ADN VÀ GEN

Thứ ba - 17/08/2021 11:12

1.Cấu tạo hóa học của phân tử ADN
- ADN(axit deoxyribonucleic) là 1 loại axit nucleic, cấu tạo từ các nguyên tố C,H,O,N,P.

-Đặc điểm: Đại phân tử hữu cơ, có kích thước lớn có thể dài tới hàng trăm micromet, khối lượng hàng triệu, hàng chục triệu đvc.
-Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân: Đơn phân là nucleotit.
-Cấu tạo 1 nuclêôtit gồm:
+ Một phân tử đường (C₅H₁₀O₄₎
+ Một phân tử axit photphoric H₃PO₄
+ Bazơ nitơ gồm 4 loại: ađenin(A); timin (T); Xitozin(X); và guanin(G)
-Các nucleotit chỉ khác nhau ở thành phần bazo nito, vì vậy tên nucleotit thường được gọi tên bằng tên bazơnitơ.
-Mỗi phân tử ADN gồm hàng vạn , hàng triệu đơn phân.
-ADN có tinh đa dạng và đặc thù thể hiện ở: Số lượng, thành phần, và trình tự sắp xếp các nucleotit trong cấu trúc của ADN có thê tạo ra vô số các phân tử ADN khác nhau.
-Tính đa dạng và đặc thù của ADN là cơ sở cho tính đa dạng và đặc thù của các loài sinh vật.
2. Cấu trúc không gian của ADN
Năm 1953, J. Oatxơn và F. Crick công bố mô hình cấu trúc không gian của phân tử ADN.
-ADN là một chuỗi xoắn kép gồm 2 mạch song song, xoắn đều quanh 1 trục theo chiều từ trái sang phải (xoắn phải), ngược chiều kim đồng hồ.
-Mỗi chu kì xoắn gồm 10 cặp nucleotit, dài 34 A⁰ , đường kính vòng xoắn là 20A⁰
-Trong pt ADN:
+ Trên 1 mạch đơn các nucleotit liên kết với nhau bằng liên kết hóa trị.
+ Giữa 2 mạch các nucleotit liên kết với nhau bằng lk hidro tạo thành các cặp theo nt bổ sung: A liên kết với T bằng 2 liên kết hiđrô; G liên kết với X bằng 3 liên kết hiđrô.
-Do tính chất bổ sung của 2 mạch đơn, khi biết trình tự sắp xếp nucleotit trong mạch này có thể suy ra trình tự nuclêôtit trong mạch còn lại: A = T; G = X; A+G = T+X = 50%N. (Số nucleotit của gen)
-Tỉ số (A+G)/(T+X) các loài khác nhau là khác nhau và đặc trưng cho loài.
ADN VÀ BẢN CHẤT CỦA GEN
1.Sự tự nhân đôi
- ADN tự nhân đôi (tự sao) tại nhân tế bào, ở kì trung gian trong chu kì tế bào.
-Có sự tham gia của emzym và các yếu tố tháo xoắn, tách mạch ở trạng thái duỗi, liên kết các nucleotit với nhau.
a. Diễn diến quá trình nhân đôi
-ADN tháo xoắn, emzym xúc tác làm 2 mạch đơn tách nhau ra.
-Các nucleotit tự do của môi trường liên kết với các nucleotit trên mỗi mạch của ADN mẹ theo nguyên tắc bổ sung hình thành mạch pôli nucleotit mới.
-Kết thúc: 2 phân tử ADN con được hình thành giống nhau và giống ADN mẹ. Chúng đóng xoắn và được phân chia cho 2 tế bào con trong qúa trình phân bào.
b. Nguyên tắc của qúa trình nhân đôi ADN
Tuân theo 2 nguyên tắc:
- Nguyên tắc bổ sung: Mạch mới của ADN con được tổng hợp dựa trên mạch khuôn của ADN mẹ. các nucleotit tự do của môi trường liên kết với các nucleotit của mạch khuôn theo nguyên tắc bổ sung: A liên kết với T; G liên kết với X và ngược lại.
-Nguyên tắc bán bảo toàn: bán bảo toàn( giữ lại 1 nửa): Trong mỗi ADN con có 1 mạch cũ của ADN mẹ, mạch còn lại được tổng hợp mới.
c. Ý nghĩa của sự nhân đôi
-Làm cho thông tin dt của ADN nhân lên tạo cơ sở cho sự nhân đôi của NST.
