Tất cả các tế bào của cơ thể sống đều có khả năng tự tổng hợp acid nucleic cần thiết cho mình và khơng u cầu bổ sung acid nucleic trong thức ăn. Vì vậy, hàm lượng acid nucleic trong thức ăn khơng có ý nghĩa quan trọng đối với cơ thể.
Trong tế bào, sự đổi mới của ADN chậm hơn nhiều so với ARN. Sự đổi mới của ARN xảy ra ở những tế bào đang phân chia và phát triển. Cịn lượng ARN thì lại phụ thuộc vào tốc độ sinh tổng hợp protein.
1. THỐI HĨA ACID NUCLEIC
1.1. Thối hóa ADN
Các enzym nuclease thủy phân liên kết phosphodieste trong ADN (deoxyribonuclease) có hai loại:
- Exonuclease: thủy phân không chọn lọc, cắt một nucleotid ở đầu 5 hoặc đầu 3
tạo thành oligonucleotid ngắn hơn.
- Endonuclease: thủy phân liên kết phosphodieste giữa chuỗi polynucleotid.
1.2. Thối hóa ARN
Các nuclease thủy phân liên kết phosphodieste trong ARN gồm hai loại:
- Exonuclease: có nhiều loại ARN exonuclease được tinh chế.
Ví dụ: ARN exonuclease II thủy phân chuỗi đơn ARN theo chiều 3’-5’ và sản
phẩm thủy phân là các ribonucleotid-5-phosphat. Trong khi ARN exonuclease V thủy phân chuỗi đơn ARN theo chiều 5’-3’, sản phẩm tạo thành cũng là ribonucleotid-5- phosphat.
- Endonuclease tạo sản phẩm 5-phosphat.
Với sự phối hợp của các exonuclease và endonuclease, các acid nucleic sẽ bị thủy phân tạo thành sản phẩm là các oligonucleotid ngắn và các mononucleotid. Các mononucleotid này hoặc được tận dụng để tổng hợp các polynucleotid hoặc được thối hóa tiếp tục để tạo thành các sản phẩm cuối cùng.
2. TỔNG HỢP ACID NUCLEIC
2.1. Tổng hợp DNA
Q trình tổng hợp ADN cịn được gọi là quá trình tái bản, đây là quá trình bảo tồn thông tin di truyền cho thế hệ sau.
Theo giả thuyết của Watson và Crick, chuỗi ADN được sử dụng như một khuôn để tổng hợp chuỗi ADN mới theo nguyên tắc bổ sung. Sự tái bản trước hết được khu trú ở một vùng, sau đó di chuyển dọc theo chiều dài của chuỗi ADN song song với sự mở xoắn kép. Vùng này có cấu trúc hình chữ Y nên được gọi là chạc ba tái bản của ADN. Tại vị trí này, hai sợi ADN mới được tổng hợp với sự xúc tác của hệ thống đa enzym. Trong đó, một sợi được tổng hợp liên tục (chuỗi nhanh) còn sợi kia được tổng hợp ngắt quãng (chuỗi chậm) trên khn mẫu của ADN mẹ. Q trình tổng hợp chuỗi chậm tạo
65 nên các đoạn Okazaki. Kết thúc quá trình tổng hợp, các đoạn Okazaki này được nối với nhau nhờ sự xúc tác của enzym ADN ligase.
Các enzym tham gia quá trình tổng hợp ADN:
- ADN helicase: là enzym mở xoắn kép.
- ADN gyrase (topoisomerase): có tác dụng ngăn khơng cho ADN mở xoắn kép
trở lại chạc ba tái bản, có vai trị quan trọng trong q trình tái bản ở vi khuẩn.
- ARN primase (ADNG protein): thuộc nhóm enzym ARN polymerase, là enzym
xúc tác quá trình tổng hợp sợi ARN mồi ngắn.
- ADN polymerase I (Pol I): là enzym xúc tác sự tổng hợp ADN từ các
deoxynucleosid triphosphat với sự có mặt của ADN làm khn.
- ADN polymerase II (Pol II): tác dụng chưa rõ, nó cũng có hoạt tính exonuclease
theo chiều 3-5 nhưng khơng có hoạt tính exonuclease theo chiều 5-3
- ADN polymerase III (Pol III): vai trò chủ yếu trong quá trình kéo dài chuỗi ADN
mới theo chiều 5-3 ở Escherichia coli, có hoạt tính exonuclease theo chiều 3-5
- ADN ligase: xúc tác việc nối các mẩu ADN sợi đơn (các đoạn Okazaki) thông
qua việc tạo thành liên kết phosphodieste giữa đầu 3 hydroxyl của mẩu ADN này với đầu 5 phosphat của mẩu ADN khác. ADN ligase có thể tham gia q trình nối hai sợi ADN bị đứt hoặc nối kín để tạo ADN vịng
66
2.2. Tổng hợp RNA
Sự tổng hợp ARN là q trình chuyển thơng tin di truyền từ ADN sang phân tử ARN. Quá trình tổng hợp này dựa trên nguyên tắc giống như sự tái bản ADN:
o Chiều tổng hợp từ 5’- 3’.
o Năng lượng do ATP cung cấp.
Tuy nhiên cũng có một số điểm khác:
- Khuôn ADN được bảo tồn hồn tồn trong q trình tổng hợp ARN.
