Cấu trỳc ADN
a) Cấu trỳc hoỏ học của ADN
- ADN tồn tại chủ yếu trong nhõn tế bào, cũng cú mặt ở ti thể, lạp thể. ADN là một loại axit hữu cơ cú chứa cỏc nguyờn tố chủ yếu C, H, O, N và P (hàm lượng P cú từ 8 đến 10%)
- ADN la` đại phõn tử, cú khối lượng phõn tử lớn, chiều dài cú thể đạt tới hàng trăm micromet, khối lượng phõn tử cú từ 4 đến 8 triệu, một số cú thể đạt tới 16 triệu đơn vị cacbon.
- ADN cấu tạo theo nguyờn tắc đa phõn, mỗi đơn phõn là một loại nuclờụtit, mỗi nuclờụtit cú 3 thành phần, trong đú thành phần cơ bản là bazơ – nitric. 4 loại nuclờụtit mang tờn gọi của cỏc bazơ – nitric, trong đú A và G cú kớch thước lớn, T và X cú kớch thước bộ. - Trờn mạch đơn của phõn tử cỏc đơn phõn liờn kết với nhau bằng liờn kết hoỏ trị là liờn kết hỡnh thành giữa đường C5H10O4 của nuclờụtit này với phõn tử H3PO4 của nuclờụtit bờn cạnh, (liờn kết này cũn được gọi là liờn kết photphodieste). Liờn kết photphodieste là liờn
kết rất bền đảm bảo cho thụng tin di truyền trờn mỗi mạch đơn ổn định kể cả khi ADN tỏi bản và phiờn mó.
- Từ 4 loại nuclờụtit cú thể tạo nờn tớnh đa dạng va` đặc thự của ADN ở cỏc loài sinh vật bởi số lượng, thành phần, trỡnh tự phõn bố của nuclờụtit.
b) Cấu trỳc khụng gian của ADN
- Vào năm 1953, J.Oatxơn và F.Cric đó xõy dựng mụ hỡnh cấu trỳc khụng gian của phõn tử ADN.
- Mụ hỡnh ADN theo J.Oatxown và F.Cric cú đặc trưng sau:
+ Là một chuỗi xoắn kộp gồm 2 mạch pụlinuclờụtit xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trỏi sang phải như một thang dõy xoắn, mà 2 tay thang là cỏc phõn tử đường (C5H10O4) và axit phụtphoric sắp xếp xen kẽ nhau, cũn mỗi bậc thang là một cặp bazơ nitric đứng đối diện và liờn kết với nhau bằng cỏc liờn kết hiđrụ theo nguyờn tắc bổ sung, nghĩa là một bazơ lớn (A hoặc G) được bự bằng một bazơ bộ (T hoặc X) hay ngược lại. Do đặc điểm cấu trỳc, ađenin chỉ liờn kết với timin bằng 2 liờn kết hiđrụ và guanin chỉ liờn kết với xitụzin bằng 3 liờn kết hiđrụ.
+ Do cỏc cặp nuclờụtit liờn kết với nhau theo nguyờn tắc bổ sung đó đảm bảo cho chiều rộng của chuỗi xoắn kộp bằng 20 Å , khoảng cỏch giữa cỏc bậc thang trờn chuỗi xoắn bằng 3,4Å, phõn tử ADN xoắn theo chu kỳ xoắn, mỗi chu kỳ xoắn cú 10 cặp nuclờụtit cú chiều cao 34Å .
- Ngoài mụ hỡnh của J.Oatxơn, F.Cric núi trờn đến nay người ta cũn phỏt hiện ra 4 dạng nữa đú là dạng A, C, D, Z cỏc mụ hỡnh này khỏc với dạng B (theo Oatxơn, Cric) ở một vài chỉ số: số cặp nuclờụtit trong một chu kỳ xoắn, đường kớnh, chiều xoắn...
- Ở một số loài virut và thể ăn khuẩn ADN chỉ gồm một mạch pụlinuclờụtit. ADN của vi khuẩn, ADN của lạp thể, ti thể lại cú dạng vũng khộp kớn.
Cơ chế và ý nghĩa tổng hợp ADN
a) Sự tổng hợp ADN
Vào kỡ trung gian của phõn bào nguyờn phõn, giảm phõn ADN trở về trạng thỏi ổn định. Dưới tỏc dụng của enzim ADN-polimeraza, cỏc liờn kết hiđro bị cắt 2 mạch đơn của ADN tỏch nhau ra, trờn mỗi mạch đơn cỏc nuclờụtit lần lượt liờn kết với cỏc nuclờụtit tự do của mụi trường theo nguyờn tắc bổ sung (NTBS) (A liờn kết với T bằng 2 liờn kết hiđrụ, G liờn kết với X bằng 3 liờn kết hiđrụ, và ngược lại). Kết quả từ một phõn tử ADN mẹ hỡnh thành 2 phõn tử ADN con, trong mỗi ADN con cú một mạch là nguyờn liệu cũ, 1 mạch là nguyờn liệu mới được xõy dựng nờn, theo nguyờn tắc bỏn bảo toàn.
Cần lưu ý enzim ADN-polimeraza chỉ cú tỏc dụng tổng hợp cỏc mạch đơn mới theo chiều 5’ – 3’. Nờn trờn phõn tử ADN mẹ, mạch (3’ – 5’) được sử dụng làm khuụn tổng hợp liờn tục. Cũn trờn mạch đơn mẹ (5’ – 3’) được tổng hợp theo chiều ngược lại (tổng hợp giật lựi) tạo thành từng đoạn ngắn mỗi đoạn được gọi la` đoạn Okazaki.
b) í nghĩa tổng hợp ADN
Sự tổng hợp ADN là cơ sở hỡnh thành NST, đảm bảo cho quỏ trỡnh phõn bào nguyờn phõn, giảm phõn, thụ tinh xảy ra bỡnh thường, thụng tin di truyền của loài được ổn định. Ở cấp độ tế bào và cấp độ phõn tử qua cỏc thế hệ. Nhờ đú con sinh ra giống với bố mẹ, ụng bà tổ tiờn.
Tớnh đặc trưng của phõn tử ADN.
+ Đặc trưng bởi số lượng, thành phần trỡnh tự phõn bố cỏc nuclờụtit, vỡ vậy từ 4 loại nuclờụtit đó tạo nờn nhiều loại phõn tử ADN đặc trưng cho mỗi loài
+ Đặc trưng bởi số lượng, thành phần trỡnh tự phõn bố cỏc gen trong từng nhúm gen liờn kết.
Chức năng cơ bản của ADN
+ Chứa thụng tin di truyền, thụng tin di truyền được mật mó dưới dạng trỡnh tự phõn bố cỏc nuclờụtit của cỏc gen trờn phõn tử ADN
+ Nhõn đụi để truyền thụng tin di truyền qua cỏc thế hệ + Chứa cỏc gen khỏc nhau, giữ chức năng khỏc nhau. + Cú khả năng đột biến tạo nờn thụng tin di truyền mới.