B. Nội dung 1 ADN
1.3. Cấu trỳc khụng gian của ADN
Năm 1953 J. Watson và F. Crick đưa ra mụ hỡnh ADN, dựa trờn cơ sở phõn tớch cỏc ảnh nhiễu xạ Rơn gen về cấu trỳc tinh thể của phõn tử ADN của R. Franklin. Hinh III.3. Cấu trỳc đoạn
M. Wilkins và quy luật về thành phần và số lượng cỏc Oligonuclờụtit
mụn sinh học lớp 9
bazơ nitric của E. Chargaf.
Kết quả nghiờn cứu của F. Chargaf cho thấy số lượng cỏc purin = cỏc pirinmidin, đặc biệt là ΣA = ΣT và ΣG = ΣX. Như vậy:
Σ(A+G) = Σ(T+X) nghĩa là:
Σ(A+G)/ Σ(T+X)=1
Mụ hỡnh cấu trỳc ADN của Watson và F. Crick (hỡnh III.4 và III.5) gồm những đặc điểm chớnh sau:
+Phõn tử ADN là một chuỗi xoắn kộp gồm hai mạch polinucleotit xoắn đều đặn xung quanh một trục chung theo hướng đối xung quanh và theo chiều ngược kim đồng từ trỏi sang phải ( xoắn phải)
+ Cỏc bazơ nitric purin và pirimidin xếp chồng khớt lờn nhau vuụng gúc với trục vũng xoắn, mặt phẳng của đường ở gần phớa phải của bazơ nitric.
+ Mỗi vũng xoắn cú đường kớnh 20Ao, chiều cao 34Ao, gồm 10 cặp nucleotit nghiờng với mặt phẳng vuụng gúc với trục của vũng xoắn một gúc 36O.
+ Hai chuỗi polinucleotit liờn kết với nhau bằng liờn kết hiđro giữa cỏc cặp bazơ nitric theo nguyờn tắc bổ sung, đảm bảo khoảng cỏch đều đặn giữa hai mạch đơn, A liờn kết với T bằng hai liờn kết hiđro và G liờn kết với X bằng ba liờn kết hiđro (xem hỡnh III.6).
Mụ hỡnh ADN do J Watson và F. Crick đưa ra đó đỏnh dấu một bước ngoặt trong lịch sử sinh học, là một trong những phỏt minh khoa học quan trọng nhất ở thế kỉ 20. Vỡ vậy , Watson, Crick và Wilkins đó nhận được giải thưởng Nobel vào năm 1962.
mụn sinh học lớp 9
Hỡnh III.4. Cấu trỳc xoắn kộp của ADN Hỡnh III.5. Mụ hỡnh lập thể của ADN
Hỡnh III.6. Cỏc cặp bazơ bắt cặp theo nguyờn tắc bổ sung
Đến nay, ngoài dạng ADN do J. Watson và F. Crick nờu ra được gọi là dạng B, người ta cũn phỏt hiện ra một số dạng xoắn kộp khỏc như: A, C, Z. Nhưng dạng B vẫn là dạng phổ biến trong điều kiện sinh lớ tế bào. Một số đặc điểm của cỏc dạng cấu trỳc ADN được thể hiện ở bảng III.1 và hỡnh III.7.
Tớnh chất đa dạng về mặt cấu trỳc xoắn kộp của phõn tử ADN liờn quan với chức năng sinh học và những điều kiện nhất định. Dạng B thuận lợi cho quỏ trỡnh tự nhõn đụi
mụn sinh học lớp 9
của ADN, dạng A thuận lợi cho quỏ trỡnh tổng hợp ARN. Dạng C thớch hợp cho sự thu xếp cấu trỳc ADN trong Cromatit. Dạng Z cú mặt trong những đoạn ADN cú liờn tiếp nhiều cặp G - X, nú cú vai trũ điều hũa tỏc dụng của cỏc gen.
Ngoài cỏc dạng nờu trờn, ADN cũn cú cấu trỳc dạng vũng kộp (ở vi rỳt, vi khuẩn , một số bào quan ở sinh vật nhõn chuẩn), hay vũng đơn và dạng sợi thẳng đơn (ở vi rỳt).
Hỡnh III.7. Mụ hỡnh cỏc dạng ADN khỏc nhau
ADN cú chiều dài gấp nhiều dài của protein, vớ dụ ADN của virut SV 40 cú chiều dài là 17.000Ao, gấp 5 lần chiều dài phõn tử colagen là protein cú chiều dài lớn nhất 3000AO. NST của người cú chuỗi polinucleotit dài hơn 8cm. Nhỡn chung chiều dài của ADN của bộ gen ở sinh vật nhõn sơ (procaryote) và nhõn chuẩn dài gấp hàng nghỡn lần chiều dài của tế bào mang nú. Sở dĩ chiều dài ADN vẫn bú gọn trong nhõn hay tế bào là nhờ những bậc cấu trỳc bậc cao hơn của nú trong tổ hợp với protein liờn quan với NSTsẽ được đề cập ở phần sau.
2. ARN.
ARN là hợp chất trựng hợp (polymer) của cỏc ribonucleotit. Thành phần cấu tạo của ribonucleotit gồm: đường ribozơ (C5H10O5) vỡ vậy đơn phõn cấu tạo ARN được gọi ribonucleotit, axit photphỏic và một trong 4 loại bazơ nitơ uraxin: A, G, X và U (uraxin) thay cho timin (T) ở ADN.
ARN cú cấu tạo là một chuỗi poliribonucleotit, trừ một số virut cú cấu tạo 2 chuỗi. Cấu trỳc phõn tử ARN được đảm bảo do cỏc mức cấu trỳc bậc 1,2,3. ARN cú cấu trỳc một chuỗi poliribonucleotit, thường cuộn lại thành vũng xoắn khụng lớn, cỏc cặp bazơ nitơ hỡnh thành theo nguyờn tắc bổ sung A liờn kết với U và G liờn kết với X.