Chức năng của axit nucleic

   Các axit nucleic là các chất sinh học quan trọng được tìm thấy trong tất cả các sinh vật sống, nơi chúng có chức năng mã hóa, chuyển giao và thể hiện gen . Những phân tử lớn này được gọi là axit nucleic vì chúng lần đầu tiên được xác định bên trong nhân tế bào , tuy nhiên, chúng cũng được tìm thấy trong ty thể và lục lạp cũng như vi khuẩn và virus. Hai axit nucleic chính là axit deoxyribonucleic ( DNA ) và axit ribonucleic ( RNA ).

I. Axit đêôxiribônuclêic (ADN)

1. Cấu trúc

a. Cấu tạo hóa học của ADN  

    ADN là đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các nucleotit. Mỗi nucleotit cấu tạo gồm 3 thành phần : 

- 1 gốc bazơ nitơ (A, T, G, X) . 

-  1 gốc đường đêoxiribôzơ (C₅H₁₀O₄)

 - 1 gốc Axit photphoric (H₃PO₄)

    Các loại nucleotit chỉ khác nhau ở bazo nito nên người ta đặt tên các loại nucleotit theo tên của bazo nito. 

    Nucleotit liền nhau liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị (phospho dieste) để tạo nên chuỗi polinucleotit.

   Liên kết hóa trị là liên kết giữa gốc đường đêoxiribôzơ (C₅H₁₀O₄) của nucleotit này với gốc axit photphoric (H₃PO₄) của nucleotit khác .
b. Cấu trúc không gian của phân tử ADN

    Mỗi phân tử ADN gồm có hai chuỗi polinucleotit  song song ngược chiều nhau( chiều 3'→5' và chiều 5'→3') . Các nucleotit của hai mạch liên kết với nhau theo nguyên tắc bổ sung.

    - A – T liên kết với nhau bằng 2 liên kết H

    - G -  X liên kết với nhau bằng 3 liên kết H

   Từ hệ quả của nguyên tắc bổ sung thì ta có thể suy ra được số lượng nucleotit và thành phần của nucleotit ở mạch còn lại.

Khoảng cách giữa hai cặp bazo là 3,4A0

Một chu kì vòng xoắn có 10 cặp nucleotit ( 20 nucleotit)

Đường kính của vòng xoắn là 20 A0
2. Chức năng

   - Mang, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền.

  II. Axit ribônuclêic (ARN)

   1. Cấu trúc 

  Cấu tạo hóa học của ARN 

   Tương tự như phân tử AND thì ARN là đại phân tử cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các ribonucleotit.

  Mỗi đơn phân (ribonucleotit) gồm 3 thành phần : 

 -  1 gốc bazơ nitơ (A, U, G, X) khác ở phân tử ADN là không có T   

 -  1 gốc đường ribolozo (C₅H₁₂O₅ ), ở ADN có gốc đường  đêoxiribôz(C₅H₁₀O₄ )

 -  1 gốc axit photphoric (H₃PO₄).

     ARN có cấu trúc gồm một chuỗi poliribonucleotit . Số ribonucleotit trong ARN bằng một nửa nucleotit trong phân tử ADN tổng hợp ra nó.

     Các ribonucleotit liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị giữa gốc (H₃PO₄H₃PO₄) của ribonucleotit này với gốc đường ribolozo của ribonucleotit kia tạo thành chuỗi poliribonucleotit. 
2. Phân loại ARN
   - Dựa vào chức năng, ARN được phân chia thành 3 loại :

     ARN thông tin (mARN) được cấu tạo từ một chuỗi pôlinuclêôtit có dạng mạch thẳng và có chứa các trình tự nuclêôtit đặc biệt để ribôxôm có thể nhận biết ra chiều của thông tin di truyền trên mARN và tiến hành dịch mã.

    ARN vận chuyển (tARN) có cấu trúc 3 thuỳ giúp liên kết với mARN và với ri bô xôm để thực hiện dịch mã.

