Table of Contents
Axit nucleic là vật chất di truyền ở cấp độ phân tử. Nó bao gồm DNA và RNA, đóng vai trò quan trọng trong lưu trữ thông tin di truyền và điều chỉnh hoạt động di truyền. Vì vậy đây là kiến thức quan trọng và là nền tảng để học các bài về sau của môn sinh học.
1. Lý thuyết về vật chất di truyền (axit nucleic)
Vật chất di truyền (VCDT): Là vật chất mang thông tin di truyền quy định các tính trạng của cơ thể.
VCDT ở cấp độ phân tử là Axit Nucleic gồm 2 loại: ADN (Axit Deoxyribose Nucleic) và ARN (Axit Ribose Nucleic). Ở hầu hết ở các loài, VCDT là ADN, trừ một số chủng virus có VCDT là ARN.
Vị trí phân bố: trong tế bào chất (sinh vật nhân sơ) hay chủ yếu ở trong nhân, một lượng nhỏ có trong bào quan ti thể, lục lạp ở tế bào chất (sinh vật nhân thực).
1.1 Cấu trúc của axit nucleic
1.1.1 Cấu trúc không gian
| ADN (Dạng B) | ARN |
| Gồm 2 mạch đơn polynucleotit song song, xoắn kép quanh trục tưởng tượng, giống 1 cái cầu thang xoắn. - Bậc thang là sự liên kết giữa các cặp bazơ nitơ theo nguyên tắc bổ sung NTBS (A = T ; G ≡ X) - Tay thang: Là sự liên kết kế tiếp giữa 2 thành phần đường và nhóm photphat. Mỗi chu kì xoắn chứa 10 cặp nucleotit, dài 3,4nm với đường kính là 20 Ao. | Gồm 1 mạch đơn polynucleotit. Có 3 loại - mARN: 1 mạch thẳng, gồm các bộ ba mã sao (codon) được dùng làm khuôn cho quá trình dịch mã. - ARN: 1 mạch cuộn xoắn, có đoạn các cặp bazơ liên kết theo NTBS (A = U, G X). Có 2 đầu quan trọng: Một đầu (3’) mang axit amin, một đầu mang bộ ba đối mã (anticodon). - rARN: 1 mạch cuộn xoắn tạo liên kết bổ sung hình thành nên vùng xoắn kép cục bộ. |
1.1.2 Cấu trúc hóa học
Axit nucleic là đại phân tử hữu cơ, cấu tạo đa phân và chứa các nguyên tố hoá học: C, H, O, N và P.
Đơn phân của Axit nucleic là Nucleotit (Nu). 1 Nu dài 3,4 A0 và có khối lượng trung bình 300đvC.
Phân biệt Nu của ADN và ARN
| ADN | ARN |
1 Nu gồm 3 thành phần: - Đường pentose : Deoxyribose (C5H10O4) - Bazơ nitơ (A, T, G, X) - Nhóm photphat - H3PO4 | 1 Nu gồm 3 thành phần: - Đường pentose : Ribose (C5H10O5) - Bazơ nitơ (A, U, G , X) - Nhóm photphat - H3PO4 |
Liên kết hoá học
Liên kết hoá trị
Liên kết hoá trị là liên kết được hình thành giữa đường và axit photphoric (còn gọi là liên kết photphođieste). Trên mạch đơn, các Nu liên kết với nhau bằng liên kết hoá trị giữa đường của Nu này với nhóm photphat của Nu tiếp theo tạo chuỗi polynucleotit. Liên kết hoá trị có ở cả phân tử ADN và ARN.
Liên kết hidro
- ADN: Trên 2 mạch đơn, các Nu đối diện liên kết với nhau bằng LK Hidro theo NTBS: A = T ; G ≡ X.
- ARN: Là 1 chuỗi polynucleotit và có thể tự cuộn xoắn cục bộ tạo liên kết Hidro theo NTBS (có ở tARN và rARN): A = U ; G ≡ X.
1.2 Chức năng của các axit nucleic
Chức năng của ADN: Lưu trữ, bảo quản và truyền đạt thông tin di truyền
Chức năng của ARN:
- mARN: truyền đạt thông tin di truyền từ ADN đến protein, làm “khuôn mẫu” cho quá trình dịch mã.
- tARN: vận chuyển axit amin, đóng vai trò như “một người phiên dịch”.
- rARN: kết hợp với protein tạo riboxom, là nơi tổng hợp protein.
