028.38225933 (Hotline) - 028 3822 1188 (FM 95.6) - 028 38291 357
dai-hoi-dai-bieu-hcm
logo-voh-radio-online
Điện thoại: 028.38225933 - 028.38225934
Đường dây nóng bạn nghe đài: 028.3891 357 - 0948747571
Sự kiện:  Sinh học, Học tập

Tìm hiểu cấu trúc - chức năng của vật chất di truyền ở cấp độ phân tử - axit nucleic

Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử là Axit Nucleic gồm 2 loại: ADN và ARN. Cấu trúc và chức năng của 2 loại vật chất này có gì khác nhau? Cùng tìm hiểu nhé.

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

voh.com.vn-axit-nucleic-0

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 3,4A0 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

 Các loại Nu chỉ khác nhau ở thành phần bazơ nitơ nên người ta gọi tên 4 loại nucleotit theo tên 4 loại bazơ nitơ là: A, T, G, X.

1 Nu gồm 3 thành phần:

- Đường pentose : Ribose (C5H10O5)

- Bazơ nitơ (A, U, G , X)

- Nhóm photphat - H3PO4

 Các loại Nu chỉ khác nhau ở thành phần bazơ nitơ nên người ta gọi tên 4 loại nucleotit theo tên 4 loại bazơ nitơ là: A, U, G, X.

 

voh.com.vn-axit-nucleic-1

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): N=2A+2G N2=A + G hoc %A + %G = 50%

Tính chu kì xoắn (C): C=N20=L34

Tính khối lượng phân tử ADN: M = N× 300 (đvC)

Tính chiều dài của phân tử ADN: L= N2×3,4A° (1A°=10-1nm=10-4μ=10-7mm)

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 

A% = T%  =A×100%N

A = T =A%×N100%

G% = X% =G×100%N

G = X =G% × N100%

Số Nu trên mỗi mạch đơn:

 A1=T2; G1=X2; T1=A2; X1=G2N' = N2=A1+T1+G1+X1=A2+T2+G2+X2A1%=T2%=A1×100N'A1=T2=A1%×N'100G1% = X2%=G1×100N'G1=X2=G1×N'100

Mối liên hệ giữa phân tử ADN - mạch đơn:

A=T=A1+A2=T1+T2=A1+T1=A2+T2A%=T% =A1%+T1%2G=X=G1+G2=X1+X2=G1+X1=G2+X2G%=X%=G1%+X1%2

2.2. Axit Ribose Nucleic (ARN)

Tổng số Nu của ARN (rN): rN = rA + rU + rG + rX =N2

Khối lượngMARN=rN×300 đvC = N2 ×300 đvC

Chiều dài ARN: LADN=LARN=rN×3,4 A°=N2×3,4A°

Số liên kết hóa trị có trong phân tử ARN: KARN= 2rN -1 

Mối liên hệ giữa ARN và ADN:

rA=Tgc; rU=Agc; rG=Xgc; rX = Ggc

A=T=rA + rU G=X=rG + rX%A =%T=%rA+%rU2%G = %X =%rG+ %rX2

2.3. Vận dụng

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?

A. (1)

B. (2)

C. (3)

D. (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.

A. 6

B. 3

C. 4

D. 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:

A. 10%

B. 40%

C. 20%

D. 30%

Hướng dẫn:

%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:

A. 540

B. 240

C. 690

D. 330

Hướng dẫn:

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?

A. 1

B. 2

C. 3

D. 4

Hướng dẫn:

Ta có: (N- 2) : 2 = 1199

 N = 2400 ↔ 2A + 2G = 2400

Mà: H = 2A + 3G = 3120

Suy ra: A = T = 480; G = 720 (3) Đúng

L = (2400: 2) x 3,4 = 4080 A0  (1) Sai

%A = (480 : 2400) x 100% = 20%  (2) Sai

C = N : 20 = 2400 : 20 = 120  (4) Sai

Đáp án A 

----------------------------

Người biên soạn:

Giáo viên Nguyễn Thị Thu Thủy

Xem thêm: