Câu hỏi: Mô tả cấu trúc không gian của ADN. Hệ quả của nguyên tắc bổ sung được thể hiện ở những điểm nào?
Lời giải:
- Mô tả cấu trúc không gian của ADN: ADN là một chuỗi xoắn kép gồm hai mạch song song, xoắn đều quanh một trục theo chiều từ trái sang phải [xoắn phải]. Các nuclêôtit giữa hai mạch liên kết với nhau bằng các liên kết hiđro tạo thành cặp. Mỗi chu kì xoắn cao 34A°, gồm 10 cặp nuclêôtit. Đường kính vòng xoắn là 20A0.
-Hệ quả của nguyên tắc bổ sung được thể hiện ở những điểm sau:
-Tính chất bổ sung của hai mạch, do đó khi biết trình tự đơn phân cùa một mạch thì suy ra được trình tự các đơn phân của mạch còn lại.
-Về mặt sốlượng và tỉ lệ các loại đơn phân trong ADN: A = T, G = X => A + G = T + X
Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về AND và mô tả cấu trúc không gian của AND một cách chi tiết hơn nhé:
1. AND là gì?
ADN là viết tắt của từ Axit Deoxyribonucleic. Đây là một loại axit nucleic và được cấu tạo chủ yếu từ các nguyên tố như Cacbon, Photpho, Oxi hay Nitơ… ADN hay DNA thực chất là cùng chỉ một khái niệm, đó là các phân tử gồm hàng triệu đơn phân mang thông tin di truyền từ thế hệ trước đến thế hệ sau. Để thực hiện chức năng này, ADN sẽ được phân đôi trong quá trình sinh sản và truyền lại cho những thế hệ sau.
2. 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 [C5H10O4C5H10O4]
+ 1 gốc Axit photphoric [H3PO4H3PO4]
Các loại nucleotit chỉ khác nhau ở bazo nito nên người ta đặt tên các loại nucleotit theo tên của bazo nito 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 [C5H10O4C5H10O4] của nucleotit này với gốc axit photphoric [H3PO4H3PO4] của nucleotit khác .
3. Mô tả cấu trúc không gian của ADN
Cấu trúc không gian của ADN được tạo thành từ hai mạch song song hình xoắn kép và chúng đều xoắn xung quanh 1 trục cố định ngược chiều kim đồng hồ tức là từ trái sang phải.
Chính vì thế, các ADN thường được biết tới như một hình xoắn. Mỗi hình xoắn ở cơ thể mỗi người là khác nhau. Từ đó thể hiện đặc điểm riêng biệt của mỗi người. Trong đó, có 4 loại khối tạo thành ADN, đó là A, T, G, X. Các khối này được liên kết với nhau trong phân tử ADN thông qua các Nucleotit. Trong đó, A sẽ liên kết với T và G liên kết với X.
4. Quá trình nhân đôi ADN diễn ra như thế nào?
Khi bắt đầu quá trình tự nhân đôi, phân từ ADN tháo xoắn, 2 mạch đơn tách nhau dần dần và các nuclêôtit trên mạch đơn sau khi được tách ra lần lượt liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào để dần hình thành mạch mới. Khi quá trình tự nhân đôi kêt thúc, 2 phân tử ADN con được tạo thành rồi đóng xoắn và sau này chúng được phân chia cho 2 tế bào con thông qua quá trình phân bào. Trone quá trình tự nhân đôi của ADN có sự tham aia của một số enzim và yếu tố có những tác dụng tháo xoắn, tách mạch, giữ cho mạch ở trạng thái duỗi, liên kết các nuclêôtit với nhau...
Như vậy, quá trình tự nhân đôi của ADN diễn ra theo những nguyên tắc sau :
-NTBS Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ. Các nuclêôtit ở mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc : A liên kết với T hay ngược lại. G liên kết với X hay ngược lạiể
-Nguyên tắc giữ lại một nửa [bán bảo toàn]: Trong mỗi ADN con có một mạch của ADN mẹ [mạch cũ], mạch còn lại được tổng hợp mới.
Chính sự tự nhân đôi cùa ADN là cơ sở của sự nhân đôi của NST, tiếp theo sự hình thành 2 ADN con là sự hình thành chất nền prôtêin, tạo nên 2 crômatit.
Tính chất của ADN
Có 2 tính chất tiêu biểu đặc trung ở ADN, cụ thể đó là tính đa dạng và tính đặc thù.
+ Tính đa dạng: ADN được biết đến rất đa dạng, nên khi ta thay đổi thành phần hay số lượng cũng như trình tự sắp xếp các nuclêotic sẽ tạo nên các ADN khác nhau với một số lượng vô cùng lớn.
+ Tính đặc thù: mỗi ADN khác nhau sẽ có đặc trưng khác nhau, đặc trưng này được thể hiện qua số lượng, trình tự sắp xếp cũng như thành phần của các nuclêotic
5. Chức năng của ADN
Chính nhờ hai tính chất trên mà ADN có chức năng vô cùng quan trọng trong di truyền học, đặc biệt là việc xác định giống loài. Từ các phân tử ADN, các nhà khoa học có thể khám phá ra lịch sử phát triển của mỗi loài, cũng như tìm kiếm được các phương pháp hiệu quả để phòng tránh hoặc điều trị các bệnh do biến đổi gen.
Câu hỏi: Giải thích nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn trong quá trình nhân đôi ADN.