2. Công thức vận dụng
2.1 Axit Deoxyribose Nucleic (ADN)
Tổng số Nu của ADN (N):
Tính chu kì xoắn (C):
Tính khối lượng phân tử ADN:
Tính chiều dài của phân tử ADN:
Số liên kết hidro: H = 2A + 3G
Số liên kết hóa trị (K)
K giữa các Nu = N - 2
K có trong ADN = 2N - 2
Tỉ lệ % từng loại Nu có trong gen
Mối liên hệ giữa phân tử ADN - mạch đơn:
2.2 Axit Ribose Nucleic (ARN)
Tổng số Nu của ARN (rN): rN = rA + rU + rG + rX = N/2
Chiều dài ARN: rN . 3,4A0 = (N . 3,4 A0)/2
Mối liên hệ giữa ARN và ADN:
2.3 Bài tập trắc nghiệm về Axit nucleic - Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử
Câu 1: Hình bên dưới thể hiện cấu trúc của một số loại nucleotit cấu tạo nên ADN và ARN. Hình nào trong số các hình trên là không phù hợp?
- (1)
- (2)
- (3)
- (4)
ĐÁP ÁN
D
Câu 2: Khi nói về Axit nucleic ở sinh vật nhân thực, có bao nhiêu phát biểu sau đây đúng?
(1). Nucleotit loại T là đơn phân cấu tạo nên phân tử ADN.
(2). Nucleotit loại U là đơn phân cấu tạo nên phân tử ARN.
(3). rARN là thành phần cấu tạo nên ribôxôm.
(4). tARN có chức năng vận chuyển axit amin trong quá trình dịch mã.
(5). Vật chất di truyền của sinh vật nhân thực có thể là ADN hoặc ARN.
(6). ADN chỉ nằm trong nhân tế bào.
- 6
- 3
- 4
- 5
ĐÁP ÁN
C
Câu 3: Một gen ở sinh vật nhân sơ, trên mạch 1 có %A – %X = 10% và %T – %X = 30%; trên mạch 2 có %X – %G = 20%. Theo lý thuyết, trong tổng số Nu trên mạch 2, số nuclêôtit loại G chiếm tỉ lệ:
- 10%
- 40%
- 20%
- 30%
ĐÁP ÁN
%A1 - %X1 = 10% (1)
%T1 - %X1 = 30% (2)
%X2 - %G2 = 20% hay %G1 - %X1 = 20% (3)
(1) + (2) + (3) = %A1 +%T1 + %G1 - 3%X1 = 60%
Mà %A1 + %T1 + %G1 + %X1 = 100%
Suy ra: %X1 = 10 = % G2
Đáp án A
Câu 4: Trên một phân tử mARN có hiệu số giữa các loại nucleotit như sau: A-U=450, X- U=300. Trên mạch gốc của ADN có T – X = 20% số nuclêôtit của mạch. Biết ADN tổng hợp ra mARN dài 6120A. Số lượng nuclêôtit loại A của mARN là:
- 540
- 240
- 690
- 330
ĐÁP ÁN
N = (2 x L) : 3,4 = 3600
rA - r U = 450 ⇒ rU = rA - 450
rX - rU = 300 ⇒ rX = 300 + rU = rA – 15
Trên mạch gốc: %Tg - %Xg = 20%
↔ Tg – Xg = 20% x 3600/2 = 360
↔ rA- rG = 360 ↔ rG = rA - 360
Mà rA + rU + rG + rX = 1800
↔ rA + rA - 450 + rA - 360 + rA - 150 = 1800
Suy ra rA = 690
Đáp án C
Câu 5: Phân tử ADN có số liên kết hiđro là 3120 và số liên kết cộng hóa trị giữa các nucleotit trên mỗi mạch đơn là 1199. Xét các nhận định sau:
(1). Chiều dài của gen là 4008A0
(2). Số nuceotit A chiếm 30%
(3). Số nucleotit A là 480 và G là 720
(4). Số chu kì xoắn của gen là 240
Trong các phát biểu trên, có bao nhiêu phát biểu đúng?
- 1
- 2
- 3
- 4
ĐÁP ÁN
Ta có: (N- 2) : 2 = 1199
Mà: H = 2A + 3G = 3120
Suy ra: A = T = 480; G = 720
L = (2400: 2) x 3,4 = 4080 A0
%A = (480 : 2400) x 100% = 20%
C = N : 20 = 2400 : 20 = 120
Đáp án A
Axit nucleic - Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử là hai thông tin cơ bản nhất khi tìm hiểu về thành phần hóa học của tế bào. Hi vọng những kiến thức trên đây giúp bạn có những hình dung chung nhất về axit nucleic - vật chất di truyền ở cấp độ phân tử.
Giáo viên biên soạn: Nguyễn Thị Thu Thủy
Đơn vị: Trường THCS - THPT Nguyễn Khuyến