Vật chất di truyền ở cấp độ phân tử – Axit Nucleic
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 những tính trạng của thân thể.
VCDT ở cấp độ phân tử là Axit Nucleic gồm 2 loại: ADN (Axit Deoxyribose Nucleic) và ARN (Axit Ribose Nucleic). Ở hồ hết ở những loài, VCDT là ADN, trừ một số chủng virus mang VCDT là ARN.
Vị trí phân bố: trong tế bào chất (sinh vật nhân sơ) hay chủ yếu ở trong nhân, một lượng nhỏ mang 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 ko gian
ADN (Dạng B) ARN Gồm 2 mạch đơn polynucleotit tune tune, xoắn kép quanh trục tưởng tượng, giống 1 chiếc cầu thang xoắn.
– Bậc thang là sự liên kết giữa những 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. Với 3 loại
– mARN: 1 mạch thẳng, gồm những bộ ba mã sao (codon) được sử dụng làm khuôn cho quá trình dịch mã.
– ARN: 1 mạch cuộn xoắn, mang đoạn những cặp bazơ liên kết theo NTBS (A = U, G X). Với 2 đầu quan yếu: 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 những yếu tố hoá học: C, H, O, N và P.
Đơn phân của Axit nucleic là Nucleotit (Nu). 1 Nu dài 3,4A0 và mang khối lượng trung bình 300đvC.
ADN ARN
1 Nu gồm 3 thành phần:
– Đường pentose : Deoxyribose (C5H10O4)
– Bazơ nitơ (A, T, G, X)
– Nhóm photphat – H3PO4
⇒ Những 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
⇒ Những 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.
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, những 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 mang ở cả phân tử ADN và ARN.
Liên kết hidro
- ADN: Trên 2 mạch đơn, những Nu đối diện liên kết với nhau bằng LK Hidro theo NTBS: A = T ; G ≡ X.
- ARN: Là 1 chuỗi polynucleotit và mang thể tự cuộn xoắn cục bộ tạo liên kết Hidro theo NTBS (mang ở tARN và rARN): A = U ; G ≡ X.
1.2 Chức năng của những 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 tới protein, làm “khuôn mẫu” cho quá trình dịch mã.
- tARN: vận chuyển axit amin, đóng vai trò như “một người thông dịch”.
- rARN: phối 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 hoặc %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 (Okay)
Okay giữa những Nu = N – 2
Okay mang trong ADN = 2N – 2
Tỉ lệ % từng loại Nu mang trong gen
A% = T% =A×100percentN
A = T =A%×N100%
G% = X% =G×100percentN
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%+T1percent2G=X=G1+G2=X1+X2=G1+X1=G2+X2G%=X%=G1%+X1percent2
2.2. Axit Ribose Nucleic (ARN)
Tổng số Nu của ARN (rN): rN = rA + rU + rG + rX =N2
Khối lượng: MARN=rN×300 đvC = N2 ×300 đvC
Chiều dài ARN: LADN=LARN=rN×3,4 A°=N2×3,4A°
Số liên kết hóa trị mang trong phân tử ARN: KARN= 2rN -1
Mối liên hệ giữa ARN và ADN:
rA=Tgốc; rU=Agốc; rG=Xgốc; rX = Ggốc
A=T=rA + rU G=X=rG + rXpercentA =%T=%rA+%rU2percentG = %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 những hình trên là ko ưa thích?
A. (1)
B. (2)
C. (3)
D. (4)
Đáp án D
Câu 2: Lúc nói về Axit nucleic ở sinh vật nhân thực, mang 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 mang chức năng vận chuyển axit amin trong quá trình dịch mã.
(5). Vật chất di truyền của sinh vật nhân thực mang 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 mang %A – %X = 10% và %T – %X = 30%; trên mạch 2 mang %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 – 3percentX1 = 60%
Mà %A1 + %T1 + %G1 + %X1 = 100%
Suy ra: %X1 = 10 = % G2
Đáp án A
Câu 4: Trên một phân tử mARN mang hiệu số giữa những loại nucleotit như sau: A-U=450, X- U=300. Trên mạch gốc của ADN mang 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 mang số liên kết hiđro là 3120 và số liên kết cùng hóa trị giữa những nucleotit trên mỗi mạch đơn là 1199. Xét những 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 những phát biểu trên, mang bao nhiêu phát biểu đúng?
A. 1
B. 2
C. 3
D. 4
Hướng dẫn:
Ta mang: (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 soạn:
Thầy giáo Nguyễn Thị Thu Thủy
Xem thêm:
- Ứng dụng về điểm cực đại trong giao xoa sóng cơ
- Khối lượng riêng là gì? Công thức tính khối lượng riêng hầu hết, khía cạnh nhất