- ARN polymerase khơng có hoạt tính nuclease.
- Q trình tổng hợp khơng cần có sự tham gia của đoạn mồi.
Các enzym tham gia
- ARN polymerase phụ thuộc ARN (replicase): xúc tác tự nhân đôi ARN của virut
trong tế bào chủ.
- ARN polymerase phụ thuộc AND: xúc tác phản ứng tổng hợp ARN từ các
nucleosid triphosphat bằng cách kéo dài chuỗi ARN theo phản ứngL
(NMP)n + NTP (NMP)n+1 + Ppi
ARN kéo dài
Các giai đoạn của quá trình tổng hợp ARN
- Giai đoạn mở đầu: ARN polymerase liên kết với promoter trên ADN ở vị trí -
35 tạo thành phức hợp đóng. Sau đó ARN polymerase di chuyển đến vị trí 10 tạo thành phức hợp mở. Một vùng xoắn kép khoảng 17 cặp base được tháo xoắn. ARN polymerase xúc tác sự tổng hợp với sự tham gia của GTP hoặc ATP. Đoạn ngắn ARN mới được tổng hợp (~ 12 nucleotid) được xoắn kép tạm thời với ADN.
- Giai đoạn kéo dài chuỗi: Phân tử ARN polymerase di chuyển dần theo chiều
dài sợi ADN đã được tháo xoắn để lộ vùng khuôn sẽ được ghép bổ sung. Như vậy, chuỗi ARN được kéo dài theo chiều 5-3 với sự tham gia của yếu tố kéo dài. Sau khi đã làm khn thì đoạn ADN được xoắn trở lại ngay lập tức.
- Giai đoạn kết thúc: Sau khi tổng hợp được các U, đoạn ARN trước đó có thể tự
bổ sung thành đoạn kép đơi gấp khúc như kẹp (nhờ yếu tố kết thúc). Đoạn ARN này chứa nucleoyid có tính chất bổ sung tạo thành cặp đơi xoắn kép. ARN ngừng tổng hợp, ARN polymerase giải phóng khỏi ADN, được dephosphoryl hóa để có thể bắt đầu một chu kỳ sao chép mới.
CÂU HỎI LƯỢNG GIÁ
1. Base nitơ trong thành phần acid nucleic dẫn xuất từ nhân:
A. Purin, Pyridin B. Purin, Pyrol
C. Pyrimidin, Imidazol D. Pyrimidin, Purin
67 2. Base nitơ dẫn xuất từ pyrimidin:
A. Uracil, Cytosin, Thymin B. Thymin, Uracil, Guanin C. Uracil, guanin, Hypoxanthin D. Cytosin, Guanin, Adenin 3. Base nitơ dẫn xuất từ purin:
A. Adenin, Guanin, Cytosin B. Guanin, Hypoxanthin , Thymin
C. Hypoxanthin, Metylhypoxanthin, Uracil D. Guanin, Adenin, Hypoxanthin
4. Cơng thức sau có tên:
5. Cơng thức sau có tên:
6. Thành phần hóa học chính của ADN:
A. Guanin, Adenin, Cytosin, Uracil, .D ribose, H3PO4 B. Adenin, Guanin, Uracil, Thymin, .D deoxyribose, H3PO4 C. Guanin, Adenin, Cytosin, Thymin, .D deoxyribose, H3PO4 D. Guanin, Adenin, Uracil, Thymin, .D deoxyribose, H3PO4 7. Thành phần hóa học chính của ARN :
A. Guanin, Adenin, Cytosin, Thymin, .D deoxyribose, H3PO4 B. Guanin, Adenin, Cytosin, Thymin, .D ribose
C. Guanin, Adenin, Cytosin, Thymin, .D ribose
D. Uracil, Thymin, Adenin, Hypoxanthin, .D deoxyribose, H3PO4 A. Guanin B. Adenin C. Cytosin D. Hypoxanthin A.Cytosin B. Thymin C. Hypoxanthin D. Adenin NH2 N N N NH NH2 N HO N
68 8. Thành phần hóa học chính của acid nucleic :
1. Pentose, H3PO4 , Base nitơ
2. Deoxyribose, H3PO4 , Base dẫn xuất từ purin 3. Ribose, H3PO4 , Base dẫn xuất từ pyrimidin 4. Ribose, H3PO4 , Base dẫn xuất từ pyridin 5. Deoxyribose, H3PO4 , Base dẫn xuất từ pyrol
A. 1, 2, 4 B. 1, 2, 3 C. 2, 4, 5 D. 1, 4, 5
9. Các nucleosid sau gồm :
1. Adenin nối với Ribose bởi liên kết glucosid 2. Uracil nối với Hexose bởi liên kết glucosid 3. Guanin nối với Deoxyribose bởi liên kết glucosid 4. Thymin nối với Deoxyribose bởi liên kết glucosid 5. Cytosin nối với Ribinose bởi liên kết peptid
A. 1,2,3 B. 1,3,5 C. 2,3,4 D. 1,3,4
10. Thành phần nucleotid gồm : 1. Nucleotid, Pentose, H3PO4 2. Base nitơ, Pentose, H3PO4 3. Adenosin, Deoxyribose, H3PO4 4. Nucleosid, H3PO4
5. Nucleosid, Ribose, H3PO4
69