-Nhân đôi ADN và NST kết hợp với cơ chế phân li của chúng trong nguyên phân giúp tạo ra sự ổn định dt qua các thế hệ tb.
-Nhân đôi ADN và NST kết hợp với cơ chế phân li của chúng trong giảm phân và tái tổ hợp trong thụ tinh, tạo ra sự ổn định của ADN và NST qua các thế hệ của loài.
2. Bản chất của gen
-Gen là 1 đoạn của phân tử ADN có chức năng dt xác định.
-Gen cấu trúc thường mang thông tin quy định cấu trúc của 1 loại protein
3.Chức năng của ADN
-Mang ttdt là số lượng, thành phần và trình tự các nucleotit trên ADN
-Bảo quản ttdt: Mọi sai sót trên phân tử ADN hầu hết đều được các hệ thống các emzym sửa sai trong tế bào sửa chữa, các đoạn gen cấu trúc được các cơ chế trong tế bào bảo vệ, giữ được tính ổn định trong đời sống cá thể.
-Truyền đạt thông tin di truyền (qua nhân đôi) qua các thế hệ tế bào và cơ thể.
ARN VÀ MQH GIỮA GEN VÀ ARN
1.ARN ( axit ribonucleic)
- ARN là đại phân tử hữu cơ nhưng kích thước và khối lượng nhỏ hơn nhiều so với ADN.
-Cấu tạo từ các nt: C, H, O, N, P theo nt đa phân, mà đơn phân là các ribonucleotit :
+ Một pt đường: C₅H₁₀O₅
+ Một phân tử axit photphoric H₃PO₄
+Bazo nito: A,U,G, X
-Tùy theo chức năng mà chia thành 3 loại ARN khác nhau:
+ARN thông tin(mARN): Truyền đạt thông tin quy định cấu trúc của loại protein cần tổng hợp.
+ARN vận chuyển:(tARN) : Vận chuyển axit amin tương ứng tới nơi tổng hợp protein
+ ARN riboxom( rARN) : Thành phần cấu tạo nên riboxom - là nơi tổng hợp nên protein
2. Tổng hợp ARN
- Diễn ra trong nhân, tại các NST ở kì trung gian ở dạng sợi mảnh chưa xoắn.
-Tổng hợp dựa trên khuôn mẫu là ADN dưới tác động của emzym
-Diễn biến:
+ Gen tháo xoắn và tách dần 2 mạch
+ Các nu tự do của mt lk với nu trên mạch gốc của ADN thành từng cặp nu để hình thành mạch ARN.
+ Kết thúc quá trình ARN rời khỏi gen, đi ra tb chất để thực hiện quá trình t/h protein
+ Phân tử ARN được t/h có tên là mARN vì được tổng hợp dựa trên khuôn mẫu là gen mang thông tin cấu trúc 1 loại protein
+ Quá trình tổng hợp tARN , rARN cũng theo nguyên tắc tương tự
- Quá trình tổng hợp ARN dựa trên 1 mạch đơn của gen
-Sự liên kết giữa các nucleotit tuân theo nguyên tắc bổ sung : A-U; G-X; X-G;T-A (khác với tổng hợp ADN là A-T)
3. Mối quan hệ giữa gen và ARN
- Trình tự các nu trên mạch khuôn của gen quy định trình tự các nu trên mạch Marn
-Gen là bản mã gốc mang thông tin di truyền, ARN là bản mã sao truyền đạt thông tin di truyền.
PROTEIN
1.Cấu trúc của protein
- Pr là hợp chất hữu cơ gồm 4 nguyên tố chính: C; H; O; N và có thể có thêm 1 số nguyên tố khác
-Đại phân tử có kích thước và khối lượng lớn
-Cấu tạo theo nguyên tắc đa phân, đơn phân là các axitamin, có hơn 20 loại axit amin
Thành phần, số lượng và sự sắp xếp của các axit amin tạo nên vô số các pt pr khác nhau, đảm nhận các chức năng khác nhau => tính đa dạng và đặc thù của protein
-Tính đa dạng và đặc thù còn được thể hiện ở cấu trúc không gian của protein
+ Cấu trúc bậc 1: Là trình tự sắp xếp các axit amin trong chuỗi axit amin
+ Cấu trúc bậc 2: Chuỗi axit amin tạo thành vòng xoắn lò so đều đặn
+ Cấu trúc bậc 3: Là hình dạng không gian 3 chiều của pr do cấu trúc bậc 2 cuộn xếp tạo thành kiểu đặc trưng.