    ARN ribôxôm (rARN) có cấu tạo một mạch nhưng tại nhiều điểm, các nuclêôtit liên kết bổ sung với nhau tạo nên các vùng xoắn kép cục bộ.

   3. Chức năng

   - mARN làm nhiệm vụ truyền thông tin từ ADN tới ribôxôm và được dùng như khuôn để tổng hợp prôtêin.

   - rARN là thành phần chính cấu tạo nên ribôxôm – bào quan chuyên tổng hợp prôtêin cho tế bào.

   - tARN có chức năng vận chuyển các axit amin tới ribôxôm trong quá trình dịch mã.

III. SO SÁNH ADN VỚI ARN:

a. Giống nhau

1. Có cấu trúc đa phân, được cấu tạo từ nhiều đơn phân

2. 1 đơn phân có 3 thành phần

+ H₃PO₄

+ Đường 5C

+ Bazơ nitríc

3. Các đơn phân liên kết với nhau bằng liên kết hoá trị tạo thành mạch

b. Khác nhau:

ADN	ARN
- Đường Đêôxiribôza (C5H10O4)	- Đường ribôza (C5H10O5)
- Có 4 loại Nu: A, T, G, X	- Có 4 loại Nu: A, U, G, X
- Gồm 2 mạch poliNu	- Gồm 1 mạch poliNu
- Dài, nhiều đơn phân	- Ngắn, ít đơn phân
- Thời gian tồn tại lâu	- Thời gian tồn tại ngắn

IV. CÁC CÔNG THỨC LIÊN QUAN ĐẾN CẤU TẠO CỦA  ADN.

   Tính số lượng các loại nucleotit trong phân tử ADN.

   Theo nguyên tắc boror sung ta có : A liên kết với T bằng 2 liên kết hidro và G liên kết với X bằng 3 liên kết H 

=> A = T; G = X  

=>  %A = %T; %G = %X.

=> %A+%G = %T+%X=50%.

=> N = A + T + G + X = 2A + 2G = 2 T + 2 X

Tính chiều dài gen: 

  Tính số liên kết hiđrô của gen: H = 2A + 3G ( lk)

  Tính số liên kết phôtphođieste:

    Trong phân tử ADN : liên kết  PHOTPHODIESTE gồm có liên kết giữa các gốc đường và gốc axit của cùng một nucleotit và liên kết cộng hóa trị giữa hai nucleotit.

+ Số lượng liên kết HÓA TRỊ  giữa các nucleotit: HT = N - 2.

+ Số lượng liên kết  giữa các gốc đường và gốc axit trong mỗi nucleotit = N

=> Tổng số liên kết PHOTPHODIESTEcủa ADN:   N + (N - 2) = 2N - 2

 Ví dụ 1 : Một gen có chiều dài là 5100 A0, số nuclêôtit loại Adenin chiếm 20%. Hãy xác định:

 1. Số lượng từng loại nuclêôtit trên gen.

 2. Số liên kết hydro của gen

 3. Số chu kỳ xoắn của gen.

4. Số liên kết photphodieste trên mỗi mạch và trên phân tử ADN.

 Hướng dẫn giải bài tập.

1. Số nuclêôtit của gen (N) 

  Số nuclêôtit từng loại (A, T, G, X)

 Theo NTBS

%A = %T = 20% => A = T = 3000×20% = 600 (nu)

 % G = %X = 50% - 20% = 30%

 → G = X = %G × N = 3000 × 30% = 900 (nu)

2. Số liên kết hyđrô trên gen

   H = 2A + 3G = (2A + 2 G) + G = Nu  + G = 3000 + 600 = 3600

3. Số chu kỳ xoắn 

4. Số liên kết photphodieste

Trên mỗi mạch = N - 1 = 2999.

Trên phân tử ADN = 2N-2 = 5998.