Trả lời:
*Nguyên tắc bổ sung: Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ. Các nuclêôtit ở mạch khuôn liên kết với các nuclêôtit tự do trong môi trường nội bào theo nguyên tắc A liên kết với T [bằng 2 liên kết hiđrô], G liên kết với X [bằng 3 liên kết hiđrô] hay ngược lại.
*Nguyên tắc bán bảo tồn: Trong mỗi ADN con có một mạch của ADN mẹ [mạch cũ], mạch còn lại được tổng hợp mới theo nguyên tắc bổ sung.
Cơ chế nhân đôi ADN diễn ra theo nguyên tắc bổ sung và bán bảo tồn. Nhờ đó, hai phân tử ADN con được tạo ra hoàn toàn giống nhau và giống với phân tử ADN mẹ. Cơ chế tự nhân đôi có ý nghĩa là bảo đảm duy trì bộ NST đặc trưng của loài qua các thế hệ tế bào.
Cùng Top lời giải tìm hiểu lý thuyết bài học Gen và mã di truyền và quá trình nhân đôi ADN nhé!
I. GEN
1. Khái niệm
-Gen là một đoạn phân tử ADN mang thông tin mã hóa cho một chuỗi pôlipeptit hay ARN.
Từ định nghĩa gen ta thấy: Gen có bản chất là ADN, trên một phân tử ADN chứa rất nhiều gen.
2. Cấu trúc chung của gen cấu trúc
Vùng điều hoà |
Vùng mã hoá |
Vùng kết thúc |
|
- Nằm ở đầu 3’ của mạch mã gốc - Có trình tự Nucleotit đặc biệt giúp ARN pôlimeraza có thể hận biết và liên kết để khởi động quá trình phiên mã, đồng thời là trình tự điều hoà. |
- Nằm ở giữa gen - Mang thông tin mã hoá các axit amin - Vùng mã hoá ở gen của sinh vật nhân sơ là vùng mã hoá liên tục [gen không phân mảnh], ở sinh vật nhân thực có vùng mã hoá không liên tục, xen kẽ các đoạn mã hoá axit min với các đoạn không mã hoá axit amin [gen phân mảnh] |
- Nằm ở đầu 5’ của mạch mã gốc - Mang tín hiệu kết thúc phiên mã. |
II. MÃ DI TRUYỀN
- Mã di truyền là trình tự sắp xếp các nucleotit trong gen [trong mạch khuôn] quy định trình tự sắp xếp các axit amin trong prôtêin.
- Mã di truyềnlà mã bộ ba được đọc trên mARN theo chiều 5'-3' [cứ ba nucleotit đứng liền nhau thì mã hóa cho một axit amin].
III. QUÁ TRÌNH NHÂN ĐÔI AND
Nhân đôi ADN là quá trình tạo ra hai phân tử ADN con có cấu trúc giống hệt phân tử ADN mẹ ban đầu.
1. Vị trí
Quá trình nhân đôi có thể diễn ra ở pha S kì trung gian của chu kì tế bào [trong nhân của sinh vật nhân thực] hoặc ngoài tế bào chất [ADN ngoài nhân: ti thể, lục lạp] để chuẩn bị cho phân chia tế bào.
2. Thành phần tham gia
- ADN mạch khuôn
- Nguyên liệu môi trường: 4 loại nuclêôtit A, T, G, X.
- Enzyme
- Năng lượng ATP
3. Nguyên tắc
- Nguyên tắc bổ sung: A – T, G – X.
- Nguyên tắc bán bảo toàn: trong mỗi phân tử ADN con thì một mạch là mới tổng hợp còn mạch kia là của ADN mẹ.
- Nguyên tắc nửa gián đoạn: một mạch được tổng hợp liên tục, còn mạch kia bị tổng hợp từng đoạn một sau đó các đoạn mới được nối vào nhau.
4. Diễn biến
Bước 1: Tháo xoắn phân tử ADN
– Nhờ các Enzim tháo xoắn 2 mạch đơn của ADN tách dần. [Chạc chữ Y]
Bước 2: Tổng hợp các mạch ADN mới
– Enzim ADN-polimeraza sử dụng một mạch làm khuôn mẫu [nguyên tắc khuôn mẫu] tổng hợp nên mạch mới theo nguyên tắc bổ sung.
– Trên mạch khuôn 3’-5’ mạch bổ sung tổng hợp liên tục, trên mạch khuôn 5’-3’ mạch bổ sung tổng hợp ngắt quãng [đoạn Okazaki], sau nói lại nhờ Enzim nối.
Bước 3: Hai phân tử ADN con được tạo thành
– Giống nhau, giống ADN mẹ.
– Mỗi ADN con đều có một mạch mới được tổng hợp từ nguyên liệu của môi trường, mạch còn lại là của ADN mẹ [nguyên tắc bán bảo tồn]
⇒ Kết luận
Quá trình nhân đôi ADN dựa trên 2 nguyên tắc là nguyên tắc bổ sung và nguyên tắc bán bảo tồn đảm bảo từ 1 ADN ban đầu sau 1 lần nhân đôi tạo ra 2 ADN con giống hệt nhau và giống hệt ADN mẹ.
=> Ý nghĩa của quá trình nhân đôi:
- Nhân đôi ADN trong pha S của kì trung gian để chuẩn bị cho quá trình nhân đôi nhiễm sắc thể và chuẩn bị cho quá trình phân chia tế bào.
- Nhân đôi ADN giải thích sự truyền đạt thông tin di truyền một cách chính xác qua các thế hệ.