V. AXIT NUCLấIC 1 Phõn loại axit nucleic
4. Chức năng sinh học của axitnucleic
4.1. Chức năng sinh học của ADN
ở phần lớn cỏc loài sinh vật (chỉ trừ một số virut), ADN cú chức năng là vật chất mang thụng tin di truyền. Để đảm nhiệm chức năng này, ADN cú bốn đặc tớnh cơ bản sau:
+ Cú khả năng lưu giữ thụng tin ở dạng bền vững cần cho việc cấu tạo, sinh sản và hoạt động của tế bào.
+ Cú khả năng sao chộp chớnh xỏc để thụng tin di truyền cú thể được truyền từ thế hệ này sang thế hệ kế tiếp thụng qua quỏ trỡnh phõn bào hay quỏ trỡnh sinh sản.
+ Thụng tin chứa đựng trong vật chất di truyền phải được dựng để tạo ra cỏc phõn tử cần cho cấu tạo và hoạt động của tế bào.
+ Vật liệu di truyền cú khả năng biến đổi, nhưng những thay đổi này (đột biến) chỉ xảy ra ở tần số thấp.
Trong cỏc tế bào sinh vật nhõn thật, phần lớn cỏc thụng tin di truyền cần thiết của tế bào được lưu giữ trong nhõn, chỉ một phần được lưu giữ trong ti thể (cơ quan tử cú vai trũ hụ hấp tế bào, tổng hợp ra phần lớn ATP) hoặc lạp thể (cơ quan quang hợp ở thực vật).
4.2. ARN
Loại ARN Chức năng sinh học
mARN Truyền thụng tin qui định trỡnh tự axit amin của protein từ ADN tới ribosome
tARN Dịch cỏc mó bộ ba trờn phõn tử mARN thành cỏc axit amin trờn phõn tử protein
rARN Cấu trỳc ribosome và cú vai trũ xỳc tỏc (ribozyme) hỡnh thành liờn kết peptide
Tiền-ARN
Sản phẩm trực tiếp của quỏ trỡnh phiờn mó; là phõn tử tiền thõn hỡnh thành nờn mARN, tARN và rARN hoàn thiện. ở eukaryote, một số phõn đoạn ARN intron cú vai trũ xỳc tỏc (ribozyme) phản ứng cắt chớnh nú
hoàn thiện. SRP ARN
Là thành phần của phức hệ ARN-protein làm nhiệm vụ nhận biết cỏc peptide tớn hiệu trong phõn tử protein mới được tổng hợp, giỳp "giải phúng" cỏc phõn tử protein này khỏi mạng lưới nội chất.
sno ARN Tham gia hoàn thiện rARN từ phõn tử tiền rARN và đúng gúi ribosome tại hạch nhõn.
Telomerase- ARN
Thành phần của enzym telomerase; làm khuụn để tổng hợp trỡnh tự ADN lặp lại tại cỏc đầu mỳt nhiễm sắc thể ở eukaryote.
gARN Tham gia vào quỏ trỡnh "biờn tập" ADN ti thể ở thực vật và nguyờn sinh động vật, và ADN lạp thể ở thực vật.
tmARN
ARN tớch hợp chức năng của tARN và mARN, giỳp giải phúng ribosome khỏi sự "tắc nghẽn" khi dịch mó cỏc phõn tử mARN bị mất bộ ba mó kết thỳc (stop codon).
M1 ARN Thành phần ARN cú vai trũ xỳc tỏc của ARNase P, tham gia hoàn thiện cỏc phõn tử tARN ở prokaryote.
Cỏc loại ARN can thiệp (siARN
và miARN)
Tham gia điều hũa biểu hiện gen ở eukaryote.
Xột về cấu trỳc, sở dĩ ARN cú thể đảm nhận nhiều chức năng khỏc nhau trong tế bào (khỏc với ADN) là do chỳng cú ba tớnh chất:
+ ARN cú thể tạo liờn kết hydro với cỏc phõn tử ADN hoặc ARN khỏc,
+Mỗi phõn tử ARN cú cấu hỡnh đặc thự do liờn kết hydro hỡnh thành giữa cỏc phần khỏc nhau của nú,
+ Cỏc ARN cú thể mang nhiều nhúm chức khỏc, nờn ARN cú thể cú hoạt tớnh xỳc tỏc như cỏc enzym.
Việc ngày càng phỏt hiện ra nhiều chức năng khỏc nhau của ARN là cơ sở dẫn đến quan điểm cho rằng: ARN cú thể là đại phõn tử sinh học đầu tiờn xuất hiện trong quỏ trỡnh tiến húa (chứ khụng phải là ADN hay protein như nhiều giả thiết trước đõy). Cú thể tưởng tượng về một dạng sống nguyờn thủy chỉ cú ARN. Ở dạng sống này, ARN vừa cú vai trũ là vật chất mang thụng tin di truyền, vừa biểu hiện chức năng của enzym. Dạng sống đú dần biến đổi thành thế giới sống dựa trờn ba loại đại phõn tử là ADN, ARN và protein. Một bằng chứng ủng hộ quan điểm protein xuất hiện sau ARN là chức năng của ARN
trong ribosome. Trong ribosome, chớnh thành phần cú vai trũ xỳc tỏc hỡnh thành liờn kết peptide (enzym peptidyl transferase) là ARN. Điểm khỏc biệt giữa petidyl transferase với cỏc loại ribozyme khỏc (như ARNase P) là cỏc ribozyme khỏc đều gõy tỏc động xỳc tỏc lờn trung tõm phản ứng là phospho, cũn petidyl transferase gõy hiệu ứng xỳc tỏc lờn trung tõm phản ứng là cacbon, qua đú hỡnh thành liờn kết peptide. Cú thể ribozyme của ribosome là một “vết tớch” sút lại của dạng sống nguyờn thủy vốn chỉ cú cỏc enzym ARN.