Quá trình tự nhân đôi của ADN

I. Quá trình tự nhân đôi ADN

1. Thời điểm và vị trí

– Thời điểm: Xảy ra pha S của chu kỳ trung gian của chu kì tế bào (ADN trong nhân của sinh vật nhân thực) hoặc ngoài tế bào chất (ADN ngoài nhân) để chuẩn bị cho phân chia tế bào.

– Vị trí: Trong nhân tế bào đối với sinh vật nhân thực và vùng nhân tế bào đối với sinh vật nhân sơ.

2. Thành phần tham gia

- ADN khuôn (ADN mẹ)

- Các nu tự do A, T, G, X

- Năng lượng: ATP

- Hệ enzim:

 3. Nguyên tắc nhân đôi

- Nguyên tắc bổ sung: một nucleotit trên mạch khuôn của gen liên kết bổ sung với một nucleotit trong môi trường nội bào bằng liên kết hidro (A-T bằng 2 liên kết; G-X bằng 3 liên kết).

- Nguyên tắc bán bảo tồn: phân tử ADN con có một mạch mới từ nguyên liệu môi trường nội bào và một mạch cũ là của ADN mẹ).

4. Các bước của cơ chế tự sao

- 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.

- Tổng hợp mạch ADN mới

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 mạch làm khuôn theo nguyên tắc bổ sung (A – T, G – X).

Do ADN chỉ gắn được nucleotit vào mạch mới khi có đầu 3’OH nên:

+ Trên mạch mã gốc (3’ → 5’) mạch mới được tổng  liên tục.

+ Trên mạch bổ sung (5’ → 3’) mạch mới được tổng hợp gián đoạn tạo nên các đoạn ngắn (đoạn Okazaki), sau đó các đoạn Okazaki được nối với nhau nhờ enzim nối.

- Hai phân tử ADN mới được tạo thành

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).

Kết quả: từ 1 ADN mẹ ban đầu qua quá trình nhân đôi tạo 2 ADN con giống nhau và giống hệt mẹ.

5. Kết quả

– Từ 1 phân tử ADN mẹ ban đầu → tự sao 1 lần → 2 ADN con.

– 2 ADN con giống hệ nhau và giống ADN mẹ ban đầu.

– ADN con có 1 mạch đơn mới với 1 mạch đơn cũ của ADN mẹ.

Lưu ý:

– Có sự khác biệt trong cơ chế nhân đôi ADN của sinh vật nhân thực với sinh vật nhân sơ

+ Hệ gen: Sinh vật nhân thực có hệ gen lớn và phức tạp hơn → Có nhiều điểm tái bản khác nhau (nhiều đơn vị tái bản). Ở sinh vật nhân sơ chỉ chỉ xảy ra tại một điểm (đơn vị tái bản).

+ Tốc độ: Sinh vật nhân sơ có tốc độ nhân đôi lớn hơn

+ Hệ enzym: Sinh vật nhân thực phức tạp hơn

6. Những đặc điểm quan trọng cần chú ý với quá trình nhân đôi AND

- Về cơ bản, sự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân thực gần giống với sự nhân đôi ADN ở sinh vật nhân sơ, chỉ khác biệt ở một số điểm cơ bản sau:

+ Sự nhân đôi ADN diễn ra đồng thời ở nhiều đơn vị nhân đôi trên cùng một phân tử ADN.

+ Hệ enzim tham gia phức tạp hơn.

- Trong quá trình nhân đôi, trên mỗi phễu tái bản thì một mạch được tổng hợp liên tục, một mạch được tổng hợp gián đoạn. Nếu tính trên cả phân tử thì mạch nào cũng được tổng hợp gián đoạn (đầu này gián đoạn, đầu kia liên tục).

- Quá trình nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn. Do đó từ 1 phân tử, sau k lần nhân đôi sẽ tạo ra được 2k ADN, trong đó có hai phân tử chứa một mạch ADN của mẹ đầu tiên.