triển của lĩnh vực Di truyền học truyền thống trong đú cơ chế vận động của vật chất di truyền được tỡm hiểu thụng qua cỏc phương phỏp lai tạo kết hợp với thống kờ toỏn học; thỡ nghiờn cứu của Friedrich Miescher được coi là sự khởi đầu của lĩnh vực Di truyền học phõn tử (molecular genetics), mà theo đú cỏc nhà nghiờn cứu ngày càng đi sõu tỡm hiểu về vật chất di truyền dưới gúc độ cấu trỳc và chức năng. Đầu thế kỷ XIX, Kossel là người xỏc định được thành phần cấu tạo của cỏc axit nucleic bao gồm cỏc bazơ nitơ (adenine, guanine, cytosine và thymine hoặc uracil), một tiểu phõn tử đường và nhúm phosphate. Đến năm 1930, Levene cựng cộng sự phỏt hiện ra cỏc phõn tử đường cú trong thành phần nuclein là deoxyribose. Đồng thời, nhúm tỏc giả này cũng chứng minh được rằng trong tế bào cú cả hai dạng của axit nucleic: axit ribonucleic (ARN) và axit deoxyribonucleic (ADN). Từ đú đến nay, cấu trỳc và chức năng của cỏc axit nucleic ngày càng được hiểu biết sõu hơn với vai trũ là vật chất mang thụng tin di truyền.
5’
5’ 3’
số gạch nối giữa cỏc nucleotit (A, T, G và C) phản ỏnh số liờn kết hydro giữa chỳng; theo đú, giữa A và T cú hai liờn kết hydro, cũn giữa G và C cú ba liờn kết hydro. Nguyờn tắc liờn kết này cũn gọi là nguyờn tắc bổ sung, hay nguyờn tắc Chargaff 56
Cấu trỳc khụng gian của ADN (cấu trỳc bậc 2) đầu tiờn được J. Watson và F.Crick đề sướng vào năm 1953 với nội dung cơ bản như sau:
ADN được cấu tạo từ 2 mạch polynucleotit deoxiriboza nằm song song ngược chiều nhau, xoắn lại với nhau theo chu kỳ. Trờn mỗi mạch cỏc nucleotit deoxiriboza liờn kết lại với nhau nhờ cỏc liờn kết phụtphodieste.
Hỡnh 42: J. Watson và F.Crick với mụ hỡnh ADN mà 2 ụng xõy
dựng được
liờn kết với nhau thụng qua cỏc base chứa nitơ dọc theo phõn tử ADN nhờ cỏc liờn kết hidro. Cỏc liờn kết hidro hướng từ nhúm NH2 của adenin đến nhúm - OH của thymine và từ nhúm - NH2 của guamin đến nhúm - OH của Cytosine. Điều này cú nghĩa là trỡnh tự sắp xếp cỏc base chứa nitơ ở một trong hai mạch cú thể tuỳ ý, nhưng trỡnh tự sắp xếp cỏc base chứa nitơ ở trong mạch thứ hai sẽ phụ thuộc một cỏch nghiờm ngặt vào trỡnh tự sắp xếp cỏc base chứa nitơ trong mạch thứ nhất. Cỏc cặp Adenin - Thymine và Guanin - Cytosine là những cặp bổ sung
Sau này người ta cũn phỏt hiện ra nhiều loại ADN nữa đú là dạng A,C,D và Z, cỏc dạng này cú sự khỏc nhau về chiều quay của chuỗi xoắn kộp, đường kớnh vũng xoắn, số cặp bazơ nitơ …(Hỡnh 42).