+Cấu trúc bậc 4: Cấu trúc của một số loại protein gồm 2 hoặc nhiều chuỗi axit amin cùng loại hay khác loại kết hợp với nhau.
-Chú ý:
+ Cấu trúc thể hiện tính đặc thù của protein là cấu trúc bậc 1.
+ Chức năng sinh học của protein thể hiện ở cấu trúc bậc 3 và bậc 4
2. Chức năng của protein
Đối với tế bào và cơ thể protein có nhiều chức năng quan trọng
a. Chức năng cấu trúc
-Thành phần cấu tạo chất nguyên sinh
-Hợp phần quan trọng xây dựng các bào quan và màng sinh chất -> hình thành các đặc điểm giải phẫu, hình thái của các mô, cơ quan , hệ cơ quan và cơ thể
VD: Histon là protein tham gia vào cấu trúc của NST, collagen và elastin là thành phần chủ yếu của da và mô liên kết....
b. Chức năng xúc tác các quá trình trao đổi chất
-Enzym có bản chất là protein, một số là ARN
-Enzym tham gia vào quá trình xúc tác của nhiều phản ứng trao đổi chất trong cơ thể
VD: Trong quá trình tổng hợp ARN có sự tham gia của enzym ARN- polimeraza
c. Chức năng điều hòa các quá trình trao đổi chất
-Protein là thành phần của các hoocmon điều hòa các quá trình trao đổi chất trong tế bào và cơ thể.
-Một số hoocmon có hoạt tính sinh học cao: Insulin điều hòa hàm lượng đường trong máu...
Ngoài ra protein còn có các chức năng khác như : Bảo vệ cơ thể (kháng thể ) vận động cơ thể, dự trữ năng lượng cung cấp cho cơ thể khi thiếu hụt lipit và gluxit..
MỐI QUAN HỆ GIỮA GEN VÀ TÍNH TRẠNG
1.Mối quan hệ giữa ARN và protein
- Gen mang thông tin cấu trúc nên phân tử protein. Gen chỉ có trong nhân tb là chủ yếu , mà protein lại được tổng hợp ở tế bào chất => giữa gen và pr phải có mối quan hệ với nhau thông qua 1 cấu trúc trung gian nào đó.
-Cấu trúc trung gian đó là phân tử ARN được tạo ra thông qua quá trình phiên mã.
-ARN được hình hành => rời khỏi nhân => tế bào chất => tổng hợp chuỗi axit amin (dịch mã)-> phản ánh mối quan hệ mật thiết giữa ARN và protein.
-Thành phần tham gia dịch mã: Phân tử mARN, tARN, riboxom , các axit amin tự do của môi trường.
-Diễn biến:
+ mARN rời khỏi nhân đến riboxom để làm khuôn mẫu tổng hợp protein.
+ Các tARN mang axit amin vào ribôxôm khớp với mARN theo nguyên tác bổ sung A-U; G-X sau đó đặt axit min vào đúng vị trí.
+ Khi ribôxôm dịch đi 1 nấc trên mARN thì 1 aa được nối tiếp vào chuỗi.
+ Khi riboxom được dịch chuyển hết chiều dài của mARN thì chuỗi axit amin được tổng hợp song và tách khỏi ribôxôm , ribôxôm tách ra thành 2 tiểu phần .
- Kết quả: Tạo ra chuỗi polipeptit gồm các axit amin với trình tự sắp xếp được quy định bởi trình tự sắp xếp các nucleotit trên mARN.
2. Mối quan hệ giữa gen và tính trạng
- Được biểu diễn bằng sơ đồ sau:
ADN(tự nhân đôi)phiên mã_>mARN dịch mã_>Polipeptit (protein)môi trường_> Tính trạng
- Mối liên hệ:
+ ADN làm khuôn mẫu để tổng hợp phân tử mARN.
+ mARN làm khuôn mẫu để tổng hợp chuỗi axit amin – cấu trúc bậc 1 của prôtêin.
+ Prôtein tham gia cấu trúc và hoạt động sinh lí của tế bào-> biểu hiện thành tính trạng.
->Trình tự các nucleotit trong mạch khuôn của ADN quy định tính trạng của cơ thể được biểu hiện.