Nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ

Trong sinh học phân tử, quá trình nhân đôi ADN hay tổng hợp ADN là một cơ chế sao chép các phân tử ADN xoắn kép trước mỗi lần phân bào. Kết quả của quá trình này là tạo ra hai phân tử ADN gần như giống nhau hoàn toàn, chỉ sai khác với tần số rất thấp (thông thường dưới một phần vạn, xem thêm đột biến). Vậy nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ là gì? Hãy cùng Top lời giải đi tìm hiểu nhé!

1. Nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ là gì?

Nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ là quá trình diễn ra liên tục và đồng thời với quá trình phiên mã và dịch mã còn ở sinh vật nhân thực thì chúng không diễn ra đồng thời. Quá trình này có chung cơ chế nhân đôi AND theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo toàn. Đồng thời cần nguyên liệu là ADN khuôn, các loại enzim sao chép, nucleotit tự do và tổng hợp mạch mới theo chiều 5' - 3' diễn ra theo 1 cơ chế.

2. Các thành phần tham gia vào quá trình nhân đôi AND

Trong gen mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN có nhiều thành phần tham gia. Mỗi thành phần sẽ sở hữu những chức năng khác nhau, cụ thể như:

ADN mạch khuôn

Đây là thành phần chính hay còn gọi là ADN mẹ hoặc là sợi ADN gốc. Trong đó các Nucleotit sẽ lựa chọn phù hợp các nu trên ADN mẹ, lấy thông tin từ sợi gốc để tạo thông tin trên sợi bổ sung, cho ra 1 tái bản ADN giống hệt mẹ.

Nguyên liệu môi trường

Các nguyên liệu môi trường, hay nói cách khác là các loại Nucleoside Triphosphat. Ở đây sẽ có 4 loại tham gia vào quá trình tái bản bao gồm các Nu: A: ATP, T: TTP, G: GTP, X: XTP.

Các nguyên liệu này sẽ thực hiện theo nguyên tắc bổ sung giữa các Nu để sửa chữa các phân tử ADN. Các cặp nu sẽ được liên kết cố định với nhau.

Các protein

Các protein gắn đặc hiệu cũng tham gia vào quá trình gen mã di truyền và nhân đôi ADN. Cụ thể bao gồm:

– Protein này sẽ gắn vào thời điểm khởi đầu sao chép là Dna A.

– Protein tạo phức và thúc đẩy DnB liên kết với ADN là Dna C.

– Tạo dãn xoắn ADN là REP, DnB.

– Tạo Protein để liên kết ADN là: IHF và FIS.

– Ngăn cản 2 mạch ADN liên kết bổ sung là SSB.

– Hỗ trợ dừng chạc tái bản là TBP.

Enzyme

Các Enzyme tham gia vào gen mã di truyền và nhân đôi ADN bao gồm:

– Gyrase: Enzyme này có tác dụng làm giảm sức cân bằng, và phá vỡ không liên tục các liên kết của phosphodiester.

– Helicase: Enzyme này sẽ dùng cách phá vỡ liên kết Hydro để tách 2 sợi phân tử ADN. Cách này còn gọi là tháo xoắn.

– ARN polimeraza: Chức năng của enzyme này sẽ giúp tổng hợp đoạn ARN ngắn hay còn gọi là đoạn mồi với mạch khuôn của ADN mẹ.

– ADN polimeraza: Enzyme này sẽ chia thành 3 loại. Loại II và III sẽ tổng hợp ADN chính và đọc sửa còn loại I sẽ tạo chuỗi và cắt chuỗi theo 2 chiều 5’- 3’ và chiều ngược lại.

– Ligaza: Đây là enzyme cuối cùng tham gia vào quá trình tái bản ADN. Nó có chức năng nối lại các đoạn ADN ở trong quá trình nhân đôi, sửa chữa và tái tổ hợp. Ngoài ra thành phần tham gia quá trình tái bản ADN còn có các năng lượng ATP cũng đóng góp không nhỏ vào quá trình nhân đôi ADN.

3. Diễn biến quá trình nhân đôi AND

- Đầu tiên, một enzyme tên là helicase phá vỡ các liên kết hydro giữ những cặp base (A với T, C với G) để tháo gỡ cấu trúc xoắn kép của phân tử ADN.

- Hai chuỗi ADN đơn tách ra tạo thành hình chữ ‘Y’ được gọi là ‘ngã ba’ sao chép. Hai chuỗi này sẽ làm mẫu để tạo ra các sợi ADN mới.

- Sợi ADN xếp theo chiều từ 3′ đến 5′ (về phía ngã ba sao chép) gọi là sợi dẫn đầu. Sợi còn lại xếp theo chiều từ 5 ’đến 3’ (cách xa ngã ba sao chép) gọi là sợi trễ. Mỗi sợi được sao chép khác nhau tùy theo hướng sắp xếp.

>>> Xem thêm: Ý nghĩa của quá trình nhân đôi ADN?

4. Công thức và các dạng bài tập về nhân đôi ADN

Gọi A, T, G, X: là các loại nuclêôtit trong ADN ban đầu.

+ N: Tổng số nuclêôtit trong ADN ban đầu.

+ A_mt, T_mt, G_mt, X_mt: Các loại nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi.

+ N_mt: Tổng số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi.

* Nếu 1 phân tử ADN tiến hành tái bản k lần:

– Số phân tử ADN con được tạo ra là: 2^k.

– Số mạch polinuclêôtit có trong các phân tử ADN con là: 2^k . 2.

– Số mạch polinuclêôtit được cấu tạo từ nguyên liệu hoàn toàn mới là: 2^k .2 – 2.

– Số phân tử ADN có nguyên liệu hoàn toàn mới là: 2^k – 2.

– Các loại nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi:

A_mt = T_mt = (2k – 1) . A = (2^k – 1) . T;

G_mt = X_mt = (2k – 1) . X = (2^k – 1) . G

– Tổng số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp cho quá trình nhân đôi:

N_mt = (2^k – 1) . N

– Tổng số nuclêôtit tự do môi trường cần cung cấp để tạo ra các ADN có nguyên liệu hoàn toàn mới là: (2^k – 2) . N.

----------------------

Quá trình nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ là một trong những kiến thức khá khó của bộ môn sinh học. Qua bài viết này, mong rằng các bạn sẽ bổ sung thêm cho mình thật nhiều kiến thức và học tập thật tốt nhé! Cảm ơn các bạn đã theo dõi và đọc bài viết!