Quá trình tái bản ADN diễn ra như thế nào?

Câu hỏi: Quá trình nhân đôi ADN (Tái bản ADN) diễn ra như thế nào?

Trả lời:

DN là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử, việc truyền đạt thông tin di truyền trên ADN từ thế hệ tế bào mẹ sang tế bào con thông qua có chế nhân đôi ADN; còn truyền đạt thông tin di truyền từ nhân ra tế bào chất thông qua cơ chế phiên mã và dịch mã.

Quá trình tái bản ADN hay còn gọi là quá trình nhân đôi ADN được điễn ra trong nhân tế bào, ở pha S của kỳ trung gian, quá trình này tạo ra 2 crômatit trong mỗi nhiễm sắc thể để chuẩn bị phân  chia tế bào. Quá trình nhân đôi ADN được thực hiện theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn (bán bảo toàn, giữ lại một nữa).

Cùng Top lời giải trả lời câu hỏi quá trình tái bản ADN dưới đây nhé!

1. Thời điểm, Vị trí tái bản ADN

Kì trung gian, giữa 2 lần phân bào (Pha S của chu kì tế bào).

Diễn ra trong nhân tế bào.

2. Nguyên tắc nhân đôi (3 nguyên tắc)

- Nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T, G liên kết với X

- Nguyên tắc bán bảo tồn: Phân tử ADN con đước tạo ra có một mạch của ADN ban đầu, một mạch mới.

- Nguyên tắc nửa gián đoạn: Enzym ADN-polimeraza chỉ tổng hợp mạch mới theo chiều 5’- 3’, cấu trúc của phân tử ADN là đối song song vì vậy:

Đối với mạch mã gốc 3’ - 5’ thì ADN - polimeraza tổng hợp mạch bổ sung liên tục theo chiều 5’-3’.

 Đối với mạch bổ sung 5’ - 3’, tổng hợp ngắt quãng với các đoạn ngắn Okazaki theo chiều 5’ - 3’ (ngược với chiều phát triển của chạc tái bản). Sau đó các đoạn ngắn này được nối lại nhờ ADN- ligaza để cho ra mạch ra chậm.

3. Diễn biến: Gồm 3 bước

Bước 1 : Tháo xoắn phân tử ADN

Nhờ các enzim tháo xoắn, 2 mạch đơn của phân tử ADN tách nhau dần tạo nên chạc tái bản (hình chữ Y) và để lộ ra 2 mạch khuôn.

Bước 2 : Tổng hợp các mạch ADN mới

Enzym ADN pôlimerara xúc tác hình thành mạch đơn mới theo chiều 5’ - 3’ (ngược chiều với mạch làm khuôn). Các nuclêôtit của môi trường nội bào liên kết với nuclêôtit của mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – X).

Trên mạch khuôn 3’ - 5’ mạch mới được tổng  liên tục.

Trên mạch 5’ - 3’ mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn (đoạn Okazaki)

Nguyên nhân một mạch tổng hợp gián đoạn: Vì enzym xúc tác quá trình tự nhân đôi của ADN chỉ gắn vào đầu 3’ của chuỗi pôlinuclêôtít ADN mẹ và mạch pôlinuclêôtit chứa ADN con kéo dài theo chiều 5’ - 3’) sau đó các đoạn Okazaki được nối lại với nhau nhờ enzim nối Ligaza.

Bước 3: Tạo hai phân tử ADN con

Các mạch mới tổng hợp đến đâu thì 2 mạch đơn xoắn đến đó tạo thành phân tử ADN con, trong đó một mạch mới được tổng hợp còn mạch kia là của ADN ban đầu(nguyên tắc bán bảo tồn).

4. Ý nghĩa

- Đảm bảo quá trình truyền đạt thông tin di truyền được nguyên vẹn.

- Bằng thực nghiệm, có thể nhân bản ADN thành vô số bản sao trong thời gian ngắn.

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: 2k.

– 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 = (2^k – 1) . A = (2^k – 1) . T;

G_mt = X_mt = (2^k – 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.